3工程燃烧计算解析

1、 第三章第三章 工程燃烧计算工程燃烧计算 燃烧学3.1 燃烧过程的化学反应燃烧过程的化学反应 燃烧燃烧是一种复杂的物理和化学过程，本质是燃料中的可燃物是一种复杂的物理和化学过程，本质是燃料中的可燃物质与氧化剂发生化学反应。质与氧化剂发生化学反应。 如果燃料中所有的碳都氧化为二氧化碳、所有的氢都氧化为水如果燃料中所有的碳都氧化为二氧化碳、所有的氢都氧化为水蒸气、所有的硫都氧化为硫氧化物，则这种燃烧称为蒸气、所有的硫都氧化为硫氧化物，则这种燃烧称为完全燃烧完全燃烧，否，否则称为则称为不完全燃烧不完全燃烧。 在工程燃烧计算中，一般按单位数量的燃料来考虑。在工程燃烧计算中，一般按单位数量的燃料来考虑。

2、单位数量单位数量的燃料的燃料是指每千克或每标准立方米计量的燃料量，即固体和液体燃是指每千克或每标准立方米计量的燃料量，即固体和液体燃料用料用1kg燃料计算，气体燃料用燃料计算，气体燃料用1m3（标况下）燃料计算。空气和燃（标况下）燃料计算。空气和燃烧产物（烟气）均作为理想气体处理，即每千摩尔气体在标态下的烧产物（烟气）均作为理想气体处理，即每千摩尔气体在标态下的体积为体积为22.4m3。 工程燃烧计算所关心的是工程燃烧计算所关心的是燃烧的宏观结果燃烧的宏观结果，不探索反应的内部，不探索反应的内部过程。过程。 3.1 燃烧过程的化学反应燃烧过程的化学反应（1）碳碳在氧气中的燃烧反应计算式在氧气中

3、的燃烧反应计算式 完全燃烧完全燃烧时：时：l C+O2CO2+395650kJ/kmolcl (12kg)C+(22.4m3)O2(22.4m3)CO2l (1kg)C+(1.866m3)O2(1.866m3)CO2+32971 kJ/kmolc 不完全燃烧时：不完全燃烧时：l 2C+O22CO+2 113880kJ/kmolcl (24kg)C+(22.4m3)O2(44.8m3)COl (1kg)C+(0.933m3)O2(1.866m3)CO+9490 kJ/kmolc 燃料中可燃成分燃料中可燃成分C、H、S与氧的化学反应与质量平与氧的化学反应与质量平衡是进行工程燃烧计算的基础。衡是进行

4、工程燃烧计算的基础。3.1 燃烧过程的化学反应燃烧过程的化学反应（2）氢氢在氧气中的在氧气中的完全燃烧反应完全燃烧反应l 2H2+O22H2O+2 24176kJ/kmolH2l (4.032kg) H2+(22.4m3)O2(44.8m3) H2Ol (1kg) H2+(5.56m3)O2(11.1m3) H2O (3-3)（3）硫硫在氧气中的在氧气中的完全燃烧反应完全燃烧反应l S+O2SO2+294750kJ/kmolcl (32kg)S+(22.4m3)O2(22.4m3)SO2l (1kg)S+(0.7m3)O2(0.7m3)SO2 (3-4)3.1 燃烧过程的化学反应燃烧过程的化学

5、反应（4）碳氢化合物碳氢化合物CnHm在氧气中在氧气中完全燃烧反应完全燃烧反应l CnHm+(n+m/4) O2n CO2+(m/2) H2O+Q (3-5)（5）若用）若用空气作为氧化剂空气作为氧化剂，则，则1mol的的O2必然附带加入必然附带加入0.79/0.21=3.76(mol)的的N2和其它惰性气体。和其它惰性气体。l C+O2+3.76N2CO2+3.76N2 (3-6) 低温时，低温时，N2不参与反应，在高温情况下，一部分不参与反应，在高温情况下，一部分N2会会分解，生成分解，生成N原子，继而与原子，继而与O2或或O原子反应生成原子反应生成NO和和NO2。在大型燃烧设备中，应合理

