锅炉原理第三章热平衡资料
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锅炉原理 第3章燃料燃烧计算和锅炉热平衡计算
3.实际空气量的计算
() V
V0
（定义）
V ( )V 0
α烟气侧过量空气系数
β空气侧过量空气系数
7
第三节 燃烧产生烟气量（燃烧产物）的计算
1.计算前提
理想气体 标准状态（0℃,101325Pa） 单位燃料所产生的烟气量
固体和液体燃料：Nm3（烟气）/kg收到基燃料 气体燃料： Nm3（烟气）/ Nm3收到基燃料
c ash
4182 fa Aar 6 不计入
39
第七节 空气和烟气焓的计算
6.烟气焓温表
温度/℃
理论烟气焓 I0g/kJ/kg
30
理论空气焓 I0a/kJ/kg
飞灰焓
Ig＝I0g＋（α’’－1）I0a＋Ifa
Ifa/kJ/kg 炉膛 过热器 省煤器 空预器
265
100
994
896
第三章 燃料燃烧计算和锅炉热平衡计算
1
第一节 概述
辅助计算
燃烧计算 （物质平衡）
热平衡计算 （能量平衡）
空气量的计算（成分、容积） 烟气量的计算（成分、容积）
空气、烟气焓 锅炉有效利用热 锅炉各项损失 锅炉效率
2
第二节 燃烧所需空气量的计算
1.计算前提
理想气体 标准状态（0℃,101325Pa） 单位燃料所需干空气量
1.28
1.31
1.33
Δα
0.05
α"
1.20
0.03
0.03
0.02
1.23
1.26
1.28
0.03
0.02
0.03
1.31
1.33
1.36
36
第七节 空气和烟气焓的计算
工业锅炉3章热平衡计算资料
与负荷成反比
工质吸收的热量＝
工质吸收的热量
烟气放气量 工质吸收的热量＋烟道的散热量
10
5.灰渣物理热损失Q6
（1）原因：灰渣温度高于环境温度
（2）影响因素
灰分
4190 Aar Qar，net
Aar , zs
10
排渣方式
（3）计算：固态排渣煤粉炉thz=600℃ 液态排渣thz=t3+100℃ 流化床thz=800 ℃
燃料的物理显热； 外来热源加热空气时带入的热量；
雾化燃油所用蒸汽带入的热量 燃料和空气没有利用外界热量
燃煤水分满足
4190 M ar Qar .net
M ar,zs
6.65
Qr
为什么空气预热器所带入的热量不计入输入热量？
5
三、各项热损失
1.机械未完全燃烧热损失Q4
飞灰Qfh4 （1）原因：固体颗粒未燃尽
灰渣Qlz4
（2）选择
飞灰量？
固态排渣煤粉炉0.5～5.0％ 设计：选取
燃油和燃气炉0.0%
运行：热平衡试验测定
飞灰系数0.9～0.95
（3）灰平衡：进入炉内的总灰量＝灰渣中灰量＋飞灰中灰量
排渣率
6
（4）影响因素
燃料种类，燃烧方式 炉膛型式与结构 燃烧器设计与布置 锅炉运行工况
2.化学未完全燃烧热损失Q3
1.目的
确定锅炉效率 确定锅炉各项损失 确定锅炉各项工作指标
正平衡
2.方法
反平衡
Q1和燃料消耗量B→ηb
小型锅炉
各项损失Σqi→ηb
大型锅炉
14
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第三章 锅炉热平衡
其它热损失： 其它热损失：冷却热损失
冷却水未接入锅炉汽水循环， 冷却水未接入锅炉汽水循环，吸收部分热量并带出炉 外，并入灰渣物理热损失中计入锅炉热平衡。 并入灰渣物理热损失中计入锅炉热平衡。
建筑环境与设备专业 南京理工大学
第三章 锅炉热平衡
第三节 锅炉的热效率
一、正平衡效率与反平衡效率 1、正平衡法
建筑环境与设备专业 南京理工大学
第三章 锅炉热平衡
2、反平衡法
