燃烧所需空气量及过量空气系数

1、第三章 锅炉物质平衡和热平衡本章目的：了解燃烧所需空气量、产生烟气量，锅炉热量平衡；本章关键：学会空气量、烟气量计算，热平衡分析本章难点：相关计算，主要在于分析本章在全部内容的重要性：中等偏上对后面内容影响：锅炉燃烧效率提高，涉及配风 送风方式 第一节 燃烧所需空气量及过量空气系数 慨念：理想气体慨念：理想气体标准状态标准状态22.4Nm3/kg一、理论空气量一、理论空气量定义：定义：1燃料完全燃烧、无剩余氧燃料完全燃烧、无剩余氧 表示：表示：Vo ，Nm3/kg 推导：以碳的完全燃烧为例推导：以碳的完全燃烧为例 2323232322866. 1866. 114 .224 .2212CONmO

2、NmkgCCONmONmkgCCOOC1kg收到基燃料含有 碳，完全燃烧时需要的氧量为：同样可得到：1kg燃料中含有氧量为：由此可得：kgCy1003100866. 1NmCy331007 . 010056. 5NmSNmHyy31007 . 0100324 .22NmOOyykgNmOSHCVyyyyoO/1007 . 01007 . 010056. 5100866. 132所以，所以，1kg应用基燃料完全燃烧的理论空气量为应用基燃料完全燃烧的理论空气量为当量碳量当量碳量以上所计算的空气量都是干空气量！以上所计算的空气量都是干空气量！kgNmOHSCVVyyyyoOo/0333. 0265.

3、 0)375. 0(0889. 021. 032yySCR375. 0定义：定义：二、实际供给空气量及过量空气系数二、实际供给空气量及过量空气系数 表示：表示：kgNmVk/,3“过量空气系数过量空气系数”、“过量空气量过量空气量”n炉膛出口过量空气系数炉膛出口过量空气系数 的作用及的作用及最佳值最佳值l与燃料种类、燃烧方式以及燃烧设备的完善程度有关炉膛出口固态排渣煤粉炉中，无烟煤和贫煤的炉膛出口过量空气系数为1.25，而烟煤与褐煤则为1.20。思考：这是为什么？第二节 烟气成分及其烟气量的计算 一、烟气成分一、烟气成分 当当 =1并且完全燃烧时，烟气由并且完全燃烧时，烟气由CO2、SO2、N

4、2和和H2O组成，组成，其容积为其容积为OHNSOCOyVVVVV2222kgNm /3当当 1并且完全燃烧时，烟气由并且完全燃烧时，烟气由CO2、SO2、O2 、 N2和和H2O组成，其容积为组成，其容积为22222OOHNSOCOyVVVVVVkgNm /3当当 1且不完全燃烧时，烟气由且不完全燃烧时，烟气由CO2、SO2、CO、O2 、 N2和和H2O组成，其容积为组成，其容积为kgNmVVVVVVVCOOOHNSOCOy/322222二、二、根据燃烧化学反应计算烟气容积根据燃烧化学反应计算烟气容积计算思路：计算思路： 实际烟气容积实际烟气容积=理论烟气容积理论烟气容积+过量空气容积（干

5、）过量空气容积（干）+过量空气带入过量空气带入的水蒸气容积的水蒸气容积 或：实际烟气容积或：实际烟气容积=干烟气容积干烟气容积+水蒸气容积水蒸气容积（一）理论烟气容积（一）理论烟气容积定义：定义： =1并且燃料完全燃烧并且燃料完全燃烧计算：计算：（1）VRO2 的计算的计算kgNmSCVVVyySOCORO/)100375. 0(866. 13222（2）理论氮容积的计算）理论氮容积的计算 理论氮容积理论氮容积=理论空气中的氮理论空气中的氮+燃料中的氮燃料中的氮kgNmNVNVVyoyooN/1008 . 079. 0100284 .2279. 032（3）理论水蒸气容积的计算）理论水蒸气容积

