锅炉物质平衡及计算（锅炉设备运行课件）

实际供给空气量及过量空气系数表示：为了使燃料在炉内能够燃烧完全，减少不完全燃烧热损失，实际送入炉内的空气量要比理论空气量大些，这一空气量称为实际供给空气量，用符号Vk(Nm3/kg)表示实际供给空气量及过量空气系数1.定义：2、“过量空气系数”ΔV=Vk-V0=(α-1)V0Nm3/kg3.“过量空气量”实际供给空气量及过量空气系数实际供给空气量及过量空气系数过量空气系数沿烟气行程不断增大烟气行程炉膛出口过量空气系数的作用及最佳值实际供给空气量及过量空气系数与燃料种类、燃烧方式以及燃烧设备的完善程度有关炉膛出口最佳值过量空气系数是锅炉运行的重要指标炉膛出口实际供给空气量及过量空气系数固态排渣煤粉炉中，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理论空气量理论空气量一、理论空气量定义：1kg燃料完全燃烧、无剩余氧存在时需要的空气量 表示：Vo，Nm3/kg

推导：以碳的完全燃烧为例1千克碳完全燃烧时需要1.866Nm3氧气，并产生1.866Nm3二氧化碳1千克燃料中碳完全燃烧需要的氧气量为：

2H2+O2=2H2O4.04kgH+22.4Nm3O2=44.8Nm3H2O1kgH+5.56Nm3O2=11.1Nm3H2O理论空气量1千克氢完全燃烧时需要5.56Nm3氧气，并产生11.1Nm3水蒸汽1千克燃料中氢完全燃烧需要的氧气量为：1千克硫完全燃烧时需要0.7Nm3氧气，并产生0.7Nm3二氧化硫1千克燃料中硫完全燃烧需要的氧气量为：S+O2=SO2

32kgS+22.4Nm3O2=22.4Nm3SO21kgS+0.7Nm3O2=0.7Nm3SO2理论空气量理论空气量1千克燃料本身释放出的氧气量为：理论氧气量为理论空气量1千克燃料完全燃烧所需要的理论空气量根据燃烧化学反应计算烟气容积※计算思路：实际烟气容积=理论烟气容积+过量空气容积（干）+过量空气带入的水蒸气容积或：实际烟气容积=干烟气容积+水蒸气容积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1.理论烟气容积定义：

=1并且燃料完全燃烧（1）VRO2

的计算

计算：（3）理论水蒸气容积的计算Nm3/kgNm3/kg根据燃烧化学反应计算烟气容积（2）理论氮容积的计算理论氮容积=理论空气中的氮+燃料中的氮①燃料中的氢生成的水蒸气根据燃烧化学反应计算烟气容积②燃料中的水分生成的水蒸气③理论空气量带入的水蒸气“空气含湿量dk”是指1kg干空气带入的水蒸气量，单位为g/kg干空气。每标准立方米干空气带入的水蒸气容积为： 理论空气量带入的水蒸气容积为☆对于固体燃料，理论水蒸气容积为上述三部分之和，即

Nm3/kg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2.实际烟气容积或者根据燃烧化学反应计算烟气容积3.烟气的质量任务：大家可根据下面提供的几个发电企业的燃煤数据分组计算燃烧需要空气量和生成的烟气量。根据燃烧化学反应计算烟气容积企业工业分析元素分析发热量Qnet.ar（kJ/kg）挥发份Vdaf（%）灰份Aar（%）水份Mar（%）水份Mad（%）CarHarNarSarOar

