理论空气量和烟气量与成分计算方法
燃烧计算和热平衡
完全燃烧时的实际烟气量
1、完全燃烧时实际烟气的组成成分为： CO2、SO2、N2、O2、H2O，
不完全燃烧时的烟气量
• 当发生不完全燃烧时，烟气的成分除了CO2、SO2、 N2、O2、H2O外，还有不完全燃烧产物CO以及H2和 CmHn等。其中H和CmHn数量很少，一般工程计算中 可忽略不计。 • 因此，当燃料不完全燃烧时，可以认为烟气中不完 全燃烧产物只有CO。烟气量为：
2.化学不完全燃烧热损失q3 （1）定义：排烟中残留的可燃气体（ CO、H2、 CH4 ）未完全燃烧，残留在烟气中而造成的热 量损失。（煤粉炉：<0.5%）
（2）主要影响因素： 燃料性质：挥发分多，易出现不完全燃烧 助燃空气量 炉膛结构：炉膛容积小，烟气流程短，q3 运行工况
3.机械不完全燃烧热损失q4 （1）定义：飞灰和灰渣中含有固体可燃物（固定碳） 在锅炉内未完全燃烧就排放出炉内而造成的热量损 失。（固态排渣煤粉炉：0.5～5%） 灰渣：含量少，只占0.5～1% 飞灰：占绝大部分 （2）主要影响因素： 燃料性质：挥发分多，灰分少，煤粉细， q4 助燃空气量：空气量，q4 炉膛结构：炉膛容积大，煤粉停留时间长，q4 运行工况，锅炉负荷
4.散热损失q5 （1）定义：因锅炉外表面（锅炉炉墙、汽包、集箱、 汽水管道、烟风管道等部件）温度高于环境温度而 散失的热量。（<0.5%） （2）主要影响因素： 锅炉外表面积 锅炉保温性能 锅炉容量 锅炉负荷
5.其它热损失q6 （1）定义：因排出炉外的灰渣温度（600～800℃） 高于环境温度而造成的热量损失。 （2）主要影响因素： 排渣方式：液体排渣大于固态排渣 燃料的灰分含量：灰分高， q6 燃料的发热量：发热量低， q6
烟气分析
燃料燃烧、空气量、烟气量计算
污染物排放量的计算
例3 普通煤的元素分析如下：C 65.7％；灰分18.1％；S 1.7％；H 3.2；水 分 9.0％；O 2.3％。（含N量不计）试计算燃煤1kg所需要的理论空气量 和SO2在烟气中的浓度（以体积分数计）。 解：
元素 C S H H2O O
重量（g） 657 17 32 90 23
影响燃料燃烧的主要因素
燃烧过程及燃烧产物 完全燃烧：CO2、H2O
不完全燃烧： CO2、H2O & CO、黑烟及其他部分氧 化产物 如果燃料中含有S和N，则会生成SO2和NO 空气中的部分N可能被氧化成NO－热力型NOx
影响燃料燃烧的主要因素
燃料完全燃烧的条件（3T）
空气条件：提供充足的空气；但是空气量过大，会降低炉温， 增加热损失 温度条件（Temperature）：达到燃料的着火温度 时间条件（Time）：燃料在高温区停留时间应超过燃料燃烧所
a 实际空气量 (1 a )(O2 3.76 N 2) 1 a 理论空气量 O2 3.76 N 2
考虑过剩空气校正后，实际烟气体积：
V fg V fg Va0 ( 1)
0
污染物排放量的计算
例 2 ：某重油成分分析结果如下（按质量）： C 88.3%， H 9.5%， S
7322af烟气体积计算理论烟气体积理论烟气体积vfg0co2v干烟气干烟气so2n2vh2o燃料中燃料中h燃烧生成燃烧生成h2o燃料中燃料中h2ova0带入的带入的h2o烟气体积和密度的校正烟气体积和密度的校正转化为标态下273k1atm的体积和密度标准状态下的烟气体积标准状态下烟气的密度snnssnttppvvnssnsnttpppp烟气体积及污染物排放量计算烟气体积及污染物排放量计算v过剩空气校正过剩空气校正以碳在空气中的完全燃烧为例c十o2376n2c02376n2若空气过量则燃烧方程式变为c1ao21a3
锅炉烟气量估算方法
常用锅炉烟气量估算方法烧一吨煤，产生1600×S%千克SO2，1万立方米废气，产生200千克烟尘。
3L!p+A)H#y&z9H#^烧一吨柴油，排放2000×S％千克SO2，1.2万立米废气；排放1千克烟尘。
烧一吨重油，排放2000×S％千克SO2，1.6万立米废气；排放2千克烟尘。
大电厂，烟尘治理好，去除率超98%，烧一吨煤，排放烟尘3-5千克。