6、控制燃烧温度，防止。在大型燃烧设备中，应合理控制燃烧温度，防止N2的过量分解。的过量分解。3.2 燃烧空气量的计算燃烧空气量的计算 3.2.1 理论空气量理论空气量 1kg（或（或1m3）燃料完全燃烧时所需的）燃料完全燃烧时所需的最小空气量最小空气量（燃烧产物燃烧产物烟气中氧气为零烟气中氧气为零）称为理论空气需要量，简称）称为理论空气需要量，简称理论空气量理论空气量。 理论空气量也就是从燃烧化学反应式出发计算出的理论空气量也就是从燃烧化学反应式出发计算出的1kg（或（或1m3）燃料）燃料所含可燃元素完全燃烧所含可燃元素完全燃烧所需的空气量所需的空气量。用容积。用容积V0表示，用质量表示，用质量

7、L0表示。表示。 通常通常先求出先求出1kg燃料完全燃烧所需的燃料完全燃烧所需的O2量，然后量，然后再再折算成折算成空气量。空气量。 3.2 燃烧空气量的计算燃烧空气量的计算 则则 1kg燃料完全燃烧所需的燃料完全燃烧所需的O2的体积量（的体积量（m3）为：）为： VO2=(1.866Car5.56Har0.7Sar0.7Oar)/100 1kg燃料燃烧所需的燃料燃烧所需的理论空气量体积数和质量数理论空气量体积数和质量数可按下式计算：可按下式计算： V0= VO2/0.21=0.0889Car0.265Har0.0333Sar0.0333Oar (3-7) L0=1.293 V0= 0.115

8、Car0.343Har0.043Sar0.043Oar (3-8) 式中，式中， 1.293干空气在标准状态（干空气在标准状态（0,101.3kPa）下的密度，）下的密度，kg/m3.如如 1kg燃料中收到基碳百分比含量为燃料中收到基碳百分比含量为Car/100（kg），氢含量为），氢含量为Har/100 （kg），硫含量为），硫含量为Sar/100 （kg），）， Oar/100 （kg）3.2 燃烧空气量的计算燃烧空气量的计算 烟气分析中常将碳和硫的烟气分析中常将碳和硫的燃烧产物燃烧产物CO2和和SO2的容积一起测定的容积一起测定，记，记为为RO2， 可将可将碳和硫碳和硫的完全燃烧反应式写

9、成的完全燃烧反应式写成通式通式RO2RO2， 其中其中Rar Car0.375Sar，相当于，相当于1kg燃料中的燃料中的当量碳量当量碳量： V0= 0.0889Rar0.265Har-0.0333Oar (3-9) L0= 0.115Rar0.343Har-0.043Oar (3-10) 对于气体燃料（设含对于气体燃料（设含H2、CO、H2S、CnHm、O2），应按其），应按其收到收到基湿成分为基准基湿成分为基准进行计算：进行计算： V0=4.760.5H2s +0.5COs +1.5H2Ss +(n+m/4) CnHms -O2s/100 (3-11)式中式中 H2s、COs、H2Ss、C

10、nHms、O2s 为气体燃料中各组分的湿成分体为气体燃料中各组分的湿成分体积百分数，积百分数，%。理论空气量仅取决于燃料成分，当燃料确定后其理论空气量仅取决于燃料成分，当燃料确定后其V0 为常数。为常数。3.2 燃烧空气量的计算燃烧空气量的计算3.2.2 实际空气量和过量空气系数实际空气量和过量空气系数 为了使燃料尽可能的完全燃烧，实际供给的空气量必然要多于为了使燃料尽可能的完全燃烧，实际供给的空气量必然要多于理论空气量，而超过理论空气量的那部分称为理论空气量，而超过理论空气量的那部分称为过量空气量过量空气量。 实际空气量实际空气量Vk与理论空气量与理论空气量V0之比称为之比称为过量空气系数过