在实际试验过程中， 在实际试验过程中，测出锅炉的各项热损失， 测出锅炉的各项热损失，应用 下式来计算锅炉的热效率。 下式来计算锅炉的热效率。
η gl = q1
= 100 − ( q2 + q3 + q4 + q5 + q6 )%
建筑环境与设备专业 南京理工大学
Q2 = I py
[
q4 − α pyV (ct ) lk 1 − 100
0 k
]
式中 Ipy——排烟的焓， 排烟的焓，由烟气离开锅炉最后一个受热面处的烟气温 度和该处的过量空气系数决定， 度和该处的过量空气系数决定，kJ/kg； kJ/kg； αpy ——排烟处的过量空气系数 ——排烟处的过量空气系数； 排烟处的过量空气系数； Vk0——1kg ——1kg燃料完全燃烧时所需理论空气量 1kg燃料完全燃烧时所需理论空气量， 燃料完全燃烧时所需理论空气量，m3/kg； /kg； (ct)lk——1m ——1m3空气连同其带入的10g 空气连同其带入的10g水蒸气在温度为 10g水蒸气在温度为t 水蒸气在温度为t℃时的焓 ，kJ/ m3； tlk——冷空气温度 ——冷空气温度， 冷空气温度，一般可取20 一般可取2020-30℃ 30℃。
锅炉机组热平衡
炉内过量空气系数 燃料挥发份含量 炉膛温度 炉内空气动力工况
一般根据经验选取q3：固态或液态排渣煤粉炉: 0％
燃油炉、燃气炉: 0.5%
六、 固体未完全燃烧损失 q4
固体未完全燃烧损失是指燃料中一部分固定炭未燃尽， 残留在灰渣中而损失的热量，也称为机械未完全燃烧损失， 或未燃炭损失。残留下来的炭的发热量一般按32700kJ/kg 计算。
锅炉效率:锅炉吸收燃料热量的效率，也是有效 吸收热量的百分数，ηgl ＝ q1
ηgl ＝ 100 － （q4 + q3 + q2 + q5 + q6） [%]
燃烧效率： ηrs = 100 – (q4 + q3) [%]
二、输入的热量 Qr
广义上说，即为向锅炉输入的总热量 燃料本身发热量 Qar,net,p[kJ/kg燃料]
排烟容积 排烟温度，110～160℃
五、气体未完全燃烧损失 q3
是指可燃气体未完全燃烧所造成的损失。 以CO为例，一氧化炭的发热量12600KJ/Nm3，气体未 完全燃烧损失的热量为：
Q3 12600 Vgy CO (100 q4 ) / 100/ 100 [ Nm3 / kg燃料]
未燃尽而残留的固定炭常存在于灰渣、飞灰及落煤中
若这三种灰渣的重量分别为Ghz、Gfh、Glm[kg/s]，同时其中含 炭份额Chz,Cfh,Clm，则固体未完全燃烧损失为：
32700 Q4 (Ghz Chz G fhC fh GlmClm ) 100 B
以百分比表示：
[kJ / kg 燃料 ]
1 " " ' Q1 [ Dgr (hgr hgs ) D pw (hpw hgs ) Dzr (hzr hzr )] B [kJ / kg 燃料 ]
第三章 锅炉的热平衡
13
第四节 气体不完全燃烧热损失 • 气体不完全燃烧热损失是由于一部分可燃性气体 （氢、甲烷、一氧化碳等）尚未燃烧就随烟气排 出所造成的损失。 • 主要与锅炉的结构、燃料特性、燃烧过程组织以 及操作水平有关。
14
气体不完全燃烧热损失计算
15
气体不完全燃烧热损失的经验选取－p69,表3－4
16
影响气体不完全燃烧热损失的因素
10
固体不完全燃烧热损失的计算
Q4hz = Qhz
Q4lm = Qlm
Rhz Ghz 100 B
Rlm Glm 100 B
kJ/kg kJ/kg kJ/kg
Q4fh = Q fh
R fh G fh 100 B
