第3章燃烧计算和热平衡计算

1、3-1 燃料的燃烧计算燃料的燃烧计算3-2 焓温表焓温表3-3 锅炉热平衡锅炉热平衡2022-3-10第第3 3章章 燃烧计算和热平衡计算燃烧计算和热平衡计算本章主要内容本章主要内容3-1 燃料的燃烧计算w燃料燃烧所需的空气量计算碳完全燃烧反应方程式w C+O2 CO2+40700 (kJ/kmol)(C)硫完全燃烧反应方程式w S+O2 SO2+334900 (kJ/kmol)(S)氢完全燃烧反应方程式w 2H2+O2 2H2O+241200 (kJ/kmol)(H2)2022-3-10ararCC22.4=1.866121001003/NmKgararSS22.4=0.7321001003

2、/NmKgararH22.4=5.52 2.016100100H3/NmKg3-1 燃料的燃烧计算每千克收到基中的可燃元素分别为 Kg碳、 Kg硫、 Kg氢， 而1Kg燃料已含有 Kg氢相当于自供氧： 错了（应为书中）每千克收到基燃料完全燃烧时所需的理论氧气量为：按空气中氧的体积分数21%计算，则1Kg收到基燃料燃烧所需的理论空气量理论空气量 为：2022-3-10/100arC/100arS/100arH/100arOararO22.4=1.86612100100OararararCHS1.866+5.55+0.7-0.7100100100100O3/NmKg3/NmKg0V0ararara

3、rCHS1(1.866+5.55+0.7-0.7)0.21100100100100OV ararar0.089(C +0.375S )+0.265-0.0333arHO3/NmKg3-1 燃料的燃烧计算乘以干空气在标准状态下的密度，得到以质量表示的理论空气量 ：为了使燃料完全燃烧，实际送入的空气量总大于理论空气量，超过部分为过剩空气量。将实际空气 和理论空气量 之比称为过量空气系数,即 进入炉膛以后，用于烟气量计算的过量空气系数； 进入炉膛以前，用于空气量计算的过量空气系数；2022-3-100L001.293LVararar0.115(C +0.375S )+0.342-0.0431arHO

4、/Kg KgkV0V0k/KVV或k3-1 燃料的燃烧计算单位燃料燃烧实际所需的空气量为：炉中的过量系数是指炉膛出口处的 。它的最佳值与燃料种类、燃烧方式及燃烧设备的完善程度有关，对链条炉，对油炉和天然气炉，燃煤工业锅炉采用工业通风，炉膛和其后的烟道都处于负压状态，通过炉墙和烟道要渗入一部分冷空气，随烟气流动空气过量系数将增大。常用漏风系数表示。漏风系数大，会造成更大的排烟损失。2022-3-100KVVl1.31.5l1.1l3-1 燃料的燃烧计算气体燃料，可按气体组成用化学计量方程式求的理论空气量固体或液体燃料所需理论空气量按下面经验公式计算：贫煤及无烟煤：烟煤：劣质煤（ ）：液体燃料：气

5、体燃料组分不详，按下面经验公式计算： 当（ ） 当（ ）0V022mn2V =0.0476 0.5CO+0.5H +1.5H S+0.5(m+) C H +O2 2.06n33/NmNm0arV = 0.239Q+600990net，/3/NmKg0arV =0.251Q1000+0.278net，/3/NmKgarQ12560/netKJKg，0arV = 0.239Q+450990net，/3/NmKg0arV =0.203Q1000+2.0net，/33/NmNm0arV = 0.209Q0net，/1003arQ10467/netKJ Nm，3arQ14654/netKJ Nm，0ar

6、V = 0.260Q0-0.25net，/10033/NmNm2022-3-103-1 燃料的燃烧计算w燃烧生成的烟气量计算理论烟气量计算二氧化碳体积 （3-16）二氧化硫体积 （3-17） （3-18）理论水蒸气体积 ，理论水蒸气的来源有： （1）燃料中氢完全燃烧生成的水蒸气，2022-3-102ararCC22.4=1.86612100100COV3/NmKg2ararSS22.4=0.732100100SOV3/NmKg2COV2SOV222ararCS=1.8660.7100100ROCOSOVVV3/NmKg2H OV30.111/arH NmKg3-1 燃料的燃烧计算（2）燃料中水