11、量空气系数： Vk/ V0 = 或或 (3-12) 实际空气量实际空气量和和过量空气量过量空气量可用下两式计算：可用下两式计算： Vk = V0 (3-13) Vg= Vk V0 = V0 ( 1) (3-14)3.2 燃烧空气量的计算燃烧空气量的计算 在工业燃烧设备中，对燃烧有重大影响的是在工业燃烧设备中，对燃烧有重大影响的是炉膛出口处炉膛出口处的过量空气系数的过量空气系数 1“； 1“的大小直接影响燃烧效率和热效率；的大小直接影响燃烧效率和热效率； 1“过大会造成大的排烟热损失，使炉温降低，不利于燃过大会造成大的排烟热损失，使炉温降低，不利于燃烧；烧； 1“过小会造成固体及气体不完全燃烧损

12、失过大，且污染过小会造成固体及气体不完全燃烧损失过大，且污染物排放浓度高；物排放浓度高； 对于气化炉，实际空气量小于理论空气量，用对于气化炉，实际空气量小于理论空气量，用空气消耗空气消耗系数系数N表示实际空气量与理论空气量之比，即表示实际空气量与理论空气量之比，即N=Vk/ V0。空空气气预预热热器器制粉系统制粉系统煤粉仓煤粉仓3.2 燃烧空气量的计算燃烧空气量的计算3.2.3 漏风系数和空气平衡漏风系数和空气平衡对于负压运行的对于负压运行的锅炉锅炉等热能设备，环境空气会通过不严密处等热能设备，环境空气会通过不严密处漏入炉内及烟道内，致使烟气中过量空气系数增加。漏入炉内及烟道内，致使烟气中过量

13、空气系数增加。 相对于相对于1kg燃料，漏入的空气量燃料，漏入的空气量 V与理论空气量与理论空气量V0之比，之比，称为称为漏风系数漏风系数，用，用表示：表示： = V/ V0 (3-15) 漏风使烟道内的过量空气系数沿烟气流程逐渐增大。从漏风使烟道内的过量空气系数沿烟气流程逐渐增大。从炉炉膛出口膛出口开始，开始，烟道内任意截面处烟道内任意截面处的过量空气系数为：的过量空气系数为： i= 1+ii (3-16) 在在空气预热器空气预热器中的空气平衡式为：中的空气平衡式为： ky=ky+ky (3-17) 考虑到考虑到炉膛及制粉系统炉膛及制粉系统的负压漏风，则有：的负压漏风，则有： ky= 11z

14、f (3-18) 3.3 燃烧烟气量的计算燃烧烟气量的计算 3.3.1 理论烟气量的计算理论烟气量的计算 1kg固体或液体燃料固体或液体燃料在在 1的情况下的情况下完全燃烧完全燃烧，所生成的烟气量称，所生成的烟气量称为为理论烟气量（理论烟气量（m3/kg）： Vy0=VRO2+V0H2O+V0N2 (3-19) 根据燃烧反应式，式（根据燃烧反应式，式（3-19）右边各项可按下列各式计算：）右边各项可按下列各式计算： VRO2=0.01866 Car0.007Sar= 0.01866 (Car0.375Sar) (3-20) VH2O0=0.111Har0.0124Mar+0.0161V0 (3

15、-21) VN20=0.008Nar+0.79V0 (3-22) 1m3（标况下）气体燃料（标况下）气体燃料在在 1的情况下的情况下完全燃烧完全燃烧，所生成的理，所生成的理论烟气量，可由气体燃料的论烟气量，可由气体燃料的湿成分湿成分按式（按式（3-23）计算：）计算： Vy0=CO2s+COs+2 H2Ss +(n+m/2) CnHms + H2s+H2Os+N2s/100 +0.806 V0 (3-23) 3.3 燃烧烟气量的计算燃烧烟气量的计算 3.3.2 完全燃烧时的实际烟气量计算完全燃烧时的实际烟气量计算 如果如果 1，则，则1kg燃料在燃料在实际空气量实际空气量Vk下下完全燃烧完全燃