通常灰渣、漏煤和飞灰中的可燃物质被认为是固定碳，取其发 热量等于32866kJ/kg，因此总的固体不完全燃烧热损失可按 下式计算：
17
第五节 排烟热损失
• 由于技术经济条件限制，烟气在排入大气的温度 由于技术经济条件限制， 要远远高于进入锅炉的空气温度，这部分被排烟 要远远高于进入锅炉的空气温度， 带走的热量称为排烟热损失。 带走的热量称为排烟热损失。 • 影响因素主要是排烟温度与排烟容积。 影响因素主要是排烟温度与排烟容积。
•
•
3
第一节锅炉热平衡组成
• 热平衡公式
kJ/kg
其中 Qr—每公斤燃料带入的热量， Q1—锅炉有效利用热量， Q2—排烟热损失， Q3—气体不完全燃烧热损失， Q4—固体不完全燃烧热损失， Q5—锅炉散热损失， Q6—灰渣物理热损失及其它热损失。
4
5
Qr = Q + ir + Qzq + Qw1
锅炉效率：
6
第二节
第四节 气体不完全燃烧热损失 • 气体不完全燃烧热损失是由于一部分可燃性气体 （氢、甲烷、一氧化碳等）尚未燃烧就随烟气排 出所造成的损失。 • 主要与锅炉的结构、燃料特性、燃烧过程组织以 及操作水平有关。
14
气体不完全燃烧热损失计算
15
气体不完全燃烧热损失的经验选取－p69,表3－4
16
影响气体不完全燃烧热损失的因素
10
固体不完全燃烧热损失的计算
Q4hz = Qhz
Q4lm = Qlm
Rhz Ghz 100 B
Rlm Glm 100 B
kJ/kg kJ/kg kJ/kg
Q4fh = Q fh
R fh G fh 100 B
通常灰渣、漏煤和飞灰中的可燃物质被认为是固定碳，取其发 热量等于32866kJ/kg，因此总的固体不完全燃烧热损失可按 下式计算：
17
第五节 排烟热损失
• 由于技术经济条件限制，烟气在排入大气的温度 由于技术经济条件限制， 要远远高于进入锅炉的空气温度，这部分被排烟 要远远高于进入锅炉的空气温度， 带走的热量称为排烟热损失。 带走的热量称为排烟热损失。 • 影响因素主要是排烟温度与排烟容积。 影响因素主要是排烟温度与排烟容积。
•
•
3
第一节锅炉热平衡组成
• 热平衡公式
kJ/kg
其中 Qr—每公斤燃料带入的热量， Q1—锅炉有效利用热量， Q2—排烟热损失， Q3—气体不完全燃烧热损失， Q4—固体不完全燃烧热损失， Q5—锅炉散热损失， Q6—灰渣物理热损失及其它热损失。
4
5
Qr = Q + ir + Qzq + Qw1
锅炉效率：
6
第二节
第三章 锅炉物质平衡与热平衡
第三章锅炉物质平衡与热平衡空气量及过量空气系数理论空气量：1kg(或1m3)收到基燃料完全燃烧而又没有剩余氧存在时，所需要的空气量，用V0表示，单位为m3/kg(或m3/ m3)。
1kgC+1.866 m3O2=1.866 m3CO21kgH+5.56 m3O2=11.1 m3H2O1kgS+0.7 m3 O2=0.7 m3SO2过量空气系数：实际供给空气量与理论空气量之比，α表示α=V k/V0烟气成分α=1且完全燃烧V y=V CO2+V SO2+V N2+V H2O m3/kgα>1且完全燃烧V y=V CO2+V SO2+V N2+V H2O+V O2 m3/kgα≥1且不完全燃烧V y=V CO2+V SO2+V N2+V H2O+V O2+V CO m3/kg烟气分析仪：三个吸收瓶、一个量管、一个平衡瓶和梳形管。