0116670

11.1547.965.60.9339.93.14

1.12

0.98

5.7002

21527

17.5227.52

7.480.62

60.7

2.89

0.87

0.64

3.07032328015.725.4970.42643.52.150.542.6042164029.06

19.419.64.99

58.762.56

0.660.438.58

052003025.2331.5680.6452.092.854.290.30.9106

2261014.3

22.176.96

1.09

63.77

2.52

1.050.26

3.27

07

2023035.27

24.74

8.8

5.27

52.96

3.030.58

1.2

8.99082397015.1220.429.30.8763.092.771.010.432.980918540

31.8636.15

6.51.06

47.67

3.66

0.88

0.25

4.89102101016.5229.568.01.1655.162.680.910.343.35烟气分析介绍正在运行的锅炉，实际的过量空气系数α往往与设计值有差异，而燃料的燃烧往往也是不完全的，亦即在烟气中常含有少量的CO，这些都将影响烟气容积的变化。为了较确切地估计锅炉运行时的烟气容积，可借助烟气分析求出。烟气分析烟气分析是指以1kg燃料燃烧生成的干烟气容积为基础，测出烟气中各气体成分分容积占干烟气容积的百分数。以CO2、SO2、O2、N2和CO分别表示干烟气中二氧化碳、二氧化硫、氧、氮和一氧化碳的成分容积含量百分数261.烟气分析及设备1.烟气分析及设备CO201SO202O203CO04N205成分：CO2＋SO2＋O2＋CO+N2=100%其中：RO2+O2+CO+N2=100%运行锅炉的烟气分析及计算正在运行的锅炉，实际的过量空气系数α往往与设计值有差异，而燃料的燃烧往往也是不完全的，亦即在烟气中常含有少量的CO，这些都将影响烟气容积的变化。为了较确切地估计锅炉运行时的烟气容积，可借助烟气分析求出。烟气分析是指以1kg燃料燃烧生成的干烟气容积为基础，测出烟气中各气体成分分容积占干烟气容积的百分数。以CO2、SO2、O2、N2和CO分别表示干烟气中二氧化碳、二氧化硫、氧、氮和一氧化碳的成分容积含量百分数301.烟气分析及设备1.烟气分析及设备CO201SO202O203CO04N205成分：CO2＋SO2＋O2＋CO+N2=100%其中：RO2+O2+CO+N2=100%烟气分析分析设备：奥氏分析仪顺序：RO2、O2、CO吸收瓶：第一个吸收瓶内装有氢氧化钾溶液，用来吸收烟气中二氧化碳和二氧化硫；第二个吸收瓶内装有焦性没食子酸碱溶液，用来吸收烟气中的氧气，它也能吸收二氧化碳和二氧化硫；第三个吸收瓶内装有氯化亚铜氨溶液，用来吸收烟气中的一氧化碳，它也能吸收氧气。量筒：量筒上标有刻度，用来测量气体容积。量筒顶部有引入气体或排出气体的通口，末端用橡胶管与平衡瓶相连。平衡瓶：平衡瓶内装有一定量的饱和食盐水，与大气相通，底部的出口与量筒下端用不着橡胶管相连，通过提升或降低平衡瓶的位置，使量筒内的溶液上升或下降，排出或吸入气体。梳形管：梳形管是连接量筒和各吸收瓶的通道测量时从烟道中抽取一定量烟气试样（常取100cm3），然后将烟气试样依次送入三个收瓶进行反应吸收，烟气反复多次进入吸收瓶1后，则烟气中的三原子气体RO2被吸收尽，利用量管上的刻度可以测出烟气减少的容积，这减少的容积即为干烟气中三原子气体容积含量的百分数RO2。按同样的方法用吸收瓶2测出O2，用吸收瓶3测出CO，最后在量管中剩余的气体即为N2。上述吸收程序不容颠倒。每次读数时，需将水准瓶水位面与量管中的水位面对齐。分析方法

Nm3/kg2.根据烟气分析计算烟气容积

烟气中三原子气体水蒸气容积份额和灰粒浓度1.三原子气体容积份额及分压力2.水蒸气容积份额及分压力3.灰粒浓度燃烧方程式21-O2=（1+β）RO2β——燃料特性系数，仅取决于燃料元素分析成分1.完全燃烧方程式及RO2最大值

>1、CO=0完全燃烧方程式为当燃料的β值一定时，无论过量空气量如何，干烟气成分都应满足完全燃烧方程式。如不满足，可能有以下几种情况：烟气分析不准确01有碳未燃尽02烟气中有CO存在03燃料特性系数可得:RO2最大值的数值仅取决于燃料元素分析成分，也是表征燃料的一个特性值。在一定程度上可以判断用烟气分析器测出的RO2值是否正确。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。

2.不完全燃烧方程式不完全燃烧方程式烟气成分N2H2OSO2CO2当

=1并且完全燃烧时烟气成分容积:烟气O2当

>1并且完全燃烧时烟气成分烟气容积:N2H2OSO2CO2烟气成分当≥1且不完全燃烧时CO容积:烟气O2N2H2OSO2CO2烟气成分当≥1且不完全燃烧时烟气N2H2OSO2CO2O2N2H2OSO2CO2当

=1并且完全燃烧时当

>1并且完全燃烧时O2N2H2OSO2CO2CO多了过量空气多了碳不完全燃烧剩余空气及CO空气和烟气的焓空气和烟气的焓理论空气和燃烧产物焓，是指每千克燃料所需理论空气量和生成的烟气量在等压（通常为1大气压力）下从0℃加热到θ℃时所需要的热量。在进行锅炉热力计算以及整理锅炉热平衡试验结果时，都需要知道空气焓和烟气焓。计算基础：1kg燃料，规定0℃时的焓值等于零，用符号I表示1.空气焓的计算（1）理论空气焓可用下式计算（2）实际空气焓的计算2.烟气焓的计算计算方法：

按燃料燃烧的化学反应计算，一般在设计锅炉时使用；按运行时烟气分析的结果计算，一般在实际运行时使用。0102（1）设计锅炉时烟气焓的计算设计锅炉时，按燃料完全燃烧计算，计算式如下：理论烟气焓为：（2）锅炉运行时烟气焓的计算3.烟气焓—温表及焓—温图由于烟气焓不仅随烟道各部的烟气温度不同而变化，而且也随烟道各部过量空气系数不同而变化，故计算烟道各部位的烟气焓，是一项十分烦杂的工作。为了简化计算手续和使用方便，在进行锅炉热力计算时，都需要事先编制烟气焓一温表或焓一温图燃料不同，同一条件下，烟气焓不同同一燃料，过量空气系数不同，同一温度下的焓不同；同一燃料，同一过量空气系数，不同温度下的焓不同;烟气焓的特点：烟气焓—温表及焓—温图的作用:在不同的过量空气系数下，知道温度可立即查出焓，或者知道焓，立即可以查出温度010203烟气焓—温表注意：温度的取值一般为100-1200℃、1900-2100℃；每100℃为一间隔单位；

过量空气系数对应于各受热面烟气焓温表注意空气和烟气的焓空气和烟气的焓理论空气和燃烧产物焓，是指每千克燃料所需理论空气量和生成的烟气量在等压（通常为1大气压力）下从0℃加热到θ℃时所需要的热量。在进行锅炉热力计算以及整理锅炉热平衡试验结果时，都需要知道空气焓和烟气焓。计算基础：1kg燃料，规定0℃时的焓值等于零，用符号I表示1.空气焓的计算（1）理论空气焓可用下式计算（2）实际空气焓的计算2.烟气焓的计算计算方法：

按燃料燃烧的化学反应计算，一般在设计锅炉时使用；按运行时烟气分析的结果计算，一般在实际运行时使用。0102（1）设计锅炉时烟气焓的计算设计锅炉时，按燃料完全燃烧计算，计算式如下：理论烟气焓为：（2）锅