16、烧所产生的烟气所产生的烟气量称为量称为实际烟气量实际烟气量。 与理论烟气量相比，在烟气组分上与理论烟气量相比，在烟气组分上多了一项多了一项O2； 在在烟气总量烟气总量上，多了上，多了过量空气过量空气( 1)V0以及随过量空气带入烟气以及随过量空气带入烟气内的内的水蒸气水蒸气。 实际烟气量可用式（实际烟气量可用式（3-24）计算）计算： Vy=VCO2+VSO2+VN2+VO2+VH2O=VRO2+VN2+VO2+VH2O (3-24) VN2= VN20+ 0.79 ( 1) V0 =0.008 Nar+0.79 V0 (3-25) VO2= 0.21 ( 1) V0 (3-26)VH2O=

17、VH2O0+0.0161( -1) V0=0.111 Har0.0124Mar+0.0161 V0(3-27)3.3 燃烧烟气量的计算燃烧烟气量的计算 1时时1m3（标况下）（标况下）气体燃料气体燃料完全燃烧的实际烟气量，可由完全燃烧的实际烟气量，可由气体燃料的气体燃料的湿成分湿成分按式（按式（3-28）计算：）计算： Vy=CO2s+COs+2 H2Ss +(n+m/2) CnHms + H2s+H2Os+N2s/100 +1.0161 ( 1) V0 (3-28)3.3.3 不完全燃烧时烟气量的计算不完全燃烧时烟气量的计算 当燃料当燃料不完全燃烧时不完全燃烧时，可以认为，可以认为烟气中不完

18、全燃烧产物只有烟气中不完全燃烧产物只有CO。此时此时实际烟气量实际烟气量可表示为：可表示为： Vy=VCO2+VSO2+VN2+VO2+VH2O+VCO=Vgy+ VH2O (3-29)Vgy为不完全燃烧时的干烟气量；为不完全燃烧时的干烟气量； Vgy=VCO2+VSO2+VN2+VO2+ VCO=VRO2+VN2+VO2+ VCO (3-30)3.3 燃烧烟气量的计算燃烧烟气量的计算 （1）不完全燃烧时烟气不完全燃烧时烟气中中CO2和和CO的的体积计算体积计算 设不完全燃烧时生成设不完全燃烧时生成CO2的碳量为的碳量为Car,CO2，生成，生成CO的碳量为的碳量为Car,CO，则有，则有 C

19、arCar,CO2+Car,CO VCO2=0.01866Car,CO2 VCO=0.01866Car,CO VCO2+ VCO =0.01866Car (3-31)（2）不完全燃烧不完全燃烧时时烟气中烟气中O2和和N2的体积计算（空气过量）的体积计算（空气过量）VO2=0.21 ( -1) V0+0.5 0.01866Car,CO=0.21 ( -1) V0+0.5 VCO (3-32)由由VN2= VN20+ 0.79 ( 1) V0 (3-25) VN2= VN20+0.79(VO2-0.5 VCO)/0.21 (3-33) 3.3 燃烧烟气量的计算燃烧烟气量的计算 3.3.4 烟气中三

20、原子气体容积分数和飞灰浓度计算烟气中三原子气体容积分数和飞灰浓度计算 烟气中的三原子气体和水蒸气烟气中的三原子气体和水蒸气容积分数容积分数及及分压力分压力计算：计算： rRO2= VRO2/ Vgy (3-34) rH2O= VH2O/ Vgy (3-35) pRO2= rRO2p (3-36) pH2O= rH2Op (3-37) 烟气中的烟气中的飞灰浓度飞灰浓度计算：计算： 100arfhyA ammy=1Aar+(1+dk) 1.293 V0=1Aar+1.306 V0 dk为干空气的含湿量为干空气的含湿量(3-38) Aar为为燃料中的灰分质量分数燃料中的灰分质量分数；afh为为烟气携

21、带出炉膛的飞灰占总灰分的质量分数烟气携带出炉膛的飞灰占总灰分的质量分数;与燃烧炉形式相关与燃烧炉形式相关;my为为每公斤燃料的烟气量每公斤燃料的烟气量，kg/kg，包括，包括1kg燃料燃烧所需空气量及由燃料燃烧所需空气量及由 空气所含水分转入烟气的质量：空气所含水分转入烟气的质量：3.4 燃烧温度计算燃烧温度计算 3.4.1 燃烧温度的几种表示法燃烧温度的几种表示法 燃料燃烧产生的烟气所达到的温度称为燃料燃烧产生的烟气所达到的温度称为燃料的燃烧温度燃料的燃烧温度。 能量平衡方程能量平衡方程： Qnet+ Qr+ Qk = Qlj+ Qcr+ Qwr+ Qy+ Aw (3-40) 其中其中 Qn