吸收瓶1：装有氢氧化钾（KOH）水溶液，吸收烟气中的RO2（RO2=CO2+SO2）吸收瓶2：装有焦性没食子酸[C3H6(OH)3]的碱溶液，吸收烟气中的O2，也能吸收CO2和SO2吸收瓶3：装有氯化亚铜氨[Cu(NH3)2Cl]溶液，吸收烟气中的CO，也能吸收O2量管：标有刻度，测定气体容积平衡瓶：装有饱和食盐水，与大气相通，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，排出或吸入烟气燃烧方程式完全燃烧方程式：21- O2=（1+β）RO2，RO2= 21- O2/ 1+β不完全燃烧方程式：21- O2=（1+β）RO2+（0.605+β）CO漏风系数：1．某一级受热面的漏风系数Δα为该级受热面的漏风量ΔV与理论空气量V0的比值，即Δα=ΔV/ V02．某级受热面漏风系数也可用该级受热面出口过量空气系数α″和进口过量空气系数α′的差表示，即Δα=α″-α′锅炉热平衡及意义Q r=Q1+ Q2+Q3+Q4+Q5+Q6Q rb————随1kg燃料的输入锅炉的热量，kJ/kgQ1————对应于1kg燃料的有效利用热量，kJ/kgQ2————对应于1kg燃料的排烟热损失热量，kJ/kgQ3————对应于1kg燃料的化学不完全燃烧热损失的热量，kJ/kgQ4————对应于1kg燃料的机械不完全燃烧热损失的热量，kJ/kgQ5————对应于1kg燃料锅炉散热损失的热量，kJ/kgQ6————对应于1kg燃料的灰渣物理热损失的热量，kJ/kgQ2：离开锅炉的烟气温度高于外界空气，排烟带走一部分锅炉的热量所造成的热损失Q3：排烟中含有未燃尽的CO、H2、CH4等可燃气体未燃烧所造成的热损失Q4：灰中含有未燃尽的碳造成的热损失Q5：由于汽包、联箱、汽水管道、炉墙等的温度均高于外界空气温度而散失到空气中去的那部分热量Q6：高温炉渣排出炉外所造成的热量损失。
第3章 锅炉的热平衡
• Dzy自用汽耗汽量t/h；Nzy自用电耗量kWh/h；b生产每度电的 标准耗煤量kg/kWh(取0.197)
3-2
• 锅炉热平衡试验的要求
– 进行试验的情形：锅炉新产品鉴定、锅炉运行调整、比较设备改造维修 前后效果 – 试验应在锅炉热工况稳定和燃烧调整到试验工况1h后开始。热工况稳定 系指锅炉主要热力参数在许可波动范围内且平均值已不随时间变化，不 同类型锅炉自冷态点火开始至稳定的规定时间也不同 – 试验所用燃料应符合设计要求 – 参数波动限制：锅炉出力、蒸汽锅炉压力、过热蒸汽温度、蒸汽锅炉给 水温度、热水锅炉进出口温差等 – 其他：安全阀不得启跳、不得吹灰、不得定期排污 – 试验结束时，锅筒水位、煤斗煤位与开始时一致 – 试验期间给水量、过量空气系数、给煤量、炉排速度、煤层等也应基本 相同
3-1 锅炉热平衡的组成
• 计算基准
– 以1kg固体/液体燃料（或1m3气体燃料）为单位计算的
• 锅炉热平衡方程
– Qr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+ Q6
• Qr锅炉输入热量；Q1锅炉输出热量；Q2排烟热损失；Q3气体不完 全燃烧热损失；Q4固体不完全燃烧热损失；Q5锅炉散热损失；Q6 其他热损失；单位kJ/kg
G hz、G lm、G fh 每小时灰渣、漏煤、飞 灰质量；Chz、Clm、C fh各自碳含量
• 灰分平衡方程
100 C fh BA ar 100 Chz 100 Clm G hz G lm G fh 100 100 100 100
1 G hz
100 C fh 100 Chz 100 Clm G lm G fh BA ar BA ar BA ar
Car 1.738 0.0025 r t
锅炉热平衡资料
Cd
kJ/kg•℃
Car 1.738 0.0025tr kJ/kg•℃
蒸汽带入热 Qzq:
外来热量 Qwl: Page 9
Qzq Gzq (izq 2500)
当用蒸汽雾化重油或喷入锅炉蒸汽时考虑.