7、分形成的水蒸气，（3）理论空气量带入的水蒸气（10g/kg），（4）燃用重油且用雾化时带入的水蒸气，水蒸气体积： （3-19）理论氮气体积（1）理论空气量中的氮，（2）燃料本身所含的氮， 氮气的体积： （3-20）2022-3-1030.0124/arMNmKg030.016/V NmKg31.24/thW NmKg2000.1110.01240.0161.24H OararthVHMVW3/NmKg00.79V0.008arN2000.790.008NarVVN3-1 燃料的燃烧计算干烟气量：理论烟气量：w实际烟气量的计算当 时，当不完全燃烧时，对于1Kg碳，气体燃料未完全燃烧时：2022-

8、3-102000.790.008NarVVN2000ygyH OVVV1000(1)0.0161(1)ygyVVVV2arar COar COCCCgy21.8660.375ararCSVROCO（）3/NmKg24mn2gy2(m)+COCOCHC HH SVROCO3/NmKg3-1 燃料的燃烧计算w烟气分析及其应用（1）烟气分析的目的反应炉内燃烧情况，测量空气过热系数，确定排烟热损失，得到不完全燃烧热损失（2）奥氏烟气分析仪（3）烟气全分析仪（4）红外烟气分析仪（5）烟气中CO含量的计算（6） 和 的计算（7）过量空气系数（8）锅炉漏风系数2ROmax2RO3-1 燃料的燃烧计算w利用烟

9、气分析进行的计算已知：元素分析各成分V0k、VRO2烟气分析测定容积份额：RO2、O2、CO、N2判断燃烧工况、调整运行计算w 干烟气量固体和液体气体w 烟气量w CO含量2ROCO3arargy222mn233gy24V+VC0.375SV =1.866(m /kg)RO +COROCOCOCOmC HH SV(m /m )RO CO CH2ararygyH Oarar203kwhC0.375SV =VV1.8660.111H +0.0124MROCO0.0161 V +1.24G(m /kg)2221-O -(1+ )ROCO=(%)0.6053-1 燃料的燃烧计算燃烧特性系数完全燃烧方程

10、式烟气中最大三原子气体量w 过量空气系数：忽略Nar不完全燃烧完全燃烧arararararH -0.126O +0.038N2.35C +0.375S220.21ORO1max20.21RO12221O -0.5CO1 3.76100-(RO +O )max222222RO121O21 ORO1 3.76100-(RO +O )3-2 焓温表w空气焓空气焓在标准状态下理论空气的焓 为： （3-59）实际空气的焓 ： （3-60）（空气焓温表见P49 表3-3）式中： 1 湿空气在温度 时的焓。v烟气焓烟气焓设计时烟气焓的计算烟气焓 =理论烟气焓 +过量空气焓 +飞灰焓 （3-61）理论烟气焓（

11、 ）为 （3-62）2022-3-100aI00()aaIVc/KJKgaI00()aaaIIVc/KJKg()ac3mI0gI0aI,afI/KJ Kg00ga,(-1)f aIIII=1222222000()()()gRORONNH OH OIVcVcVc/KJ Kg3-2 焓温表锅炉运行时烟气焓的近似计算 测量烟气成分和烟气温度数据进行计算，公式如下： 烟气的定压体积比热，P52页烟气焓温表见P53 表3-10yyyIV c/KJ Kgyc3/KJ Nmv热平衡计算 示意图 燃料锅炉的热平衡方程式为：w （3-72） 锅炉输入热量， 锅炉的输出热量，有效利用热量， 排烟损失的热量，即排出

12、烟气所带走的 热量， 可燃气体不完全燃烧损失的热量， 固体不完全燃烧损失的热量， 锅炉散热损失的热量， 灰渣物理损失热量和其他的热损失的热量， 用各项热量占输入热量的比值百分数w （3-73）123456inQQQQQQQ2022-3-103-3 锅炉热平衡/KJ KginQ/KJ Kg1Q/KJ Kg2Q/KJ Kg3Q4Q/KJ Kg5Q/KJ Kg/KJ Kg6Q/KJ Kg123456100%qqqqqq100%,1 6iiinQqiQ其中，v锅炉输入热量 （3-74） 燃料收到基的低位发热量， 燃料物理显热， 喷入锅炉的蒸汽带入的热量， 用外来热源加热空气带入的热量，当燃料为煤时，物