4b4p3u#E0W普通企业，有治理设施的，烧一吨煤，排放烟尘10-15千克；)u%S!h+k%X,g0]砖瓦生产，每万块产品排放40-80千克烟尘；12-18千克二氧化硫。
规模水泥厂，每吨水泥产品排放3-7千克粉尘；1千克二氧化硫。
9^)e8|$w/q+P乡镇小水泥厂，每吨水泥产品排放12-20千克粉尘；1千克二氧化硫。
;~#I+I8I!]"h8q物料衡算公式：8v;_$M*U'V8T;~??1吨煤炭燃烧时产生的SO2量＝1600×S千克；S含硫率，一般0.6-1.5%。
若燃煤的含硫率为1%，则烧1吨煤排放16公斤SO2。
,C8S??r9W"L&J??1吨燃油燃烧时产生的SO2量＝2000×S千克；S含硫率，一般重油1.5-3%，柴油0.5-0.8%。
若含硫率为2%，燃烧1吨油排放40公斤SO2。
'J5D"G3m2C$\*U6p?排污系数：燃烧一吨煤，排放0.9-1.2万标立方米燃烧废气，电厂可取小值，其他小厂可取大值。
燃烧一吨油，排放1.2－1. 6万标立方米废气，柴油取小值，重油取大值。
【城镇排水折算系数】??0.7~0.9，即用水量的70-90%。
2E#C1W&]'g3V+Q+Q【生活污水排放系数】采用本地区的实测系数。
*B-t??G1f:U)N)j【生活污水中COD产生系数】60g/人.日。
也可用本地区的实测系数。
9S1s-]1`*h3m._9E*t!A%@'i【生活污水中氨氮产生系数】7g/人.日。
理论烟气量的计算方法及常规数据
理论烟气量的计算方法及常规数据2007-09-12 13:44发个环评中实用的一个帖子，也许对专业人员有用！固体燃料燃烧产生的烟气量计算一、理论空气量计算L=1000+ 0.5L:燃料完全燃烧所需的理论空气量，单位是m3/kg;Q:燃料低发热值，单位是kJ/kg;二、理论烟气量计算V=(1.867C+++0.79LV:理论干烟气量，单位是m3/kg;C、S、N：燃料中碳、硫、氮的含量；L：理论空气量理论湿烟气量计算再加上燃料中的氢及水分含量，系数分别为、固体燃料燃烧产生的烟气量计算三、实际产生的烟气量计算V0=V+?? (a –1)LV0:干烟气实际排放量，单位是m3/kga: 空气过剩系数，可查阅有关文献资料选择。
???????????????? 按上述公式计算，1千克标准煤完全燃烧产生7.5 m3，一吨煤碳燃烧产生10500标立方米干烟气量。
液体燃料燃烧产生的烟气量计算一、理论空气量计算L=1000+2.0L:燃料完全燃烧所需的理论空气量，单位是m3/kg;Q:燃料低发热值，单位是kJ/kg;二、理论烟气量计算V=(1.867C+++0.79LV:理论干烟气量，单位是m3/kg;C、S、N：燃料中碳、硫、氮的含量；L：理论空气量理论湿烟气量计算再加上燃料中的氢及水分含量，系数分别为、三、燃烧一吨重油产生的烟气量??????? 按上述公式计算，一吨重油完全燃烧产生15000标立方米干烟气量。
天然气燃烧产生的烟气量计算一、理论空气量计算L=[+++∑(m+n/4)CmHn-O2]L:燃料完全燃烧所需的理论空气量，单位是m3/ m3;二、三原子气体容积计算V1=(CO2+CO+H2S+∑CmHn三、烟气氮容积计算V2=0.79L+N/100四、水蒸气容积计算V3=(H2+H2S+∑n/2CmHn-O2++0.0161L五、烟气量计算V=V1+V2+V3+(a-1)L??????? 按上述公式计算，一立方米天然气完全燃烧产生11标立方米干烟气量。
燃烧所需空气量和过量空气系数
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。 表达：燃料的元素成分、烟气分析所得各烟气成分。
CO 21 - O2 - (1 )RO 2 % 0.605
(3 - 41)
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 运行时过量空气系数可以由烟气分析结果加以确定。
Vy VCO2 VSO2 VN2 VH2O VO2 VCO Nm3 / kg