6、的计算燃料中的氢生成的水蒸气燃料中的氢生成的水蒸气kgNmHHyy/100111. 01001 .113燃料中的水分生成的水蒸气燃料中的水分生成的水蒸气kgNmWWyy/0124. 0100184 .223干空气33/0161. 0184 .22100010293. 1184 .221000293. 1NmNmdk理论空气量带入的水蒸气理论空气量带入的水蒸气“空气含湿量空气含湿量dk”是指是指1kg干空气干空气带入的水蒸气量，单位为带入的水蒸气量，单位为g/kg干空气。干空气。 每标准立方米每标准立方米干空气干空气带入的水蒸气容积为：带入的水蒸气容积为：kgNmWWyy/0124. 01001

7、84 .223理论空气量带入的水蒸气容积为理论空气量带入的水蒸气容积为kgNmVo/0161. 03对于固体燃料，理论水蒸气容积为上述三部分之和，即对于固体燃料，理论水蒸气容积为上述三部分之和，即)183(/0161. 00124. 0111. 032kgNmVWHVoyyoOH（二）实际烟气容积（二）实际烟气容积oooyyVVVV)1(0161. 0)1(kgNmVVooy/)1(0161.13ooOHOHooNROONROgyOHgyyVVVVVVVVVVVVV) 1(0161. 0) 1(22222222或者烟气的质量kgkgVGAGowhyy/306. 11001三、运行锅炉的烟气分析

8、及计算运行锅炉的烟气分析及计算 成分：CO2、SO2、O2、CO、N2CO2SO2O2CO+N2=100%其中：CO2VCO2 / Vgy VSO2VSO2 / Vgy .烟气分析分析设备：奥氏分析仪顺序：RO2、O2、CO四、烟气中三原子气体、水蒸气容积份额和灰粒浓度烟气中三原子气体、水蒸气容积份额和灰粒浓度 （一）三原子气体容积份额及分压力（一）三原子气体容积份额及分压力prpVVVVVrROROyROySOCORO222222（二）水蒸气容积份额及分压力（二）水蒸气容积份额及分压力prpVVrOHOHyOHOH2222（三）灰粒浓度（三）灰粒浓度烟气容积浓度烟气质量浓度3/100/100

9、NmkgVaAkgkgGaAyfhyyfhy。简称飞灰份额，可查表灰量的份额，烟气中飞灰量占燃料总式中14 fha3-2第三节 燃烧方程式 一、完全燃烧方程式及一、完全燃烧方程式及RO2最大值最大值 定义：定义： 1、CO=0 完全燃烧方程式为完全燃烧方程式为所示。值如表常用燃料的也为定值。为定值，时，由上式可知，燃料一定表示，即用达到最大时，当燃料完全燃烧而且或写成 33 RORO 39)-(3 % 121RO RO,RO, 0O0,CO1 38)-(3 % 1O21RO 36)-(3 )RO 1 (O21 max2max2max2max2222222 由式（由式（3-36）可以看出，当燃料

10、的）可以看出，当燃料的 值一定时，无论过量空气值一定时，无论过量空气量如何，干烟气成分都应满足该式。如不满足，可能有以下几量如何，干烟气成分都应满足该式。如不满足，可能有以下几种情况：种情况： （1）烟气分析不准确；）烟气分析不准确；（2）有碳未燃尽；）有碳未燃尽；（3）烟气中有）烟气中有CO存在存在; （4）(2)、(3)同时存在。同时存在。在有在有CO存在时，若无未燃尽碳存在时，若无未燃尽碳,可用式可用式 （3-41）计算）计算CO . 如烟气分析完全而准确，则可用式如烟气分析完全而准确，则可用式 （3-36）求出）求出 值，并与用值，并与用式式 （3-37）求出的）求出的 值相比较，从而