2500—排烟中蒸汽焓近似值，kJ/kg
Qwl
(
I
0 rk
I
0 lk
)
用锅炉范围以外的废气、废热等来预热空气时
固体未完全燃烧热损失q4
形成：
灰渣损失 Q4hz ：未参与燃烧或未燃尽的碳粒与灰渣 一同落入灰斗所造成的损失。
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Principles of Boiler
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1、锅炉输入热量 Qr
Qr hr Qwr Qwh , kJ / kg
h r —燃料的物理显热； Q wr —外来热源加热空气时带入的热量； Q wh —雾化燃油所用蒸汽带入的热量
对于燃煤锅炉: 若燃料和空气没有利用外界热量进行预热 且燃煤水分满足 Mar / 630
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热 平 衡 范 围
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Principles of Boiler
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热平衡示意图
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Principles of Boiler
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1、热平衡概念
锅炉热平衡研究
燃料的热量在锅炉中利用的情况: 有多少被有效利用， 有多少变成了热量损失，表现在哪些方面,产生的原因。 研究的目的是为了有效地提高锅炉热效率
则 Qr
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Principles of Boiler
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锅炉输入热量 Qr
Qr Qnet,v,ar ir Qzq Qwl
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2. 氢的燃烧: （反应方程式）
2H2+O2→2H2O 即 ：1kgH2+5.56m3O2→11.1m3H2O 也即：每1kg的H燃烧需要5.56m3的O2并产生
11.1m3的H2O。
3、硫的燃烧： （反应方程式） S+O2→SO2 即 ：1kgS+0.7m3O2→0.7m3SO2 也即： 每1kg的S燃烧需要0.7m3的O2并产 生 0.7m3的SO2。
3）碳和硫的完全燃烧反应可写成通式 R+O2→RO2， 其中 Rar=Car+0.375Sar。
二、实际空气量和过量空气系数
在锅炉的实际运行中，为使燃料燃尽，实际供给 的空气量总是要大于理论空气量，超过的部分称为过 量空气量。实际空气量Vk与理论空V0之比，即
Vk V0
=α
(或β
)
称为过量空气系数（用于烟气量计算， 用于空
1kg收到基燃料中含有Car/100Kg,因而1Kg燃料中C完全 燃烧时需要1.866Car/100m3
● 不完全燃烧（：反应方程式）
2C+O2→2CO 即 ：1kgC+0.5×1.866m3O2→1.866m3CO 也即：每1kg的C不完全燃烧需要0.5×1.866m3的 O2并产生1.866m3的CO。
N2
体积，m3／kg；
V0 H2O
—标准状态下理论水蒸气体积，m3／kg。