二、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
（一）理论烟气容积
定义：=1并且燃料完全燃烧 计算：
（1）VRO2 的计算
①燃料中的氢生成的水蒸气
11.1 H y 0.111 H y Nm3 / kg
100
100
②燃料中的水分生成的水蒸气
22.4 W y 0.0124 W y Nm3 / kg 18 100
③理论空气量带入的水蒸气
“空气含湿2128.4量1W0d0y k0”.01是24W指yNm13k/ kgg 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：
“过量空气系数”、“过量空气量”
炉膛出口过量空气系数
" l
的作用及最佳值
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
⑴当=1并且完全燃烧时，烟气由CO2、SO2、N2和H2O组成， 其容积为
燃烧所需空气量及过量空气系数
y
100
Nm3
同样可得到：
Hy 5.56 Nm3 100 Sy 0.7 Nm3 100
1kg燃料中含有氧量为： 由此可得：
22.4 O y Oy 0.7 Nm3 32 100 100
Cy Hy Sy Oy o 3 VO2 1.866 5.56 0.7 0.7 Nm / kg 100 100 100 100
(3 - 45)
※ 氧公式与二氧化碳公式的比较
如图3-2所示，当 燃料成分 改变时，二 氧化碳的含量也 随着发生变化，同一含量对 应的过量空气系数差别较大， 不能正确 指导锅炉运行，容 易引起误操作。而用烟 气中 过剩氧量来监视 过量空气系 数大小，则燃料成分改变的 影 响就很小。
•二、漏风系数的计算 ※锅炉的通风方式：
CO2＋SO2＋O2＋CO+N2=100%
其中：CO2＝VCO2 / Vgy
VSO2＝VSO2 / 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
（一）三原子气体容积份额及分压力
rRO 2
VCO2 VSO2 Vy
VRO 2 Vy
定义： 表示：
Vk , Nm3 / kg
“过量空气系数”、“过量空气量”
炉膛出口过量空气系数
l" 的作用及最佳值
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
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。
锅炉燃煤所需理论空气量和烟气中水蒸气量的计算
锅炉燃煤所需理论空气量和烟气中水蒸气量的计算盛益平(杭州半山发电有限公司，浙江杭州 310015)摘要：介绍了锅炉燃煤所需理论空气量和烟气中水蒸气量的计算公式及推导过程，认为按总空气量的水分计算，烟气中的水蒸气更符合实际，精度高。
关键词：燃煤锅炉；烟气；水蒸气量；理论空气量Calculations of Theoretical Combustion Air Demand and Steam Vapour Amount in Flue-gasof Coal-fired BoilerAbstract：This paper introduces the calculating formulas and their derivation process for theoretical combustion air demand and steam vapour content in flue-gas.The author believes that the calculated steam vapour content in flue-gas based on moisture in total air amount is more realistic and in higher accuracy.Keywords：coal-fired boiler；flue-gas；steam vapour amount；theoretical combustion air demand烟气是燃料燃烧后的产物，燃料在锅炉内燃烧时，需经过一系列的化学变化，燃烧的实质是燃料与氧气发生化学反应并生成烟气。