11、判断有无未燃尽碳存在。值相比较，从而判断有无未燃尽碳存在。燃料特性系数燃料特性系数37)-(3 S375. 0C0.038N0.126O-H35. 2 ararararar 二、不完全燃烧方程式二、不完全燃烧方程式 定义：燃料不完全燃烧时，各烟气成分之间的关系。定义：燃料不完全燃烧时，各烟气成分之间的关系。 表达：燃料的元素成分、烟气分析所得各烟气成分。表达：燃料的元素成分、烟气分析所得各烟气成分。41)-(3 % 605. 0)RO (1-O-21CO 22 第四节 根据烟气成分求过量空气系数及烟气焓 一、运行时过量空气系数的计算一、运行时过量空气系数的计算 运行时过量空气系数可以由烟气分析

12、结果加以确定。运行时过量空气系数可以由烟气分析结果加以确定。 推导思路：利用过量空气系数的定义式和烟气成分的定义式推导思路：利用过量空气系数的定义式和烟气成分的定义式得到只包含烟气分析结果的计算公式得到只包含烟气分析结果的计算公式。推导过程要点：推导过程要点： (1) VV11VVVVV 63 kkkok ）可知由式（43)-(3 NCO5 . 0O217911Vgy79NV21CO5 . 0O-11 ) 1 ( Vgy21CO5 . 0OVgy100CO5 . 0O0.211V 0.5V-VV0.21 V79NV100N79. 0179. 0V0.79100N8 . 0VV 222gy222

13、COOgy2gy2NarNk222 式可得：代入不完全燃烧时，有45)-(3 O-2121 2 44)-(3 CORO (1) 42)-(3 )O(RO-100O 79-2121 0,CO 22max2222 ）氧公式（二氧化碳公式。以下两个近似公式计算的精确数值时，可使用当不需要则：完全燃烧时， 氧公式与二氧化碳公式的比较氧公式与二氧化碳公式的比较如图如图3-2所示，当所示，当 燃料成分燃料成分改变时，二改变时，二 氧化碳的含量也氧化碳的含量也随着发生变化，同一含量对随着发生变化，同一含量对应的过量空气系数差别较大，应的过量空气系数差别较大，不能正确不能正确 指导锅炉运行，容指导锅炉运行，容

14、易引起误操作。而用烟易引起误操作。而用烟 气中气中过剩氧量来监视过剩氧量来监视 过量空气系过量空气系数大小，则燃料成分改变的数大小，则燃料成分改变的影影 响就很小。响就很小。 二、漏风系数的计算二、漏风系数的计算锅炉的通风方式：锅炉的通风方式：（1）锅炉通风的任务）锅炉通风的任务送入燃料燃烧需要的空气，排出燃送入燃料燃烧需要的空气，排出燃烧产生的烟气。烧产生的烟气。（2）锅炉通风的方式）锅炉通风的方式主要采用主要采用“平衡通风平衡通风”，即同时，即同时使用送风机和引风机，炉膛保持使用送风机和引风机，炉膛保持微负压微负压 的方式；另外还有的方式；另外还有“负压通风负压通风”和和“正压通风正压通风

15、”的方式。的方式。（3）平衡通风的特点）平衡通风的特点锅炉不向外喷火焰和冒烟气，但会锅炉不向外喷火焰和冒烟气，但会有空气从未密封处或密封不严密处漏入炉膛内，从而使烟气有空气从未密封处或密封不严密处漏入炉膛内，从而使烟气沿烟气流程的过量空气系数不断增大。沿烟气流程的过量空气系数不断增大。“漏风系数漏风系数”的定义的定义漏风系数的表达式及其确定方法：漏风系数的表达式及其确定方法：46)-(3 olfVV 某级受热面的漏风系数，可以根据烟气分析结果，利用以下某级受热面的漏风系数，可以根据烟气分析结果，利用以下公式进行计算。公式进行计算。 11OCROOCRO 2112112121212121 max2222max22max22222ROOCOCOOOOVVVVVokkolf 或济运行。济运行。炉安全经炉安全经施减少漏风，以保证锅施减少漏风，以保证锅风比较严重