对于固态排渣煤粉炉： 当燃用无烟煤、贫煤和劣质烟煤时约为1.20 ～ 1.25， 当燃用烟煤和褐煤时约为 1.15～1.20。
三、漏风系数和空气平衡
对于负压运行的锅炉，外界冷空气会通过锅炉的 不严密处漏入炉膛以及其后的烟道中，致使烟气中 的过量空气增加。
相对于1kg燃料而言，漏入的空气量ΔV与理论
例：某锅炉尾部受热面采用双级布置如图示，负压制粉
系统。假定Ⅰ、Ⅱ级空气预热器、炉膛和制粉系统的漏
风系数 kⅠ 、 y kⅡ y 、 l、 z以f 及炉膛出口过量
空气系数
α
'' 1
均已知。试写出第Ⅰ级空气预热器入口
处的过量空气系数 ' ＝ ？。
kyⅠ
解 ： ' ''
k yⅠ
k yⅡ
k yⅠ
k yⅡ
l
l
zf
k yⅠ
k yⅡ
第三节 燃烧产生的烟气量
一、理论烟气容积
标准状态下，l kg固体及液体燃料在理论空气量下完全 燃烧时所产生的燃烧产物的体积称为固体及液体燃料的
理论烟气量，即，当α=1且完全燃烧时，生成的烟气容 积称为理论烟气容积。用符号Vy0表示，
1、 理论烟气的组成成分
1kg燃料完全燃烧真正需要空气提供的O2量 1 .8 6 6C a r+ 5 .5 6H a r+ 0 .7S a r-0 .7O a r,m 3 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0
1kg燃料燃烧所需的理论空气量V0
● 理论空气量：
考虑空气中氧的 容积成分为21%计算
V0 =0.1211.8661C0a0r +5.561H0a0r +0.71S0a0r -0.71O0a0r
第二节 燃烧所需要的空气量
一、理论空气量
● 概念：
1kg（或1m3）燃料完全燃烧而又无过剩 氧存在时所需的空气量称为理论空气量，其 代表符号为V0。
● 求理论空气量的一般过程：
1kg收到基燃料中C、H、S的量（前已讲述）
C、H、S完全燃烧所需的O2量
1.866C ar +5.56H ar+0.7Sar m 3 100 100 100
=0.0889Car +0.375Sar +0.265Har -0.0333Oar
=0.0889Rar +0.265Har -1O0a0r ,m3 / kg
※ 上式有三点说明： 1）V0是不含水蒸汽的干空气(锅炉计算中认为空气中只有氧
气和氮气)；
2）V0只决定于燃料的成分，当燃料一定时V0即为一常数；
锅炉原理第三章热平衡 资料
●概念
燃料的燃烧是指燃料中的可燃元素与氧 气在高温条件下进行的强烈化学反应过程。 当烟气中不含可燃物质时称为完全燃烧，否 则称为不完全燃烧。
● 目的
燃料燃烧计算主要是计算燃料燃烧所需 空气量、燃烧生成的烟气量和烟气的热焓等。
● 在计算时假定：
1）空气和烟气的所有组成成分，包括水蒸 气都是理想气体，因此，每一千摩尔气体在标 准状态下的容积是22.41m3；
2）所有空气和其它气体容积的计算单位都 是m3，即以0℃一标准大气压（0.1013MPa）状 态下的立方米为单位。
第一节 燃烧过程的化学反应
● 煤的可燃燃烧成分：碳（C）、氢（H）、硫（S）。
1. 碳的燃烧： ● 完全燃烧
（反应方程式）：
C+O2→CO2 12.1kgC+22.41m3O2→22.41m3CO2 1kgC+1.866m3O2→1.866m3CO2
● 理论烟气的组成成分为：
CO2、SO2、N2、H2O 其相应的体积分别记为：
V V V Ｖ 、、、 0
CO2
SO2
N2
0 Ｈ ２ Ｏ
各组成成分体 积均可根据燃 烧反应求出
VCO2 —标准状态下 CO2 的体积，m3/kg；
VSO2 —标准状态下 SO2 的体积，m3／kg；
V0 N2
—标准状态下理论
气量计算）。