22、et燃料的低热值，燃料的低热值，kJ/kg； Qr、Qk 燃料和空气的入炉显热，燃料和空气的入炉显热， kJ/kg； Qlj 燃烧产物发生热裂解时的吸热量，燃烧产物发生热裂解时的吸热量， kJ/kg； Qcr 燃烧过程中向系统外的散热量，燃烧过程中向系统外的散热量， kJ/kg； Qwr 燃烧过程中不完全燃烧热损失的热量，燃烧过程中不完全燃烧热损失的热量，kJ/kg； Qy 燃烧后燃烧产物带走的热量，燃烧后燃烧产物带走的热量，kJ/kg； Aw 系统对外做的功，系统对外做的功， kJ/kg。3.4 燃烧温度计算燃烧温度计算 Qnet+ Qr+ Qk = Qlj+ Qcr+ Qwr+ Qy+ A

23、w (3-40) 如果如果不考虑系统与外界交换的功不考虑系统与外界交换的功Aw，则，则 Qnet+ Qr+ Qk = Qlj+ Qcr+ Qwr+ Qy (3-41) 以以1kg燃料为基准进行热平衡计算，燃料和空气的物理显热燃料为基准进行热平衡计算，燃料和空气的物理显热Qr和和 Qk 分别记做分别记做hr和和hk(kJ/kg)，以，以0为基准温度，则：为基准温度，则： hrcp,ar tr (3-42) hk V0(ct)k (3-43) ,1004.187100100ararp arr dMMcc (3-44) 燃料收到基比定压热容：燃料收到基比定压热容：(ct)k 单位体积（单位体积（1m

24、3）干空气连同其携带的水蒸气在温度为）干空气连同其携带的水蒸气在温度为t时的焓；时的焓；,1004.187100100ararp arr dMMcc为燃料干燥基比热容为燃料干燥基比热容3.4 燃烧温度计算燃烧温度计算 燃烧产物拥有的燃烧产物拥有的物理显热物理显热Qy对于对于1kg燃料可记做燃料可记做hy(kJ/kg) hycy ty Vy (3-45)Cy烟气的平均比热容，烟气的平均比热容，KJ/（m3. ） ty 实际燃烧温度，实际燃烧温度， Vy 烟气量，烟气量， m3/kg。()()netrkljcrwryyyQhhQQQtc V 假设燃料在假设燃料在绝热系统绝热系统中燃烧，且中燃烧，且

25、完全燃烧完全燃烧，此时燃烧产物的温，此时燃烧产物的温度称为度称为理论燃烧温度理论燃烧温度，即，即 ()netrkljadyyQhhQtc V (3-47) (3-46) 实际燃烧温度实际燃烧温度：3.4 燃烧温度计算燃烧温度计算 理论燃烧温度又称理论燃烧温度又称绝热燃烧温度绝热燃烧温度，表示某种燃料在某一燃烧条，表示某种燃料在某一燃烧条件下所能达到的最高温度。件下所能达到的最高温度。 如果忽略高温气体分解热如果忽略高温气体分解热Qlj，可简化为，可简化为 netrkadyyQhhtc V 如果将燃烧条件规定为空气和燃料均不预热，且规定过量空气如果将燃烧条件规定为空气和燃料均不预热，且规定过量空