在现代大型火力发电厂中，煤粉燃烧所用的O2直接来源于空气，为保证充分燃烧，进入炉膛的空气都是过剩的。
烟气的主要成分有N2、O2、SO2、CO2、水蒸气，还有少量的CO，SO3、H2、CH4和其它碳氢化合物。
N2主要来自于空气，煤中也含有少量的氮；O2来源于过剩空气；CO2、SO2和SO3主要是煤中的碳元素、硫元素与氧化合的生成物。
空气量及烟气量计算
空气量及烟气量计算锅炉信息网 燃烧计算的理论公式燃烧计算的理论公式如下所示：公式中，每个数据均按每1公斤垃圾的重量（kg/kg.R ）, 每1公斤垃圾的热值（kJ/kg.R ）来表达，而烟气量按湿烟气。
■ 理论空气量；LminLmin = (1÷0.2319)×(32÷12×C ’＋16÷2×h ’－O ’＋S) kg/kg R式中：0.23192 = 空气中氧气的重量比⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯1.29322.41320.21＝C` = 垃圾中含碳量C －灼烧损失含碳量Cu O` = 垃圾中含氧量O －灼烧损失含氧量Ou Cu = （灰分）×（灰分的灼烧损失）÷(1－灰分灼烧损失) ×（灼烧损失中的碳比率） Ou = （灰分）×（灰分的灼烧损失）÷(1－ 灰分灼烧损失) ×（灼烧损失中的氧比率） 灼烧损失中的碳比率/灼烧损失中的氧比率 = 1/1 h` = 垃圾中含氢量h －垃圾中氯量Cl ÷35.5 S = 垃圾中含硫量■ 实际空气量；LL = (1＋H)×(λ×Lmin) kg/kgR式中：λ= 不包括漏风的过量空气系数H = 绝对湿度（kg-H 2O/kg-干空气）■ 实际空气容积；VaVa = L ÷γ a Nm 3/kgR式中：Υa= 空气密度 = 1.293⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯++⨯3kg/Nm1822.411.293H 1H)(11.293＝■ 一次风量；Lu 和二次风量；LoLu = 0.75×L kg/kgR Lo = 0.25×L kg/kgR■ 理论烟气量；GgminGgmin = (1－0.2319)×Lmin ＋44÷12×C ’＋18÷2×h ＋64÷32×S kg/kgR■实际烟气量；GgGg = Ggmin＋(λ－1)×Lmin＋Lmin×H×λkg/kgR■实际烟气容积；VgVg = (λ－0.21)×Lmin÷1.293＋22.41×(C’÷12＋h÷2＋w÷18＋s÷32)＋22.41Nm3/kgRLmin×H×λ×18■烟气中水分含量；Wg kg/kgR Wg = (9×h＋w＋Lmin×H×λ)÷Gg■干气体容积；VgdryVgdry = Vg－Gg×Wg×22.41÷18 Nm3/kgR■垃圾热值；LHV kJ/kg R■垃圾的显热；QrQr ＝ Cw×tr×w＋Cp×tr×(1-w) kJ/kgR式中：Cw = 垃圾中水分的比热（= 4.1868 kJ/kg·℃）tr = 垃圾温度Cp = 除水分之外物料的平均比热（= 1.256 kJ/kg·℃）■空气的显热；QaQa = ia×L×1／(1＋H) kJ/kgR式中：ia = 空气的焓 kJ/kg■空气预热器的换热量Qa1 = (ia1－ia)×Lu×1／(1＋H) kJ/kgR式中：ia1 = 空气预热器出口处空气的焓kJ/kg ■热灼减量Qc = 4.1868×8,100×Cu kJ/kgR式中：4.1868 x 8100 = 碳的热值■热熔渣；QhQh = Ch×th×A kJ/kgR式中：Ch = 灰的平均比热（= 0.837 kJ/kg·℃）th = 灰温度A = 灰量■辐射损失；OdQd = 0.02×LHV kJ/kgR ■炉膛出口处的烟气热值；QgQg = LHV＋Qr＋Qa＋Qa1－(Qc＋Qh＋Qd) kJ/kgR。