13、理显热 燃料温度， 煤和其他固、液体燃料的比热容， w （3-77）innetarfuelsfoQQiQQ，2022-3-103-3 锅炉热平衡/KJ KgnetarQ，fuelisQfoQ/KJ Kg/KJ Kg/KJ Kg/KJ Kgfuelco coic t/KJ Kgcoccot/KJ Kg4.1868100100100dararcocoMMccv锅炉有效利用热锅炉有效利用热 =锅炉输出工质的总焓-给水焓饱和蒸汽锅炉： （3-81） 过热蒸汽锅炉： （3-81a）热水锅炉： （3-82）锅炉受热面单位时间内的有效吸热量 Ww （3-83）1Q2022-3-103-3 锅炉热平衡1,f,

14、1()(i-i-)+(ii)100a ss swb ws wf wrWQDDDB/KJ Kg1,f,1 (i-i)+(ii)(ii)sh swa sa sf wb ws wf wQDDDB/KJ Kg1QQB/KJ Kg10.278glQQBv各项热损失及其计算固体不完全燃烧热损失对于火床炉： （3-84）其中：asl-炉渣中灰分占入炉燃料总灰分的份额ari -漏煤中灰分占入炉燃料总灰分的份额ad.a-烟道灰中灰分占入炉燃料总灰分的份额（与afh什么区别）af.a-飞灰中灰分占入炉燃料总灰分的份额Csl -为炉渣中可燃物含量的百分数Cri -漏煤中可燃物含量的百分数Cd.a -烟道灰中可燃物含

15、量的百分数Cf.a -飞灰中可燃物含量的百分数4q2022-3-103-3 锅炉热平衡,a,a4,a,a,a,a328.664()100%100100100100fdslriarslridfslridfinCCCCAqaaaaCCCCq,a,a1slridfaaaa3-3 锅炉热平衡对于流化床炉： （3-85）ao.a-溢流灰中灰分占入炉燃料总灰分的份额ac.as-冷灰或冷炉斗灰渣中灰分占入炉燃料总灰分的份额Co.a -溢流灰中可燃物含量的百分数Cc.as -冷灰或冷炉斗灰渣中可燃物含量的百分数,a,a,a4,a,a,a,a,a,a328.664()100%100100100100focasd

16、arocasdfocasdfinCCCCAqaaaaCCCCQv各项热损失及其计算可燃气体不完全燃烧热损失可燃气体不完全燃烧热损失 （3-88）式中： 干烟气中一氧化碳、氢气、甲烷的容积百分数 干烟气中三原子气体容积百分比排烟热损失排烟热损失 （3-89） 排烟焓， 进入锅炉的冷空气焓， 排烟处的的过量空气系数3q2022-3-103-3 锅炉热平衡ar2443r24+0.375 236201.5668100%100CCOHCHqqQROCO CH24COCH、H、2RO2q0ex1,42(I )(100)%exainIqqQexI01,aIex/KJ Kg/KJ Kgv各项热损失及其计算散热

17、损失散热损失额定工况 下，锅炉的散热损失 （3-90）式中：B 锅炉燃料消耗，kg/h F 锅炉散热面积，非额定工况下，与额定蒸发量或者额定供热量相差大于25% 或 （3-91 92） 额定蒸发量， 实际蒸发量， 额定供热量， 实际供热量，5q2022-3-103-3 锅炉热平衡51650FinqBQ55,rat, %ratDqqDDratQMW/ t h2m55,rat, %ratDqqDratD/ t hQMW保热系数保热系数假定各段烟道和整台锅炉的保热系数是相等的，则 （3-93）式中： 空气预热器吸热量，若没有空气预热器或吸热量与锅炉有效利用热量相比很小时， （3-94） 锅炉热效率2

18、022-3-103-3 锅炉热平衡115+apapQQQQQapQ/KJ Kg1515115551inininQQqQQQQQqqQQ 其他热损失其他热损失层燃炉： （3-95） 1kg灰渣的焓， 灰渣中灰分占入炉燃料总灰量的百分比；流化床炉： （3-96） 和 分别是溢流灰、冷灰、烟道灰对应的物理热损失锅炉内部冷却损失计算如下： 或 2022-3-103-3 锅炉热平衡6q666sllqqqq灰渣物理显热损失冷却热损失6(%slashslarincAqQ）(ashc）/KJ Kgsl66 ,6 ,6 ,%slo ac asd aqqqq6 ,6 ,o ac asqq、6 ,d aqqq66100%llinQqQ3q6116 10100%lqlglHqQ3-3-3 锅炉的热效率及燃料耗量w锅炉的热效率：技术经济指标，反应机组的完善程度和运行管理水平定义 锅炉的有效利用热与锅炉的输入热量之比 （3-102）分类w 正平衡效率（测试） 简单用于小锅炉的热效率测定，燃料耗量易测无法分析影响效率的原因1100%g