26、气系数系数 1，则，则燃烧温度只与燃料性质燃烧温度只与燃料性质有关，称为有关，称为理论发热温度理论发热温度： 0netfyyQtc V 引入燃烧温度引入燃烧温度修正系数修正系数(0.6-0.9)，则实际燃烧温度，则实际燃烧温度ty可按式（可按式（3-50）计算，即）计算，即 ty = tad (3-50) (3-48) (3-49) 3.4 燃烧温度计算燃烧温度计算 3.4.2 烟、风比热容和焓及燃烧温度的计算烟、风比热容和焓及燃烧温度的计算一、空气及燃烧产物的比热容及焓值计算一、空气及燃烧产物的比热容及焓值计算 燃烧产物的平均比定压热容计算：燃烧产物的平均比定压热容计算： 燃烧产物的燃烧产物

27、的焓焓（kJ/kg）计算：）计算： hy=hy0+( 1)hk0+hfh (3-52) 理论烟气焓理论烟气焓 hy0= VRO2(ct)RO2+ VN20(ct)N2+ VH2O0(ct)H2O (3-53) 理论空气焓理论空气焓 hk0= V0(ct)k (3-54) ()100arfhfhhAhact22222222COH ONOyCOH ONOyyyyVVVVcccccVVVV (3-51) (3-55) 飞灰的焓飞灰的焓Aar为燃料收到基灰分含量；为燃料收到基灰分含量；afh为烟气中灰分占总灰分的质量分数。为烟气中灰分占总灰分的质量分数。3.4 燃烧温度计算燃烧温度计算 二、燃烧产物高

28、温分解热的计算二、燃烧产物高温分解热的计算 高温下燃烧产物气体的高温下燃烧产物气体的分解度分解度与体系的与体系的温度和压力温度和压力有关。有关。 表表3-4 含碳氢化合物的燃料燃烧产物的分解程度含碳氢化合物的燃料燃烧产物的分解程度 压力（压力（MPa）无分解时温度无分解时温度弱分解时温度弱分解时温度强分解时温度强分解时温度0.010.521000.52.523003.4 燃烧温度计算燃烧温度计算 在在常压工业炉常压工业炉中，只有在中，只有在温度较高温度较高时（时（1800）才考虑热分解）才考虑热分解的影响。的影响。 在一般工业炉的温度和压力条件下，热分解仅考虑下列在一般工业炉的温度和压力条件下

29、，热分解仅考虑下列两种反两种反应：应： CO2CO+0.5O2 (3-56) H2OH2+0.5O2 (3-57) 分解吸热量分解吸热量为上述两个反应吸热量之和为上述两个反应吸热量之和： Qlj= Qlj,CO2+ Qlj,H2O=12600VCO+10800VH2 =12600 fCO2(VCO2)w+10800 fH2O(VH2O)w (3-58)(VCO2)w、(VH2O)w为不考虑高温热分解时的为不考虑高温热分解时的CO2、H2O量，量，m3/kg3.4 燃烧温度计算燃烧温度计算 222()()COlCOCOwVfV222()()H OlH OH OwVfV(VCO2)l、(VH2O)

30、l为高温热分为高温热分解的解的CO2、H2O量，量，m3/kgCO2的离解度的离解度H2O的离解度的离解度温度升高，分解变强；温度升高，分解变强；压力升高，分解变弱压力升高，分解变弱3.4 燃烧温度计算燃烧温度计算 三、理论燃烧温度的计算三、理论燃烧温度的计算 计算理论燃烧温度：计算理论燃烧温度： 影响理论燃烧温度的因素影响理论燃烧温度的因素主要有：主要有：（1）燃料的）燃料的种类和热值种类和热值：理论燃烧温度正比于：理论燃烧温度正比于Qnet/Vy；（2）过量空气系数：）过量空气系数：a越大，烟气量越大，烟气量Vy越大，理论燃烧温度越低；越大，理论燃烧温度越低；（3）空气和燃料的预热温度：越

31、大，理论燃烧温度越高）空气和燃料的预热温度：越大，理论燃烧温度越高（4）空气的富氧程度：）空气的富氧程度： 相同空气量下，氧浓度越大，理论燃烧温相同空气量下，氧浓度越大，理论燃烧温度越高。度越高。()netrkljadyyQhhQtc V3.4 燃烧温度计算燃烧温度计算 四、理论发热温度计算四、理论发热温度计算 理论发热温度理论发热温度tf与与燃料性质燃料性质有关：有关： 烟气平均定压比热容烟气平均定压比热容按下式确定：按下式确定： 22222200000H ONROyROH ONyyyVVVccccVVV五、实际燃烧温度的计算五、实际燃烧温度的计算 对于不同的热能设备，实际燃烧温度的计算各不