▪ 炉内过量空气系数α，一般是指炉膛出口处
的过量空气系数
'' 1
。
▪
'' 1
太大，增加排烟热损失；
▪
'' 1
太小，不能保证完全燃烧。
显然，1kg燃料完全燃烧时需要的实际空气量Vk为：
Vk =αV0,m3/kg
过量空气量ΔVg等于： Δ V g= V k － V 0= V 0 (α － 1 ),m 3/k g
空气预热器中，空气侧压力比烟气侧高，所以
会有部分空气漏入烟气侧，该级的漏风系数△ky
要高些。在空气预热器中：
ky kyky
式中：β′ky 、β″ky分别为空气预热器进口和出口 的过量空气系数。
Байду номын сангаас
考虑到炉膛及制粉系统的漏风， β″ky与α″1 之间关系为：
k y11zf
式中 Δαl ——炉膛漏风系数 Δαzf ——制粉系统漏风系统
空气量V0之比称为漏风系数， 以Δ表示， 即：
V V0
● 烟道内的过量空气系数：
漏风使烟道内的过量空气系数沿烟气流程是 逐渐增大的。
从炉膛出口开始，烟道内任意截面处的过量 空气系数为：
α=αι" +ΣΔα
式中∑△α—炉膛出口与计算烟道截面间，
各段烟道漏风系数的总和。
● 空气预热器中的过量空气系数：
2H2+O2→2H2O 即 ：1kgH2+5.56m3O2→11.1m3H2O 也即：每1kg的H燃烧需要5.56m3的O2并产生
11.1m3的H2O。
3、硫的燃烧： （反应方程式） S+O2→SO2 即 ：1kgS+0.7m3O2→0.7m3SO2 也即： 每1kg的S燃烧需要0.7m3的O2并产 生 0.7m3的SO2。
3）碳和硫的完全燃烧反应可写成通式 R+O2→RO2， 其中 Rar=Car+0.375Sar。
二、实际空气量和过量空气系数
在锅炉的实际运行中，为使燃料燃尽，实际供给 的空气量总是要大于理论空气量，超过的部分称为过 量空气量。实际空气量Vk与理论空V0之比，即
Vk V0
=α
(或β
)
称为过量空气系数（用于烟气量计算， 用于空
1kg收到基燃料中含有Car/100Kg,因而1Kg燃料中C完全 燃烧时需要1.866Car/100m3
● 不完全燃烧（：反应方程式）
2C+O2→2CO 即 ：1kgC+0.5×1.866m3O2→1.866m3CO 也即：每1kg的C不完全燃烧需要0.5×1.866m3的 O2并产生1.866m3的CO。
N2
体积，m3／kg；
V0 H2O
—标准状态下理论水蒸气体积，m3／kg。
对于固态排渣煤粉炉： 当燃用无烟煤、贫煤和劣质烟煤时约为1.20 ～ 1.25， 当燃用烟煤和褐煤时约为 1.15～1.20。
三、漏风系数和空气平衡
对于负压运行的锅炉，外界冷空气会通过锅炉的 不严密处漏入炉膛以及其后的烟道中，致使烟气中 的过量空气增加。
相对于1kg燃料而言，漏入的空气量ΔV与理论
例：某锅炉尾部受热面采用双级布置如图示，负压制粉
系统。假定Ⅰ、Ⅱ级空气预热器、炉膛和制粉系统的漏
风系数 kⅠ 、 y kⅡ y 、 l、 z以f 及炉膛出口过量
空气系数
α
'' 1
均已知。试写出第Ⅰ级空气预热器入口
处的过量空气系数 ' ＝ ？。
kyⅠ
解 ： ' ''
k yⅠ
k yⅡ
k yⅠ
k yⅡ
l
l
zf
k yⅠ
k yⅡ
第三节 燃烧产生的烟气量
一、理论烟气容积
标准状态下，l kg固体及液体燃料在理论空气量下完全 燃烧时所产生的燃烧产物的体积称为固体及液体燃料的
理论烟气量，即，当α=1且完全燃烧时，生成的烟气容 积称为理论烟气容积。用符号Vy0表示，
1、 理论烟气的组成成分