32、相同，可用对于不同的热能设备，实际燃烧温度的计算各不相同，可用通用式通用式表示。表示。 (3-61) 0netfyyQtc Vty = tad3.5 燃烧检测及燃烧效率燃烧检测及燃烧效率 烟气分析的方法主要有：烟气分析的方法主要有：化学吸收法、电气测量法化学吸收法、电气测量法、红外吸收法和色谱分析法等。、红外吸收法和色谱分析法等。3.5.1 烟气成分的测定烟气成分的测定一、奥氏烟气分析仪测定烟气的成分一、奥氏烟气分析仪测定烟气的成分 属于属于化学吸收法化学吸收法，它是将一定容积的烟气试样按顺序与，它是将一定容积的烟气试样按顺序与某些化某些化学吸收剂学吸收剂相接触，对烟气的各组成气体逐一进行相接

33、触，对烟气的各组成气体逐一进行选择性吸收选择性吸收，烟气，烟气试样每次减少的体积即是被测成分在烟气中的体积。试样每次减少的体积即是被测成分在烟气中的体积。3.5 燃烧检测及燃烧效率燃烧检测及燃烧效率 奥氏烟气分析仪结构示意图奥氏烟气分析仪结构示意图仅测定烟气中仅测定烟气中RO2和和O2，CO可按不完全燃烧方程式计算。可按不完全燃烧方程式计算。吸收吸收RO2吸收吸收O2、(RO2)吸收吸收CO、(O2)除灰和杂质除灰和杂质测量顺序测量顺序3.5 燃烧检测及燃烧效率燃烧检测及燃烧效率 二、燃烧效率仪测定烟气成分二、燃烧效率仪测定烟气成分 与奥氏仪相似，其与奥氏仪相似，其差别差别在于用在于用固体吸收

34、剂固体吸收剂吸收干烟气中各成吸收干烟气中各成分，用数字直接测得燃烧效率。分，用数字直接测得燃烧效率。 它不仅能它不仅能显示出烟气中显示出烟气中RO2 、O2和和CO的含量的含量，而且能直接，而且能直接计算计算燃烧效率燃烧效率，需定期更换固体吸收剂电池和，需定期更换固体吸收剂电池和做相关标定做相关标定。三、测定结果的计算和验证三、测定结果的计算和验证（1）干烟气的容积成分）干烟气的容积成分 即燃料燃烧后即燃料燃烧后除去水蒸气后的烟气除去水蒸气后的烟气。 完全燃烧时，完全燃烧时，干烟气成分为干烟气成分为：CO2 、SO2 、O2、N2； 不完全燃烧时，不完全燃烧时，干烟气成分为干烟气成分为：CO2

35、 、SO2 、O2、N2、CO 、H2 、CnHm等。等。 忽略忽略H2 和和CnHm，则有：，则有： CO2 +SO2 +O2+N2+CO = 100 (3-62) 或或RO2 +O2+N2+CO = 100 (3-63) 3.5 燃烧检测及燃烧效率燃烧检测及燃烧效率 其中其中22100COgyVCOV22100SOgyVSOV22100OgyVOV22100NgyVNV100COgyVCOV (3-66) (3-65) (3-67) (3-68) (3-69) 21.866argyRVROCO为干烟气量（为干烟气量（m3/kg）3.5 燃烧检测及燃烧效率燃烧检测及燃烧效率 （2）干烟气体积

36、的计算）干烟气体积的计算 VCO2+ VCO =1.866Car/100 VSO2 =0.7Sar/100221.866(0.375)arargyCSVCOSOCO21.866argyRVROCO对于气体燃料：对于气体燃料：不完全燃烧时干烟气体积可按烟气分析不完全燃烧时干烟气体积可按烟气分析仪测得的各组分体积和气体燃料湿成分计算仪测得的各组分体积和气体燃料湿成分计算 2224ssssnmgyCOCOnC HHVROCOCH2222100COSOCOgyVVVCOSOCOV (3-70) (3-71) (3-72) (3-73) 3.5 燃烧检测及燃烧效率燃烧检测及燃烧效率 3.5.2 燃烧方程

37、式燃烧方程式-用于验证烟气成分分析的正确性用于验证烟气成分分析的正确性（1）完全燃烧方程式）完全燃烧方程式 RO2(1+)+O2 = 21 燃料特性系数燃料特性系数 (3-74)（2）不完全燃烧方程）不完全燃烧方程 RO2(1+)+O2 +(0.605+)CO= 21 (3-75)（3）气体分析方程）气体分析方程RO2(1+)+O2 +(0.605+)CO-0.185H2-(0.58-)CH4= 21 (3-76) 在现代电站锅炉中在现代电站锅炉中，燃烧较充分，燃烧较充分，CO含量很低，用奥氏烟含量很低，用奥氏烟气分析仪难以测准。可按下式计算出烟气中气分析仪难以测准。可按下式计算出烟气中CO含

38、量：含量：2221 (1)0.605ROOCO（4）燃料特性系数）燃料特性系数 燃料特性系数燃料特性系数是一个无因次数，仅取决于燃料的元素成分是一个无因次数，仅取决于燃料的元素成分C、H、O、N、S。 (3-77) 3.5 燃烧检测及燃烧效率燃烧检测及燃烧效率 对固体和液体燃料：对固体和液体燃料： 0.1260.03882.352.350.375ararararararararHONHOCSC对气体燃料：对气体燃料： 12222220.79 0.50.5()1.50.210.794nmnmmHCOnC HH SONCOnC CH SCO (3-78) (3-79) RO2 与与O2的关系：的关

39、系： 22211ORO (3-80) 2max211RO (3-81) 完全燃烧时完全燃烧时烟气中剩余烟气中剩余O2越大，即过量空气系数越大，越大，即过量空气系数越大，RO2越小。越小。3.5 燃烧检测及燃烧效率燃烧检测及燃烧效率 3.5.3 过量空气系数的检测计算过量空气系数的检测计算 在燃烧设备的在燃烧设备的设计设计中，中，过量空气系数过量空气系数 是根据实践经验与工艺是根据实践经验与工艺条件或参考相关标准选取的。条件或参考相关标准选取的。 对于对于运行运行中的燃烧设备，其中的燃烧设备，其过量空气系数过量空气系数是根据是根据烟气分析测烟气分析测得的烟气成分确定的得的烟气成分确定的。 过量空

40、气系数：过量空气系数： 00011(1)11kkgkgkVVVVVVVVV200.5(1)0.21OCOVVV200.79NVV (3-83) (3-84) (3-82) 不完全燃烧时不完全燃烧时3.5 燃烧检测及燃烧效率燃烧检测及燃烧效率 2210.79(0.5)10.21OCONVVV (3-85) 不完全燃烧时不完全燃烧时过量空气计算式：过量空气计算式： 222221179(0.5)0.5791121 100()21OCONVVOCOROOCOV (3-86) 完全燃烧时完全燃烧时过量空气系数计算式：过量空气系数计算式： 222179121 100()OROO222221(79)121

41、(1)7979(1)21 121 100(21)RORORORO (3-87) (3-88) V为干烟气容积成分；为干烟气容积成分； 22211ORO由由3.5 燃烧检测及燃烧效率燃烧检测及燃烧效率222max797979(1)7921RORORO对于对于含含H2量少的燃料量少的燃料，值很小，可忽略：值很小，可忽略： 2max2222121(1)21ROROROO气体燃料不完全燃烧时气体燃料不完全燃烧时的过量空气计算式：的过量空气计算式： 22422242210.50.5221 79100()sgyOCOHCHROOCOHCHNV (3-89) (3-90) (3-91) 进一步简化进一步简化3.5 燃烧检测及燃烧效率燃烧检测及燃烧效率如果如果气体燃料中气体燃料中N2量很小量很小，且，且烟