1kg燃料完全燃烧真正需要空气提供的O2量 1 .8 6 6C a r+ 5 .5 6H a r+ 0 .7S a r-0 .7O a r,m 3 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0
1kg燃料燃烧所需的理论空气量V0
● 理论空气量：
考虑空气中氧的 容积成分为21%计算
V0 =0.1211.8661C0a0r +5.561H0a0r +0.71S0a0r -0.71O0a0r
第二节 燃烧所需要的空气量
一、理论空气量
● 概念：
1kg（或1m3）燃料完全燃烧而又无过剩 氧存在时所需的空气量称为理论空气量，其 代表符号为V0。
● 求理论空气量的一般过程：
1kg收到基燃料中C、H、S的量（前已讲述）
C、H、S完全燃烧所需的O2量
1.866C ar +5.56H ar+0.7Sar m 3 100 100 100
=0.0889Car +0.375Sar +0.265Har -0.0333Oar
=0.0889Rar +0.265Har -1O0a0r ,m3 / kg
※ 上式有三点说明： 1）V0是不含水蒸汽的干空气(锅炉计算中认为空气中只有氧
气和氮气)；
2）V0只决定于燃料的成分，当燃料一定时V0即为一常数；
锅炉原理第三章热平衡 资料
●概念
燃料的燃烧是指燃料中的可燃元素与氧 气在高温条件下进行的强烈化学反应过程。 当烟气中不含可燃物质时称为完全燃烧，否 则称为不完全燃烧。
● 目的
燃料燃烧计算主要是计算燃料燃烧所需 空气量、燃烧生成的烟气量和烟气的热焓等。
● 在计算时假定：
1）空气和烟气的所有组成成分，包括水蒸 气都是理想气体，因此，每一千摩尔气体在标 准状态下的容积是22.41m3；
2）所有空气和其它气体容积的计算单位都 是m3，即以0℃一标准大气压（0.1013MPa）状 态下的立方米为单位。
第一节 燃烧过程的化学反应
● 煤的可燃燃烧成分：碳（C）、氢（H）、硫（S）。
1. 碳的燃烧： ● 完全燃烧
（反应方程式）：
C+O2→CO2 12.1kgC+22.41m3O2→22.41m3CO2 1kgC+1.866m3O2→1.866m3CO2
● 理论烟气的组成成分为：
CO2、SO2、N2、H2O 其相应的体积分别记为：
V V V Ｖ 、、、 0
CO2
SO2
N2
0 Ｈ ２ Ｏ
各组成成分体 积均可根据燃 烧反应求出
VCO2 —标准状态下 CO2 的体积，m3/kg；
VSO2 —标准状态下 SO2 的体积，m3／kg；
V0 N2
—标准状态下理论
气量计算）。
▪ 炉内过量空气系数α，一般是指炉膛出口处
的过量空气系数
'' 1
。
▪
'' 1
太大，增加排烟热损失；
▪
'' 1
太小，不能保证完全燃烧。
显然，1kg燃料完全燃烧时需要的实际空气量Vk为：
Vk =αV0,m3/kg
过量空气量ΔVg等于： Δ V g= V k － V 0= V 0 (α － 1 ),m 3/k g
空气预热器中，空气侧压力比烟气侧高，所以
会有部分空气漏入烟气侧，该级的漏风系数△ky
要高些。在空气预热器中：
ky kyky
式中：β′ky 、β″ky分别为空气预热器进口和出口 的过量空气系数。
Байду номын сангаас
考虑到炉膛及制粉系统的漏风， β″ky与α″1 之间关系为：
k y11zf
式中 Δαl ——炉膛漏风系数 Δαzf ——制粉系统漏风系统
空气量V0之比称为漏风系数， 以Δ表示， 即：
V V0
● 烟道内的过量空气系数：
漏风使烟道内的过量空气系数沿烟气流程是 逐渐增大的。
从炉膛出口开始，烟道内任意截面处的过量 空气系数为：
α=αι" +ΣΔα
式中∑△α—炉膛出口与计算烟道截面间，
各段烟道漏风系数的总和。
● 空气预热器中的过量空气系数：