第三章 锅炉热平衡计算
合集下载
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
人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。
3章燃烧计算和热平衡计算
系； • 水蒸汽则需要根据温度和压力来求得焓值； • 前人均已经制成表格、图线或程序。
二、空气、烟气焓值的定义
• 相应于1公斤收到基燃料的空气（或烟气）， 由温度0℃加热到θ℃所需要的热量，称为 空气的焓或烟气的焓。
• 单位：kJ/kg，kcal/kg
三、空气焓的计算
每标准立方米干空气连同其相应的水蒸 汽在温度θ时的焓，kJ/Nm3，可以查表得到。 • 每公斤空气含有10克水。
1.293 dk 22.4 1.293 10 22.4 0.0161Nm3 / Nm3干空气
1000 18
1000 18
理论空气量带入的水蒸气容积为
0.0161V oNm3 / kg
☆对于固体燃料，理论水蒸气容积为上述三部分之和，即
Vo H2O
0.111H
y
0.0124W
y
0.0161V oNm3
（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
VRO2
VCO2
VSO2
1.866 ( C y
0.375 S y )Nm3 / kg 100
（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
Vo N2
0.79V o
22.4 N y 28 100
0.79V o
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
Vy VCO2 VSO2 VN2 VH2 O Nm3 / kg
⑵当>1并且完全燃烧时，烟气由CO2、SO2、O2 、 N2和H2O 组成，其容积为
Vy VCO2 VSO2 VN2 VH2O VO2 Nm3 / k g
二、空气、烟气焓值的定义
• 相应于1公斤收到基燃料的空气（或烟气）， 由温度0℃加热到θ℃所需要的热量，称为 空气的焓或烟气的焓。
• 单位：kJ/kg，kcal/kg
三、空气焓的计算
每标准立方米干空气连同其相应的水蒸 汽在温度θ时的焓，kJ/Nm3，可以查表得到。 • 每公斤空气含有10克水。
1.293 dk 22.4 1.293 10 22.4 0.0161Nm3 / Nm3干空气
1000 18
1000 18
理论空气量带入的水蒸气容积为
0.0161V oNm3 / kg
☆对于固体燃料，理论水蒸气容积为上述三部分之和，即
Vo H2O
0.111H
y
0.0124W
y
0.0161V oNm3
（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
VRO2
VCO2
VSO2
1.866 ( C y
0.375 S y )Nm3 / kg 100
（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
Vo N2
0.79V o
22.4 N y 28 100
0.79V o
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
Vy VCO2 VSO2 VN2 VH2 O Nm3 / kg
⑵当>1并且完全燃烧时，烟气由CO2、SO2、O2 、 N2和H2O 组成，其容积为
Vy VCO2 VSO2 VN2 VH2O VO2 Nm3 / k g
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 ]
新03 燃料燃烧计算和锅炉机组热平衡 蓝白
第三章 燃料燃烧计算和 锅炉机组热平衡
第一节 燃烧过程的化学反应
锅炉设计中的重要部分 热力计算
单位质量1kg燃料燃烧
课程 设计
需要的空气量
生成的烟气量
燃料(C、H、O、N、S)完全燃烧过程： C + O2 CO2 2H2 + O2 2H2O S + O2 SO2
不完全燃烧： 2C + O2 2CO
' ky
" ky
' ky
ky
py
解释以上各式的意义
' ky
" ky
gr
" ky
l"
l
zf
l"
" ky
l
zf
解释以上各式的意义
第三节 燃烧生成的烟气量(计算)
完全燃烧的烟气：
1. 可燃物燃烧生成的CO2、H2O、SO2 2. 燃料和空气中的N2 3. 过量空气中未反应的O2 4. 水蒸汽
最佳的炉膛出口过量空气系数
q q2＋q3＋q4
q2
q4
q3
l
q2＋q3＋q4 之和最小
q3-化学不完全燃烧热损失
可燃气体不完全燃烧热损失 <0.5% 煤粉炉一般q3=0 CO、H2、CH4未完全燃烧放热随烟气带走的热损 失 影响因素：①燃料的挥发分
②炉膛过量空气系数、燃烧器结构和 布置、炉膛温度、炉内空气动力场
12 100
100
1kg燃料完全燃烧所需氧量：
1.866 Car 5.55 Har 0.7 Sar 0.7 Oar , Nm3
100
100 100 100
1kg燃料完全燃烧所需理论空气量V0：
第一节 燃烧过程的化学反应
锅炉设计中的重要部分 热力计算
单位质量1kg燃料燃烧
课程 设计
需要的空气量
生成的烟气量
燃料(C、H、O、N、S)完全燃烧过程： C + O2 CO2 2H2 + O2 2H2O S + O2 SO2
不完全燃烧： 2C + O2 2CO
' ky
" ky
' ky
ky
py
解释以上各式的意义
' ky
" ky
gr
" ky
l"
l
zf
l"
" ky
l
zf
解释以上各式的意义
第三节 燃烧生成的烟气量(计算)
完全燃烧的烟气：
1. 可燃物燃烧生成的CO2、H2O、SO2 2. 燃料和空气中的N2 3. 过量空气中未反应的O2 4. 水蒸汽
最佳的炉膛出口过量空气系数
q q2＋q3＋q4
q2
q4
q3
l
q2＋q3＋q4 之和最小
q3-化学不完全燃烧热损失
可燃气体不完全燃烧热损失 <0.5% 煤粉炉一般q3=0 CO、H2、CH4未完全燃烧放热随烟气带走的热损 失 影响因素：①燃料的挥发分
②炉膛过量空气系数、燃烧器结构和 布置、炉膛温度、炉内空气动力场
12 100
100
1kg燃料完全燃烧所需氧量：
1.866 Car 5.55 Har 0.7 Sar 0.7 Oar , Nm3
100
100 100 100
1kg燃料完全燃烧所需理论空气量V0：
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。
第三章、锅炉机组热平衡
sz B sz Qar . net Q 4 337.27 Aar C B ，kJ/kg（3－84） 式中：——灰（飞灰、炉渣和沉降灰）中的含 碳量与燃煤灰量之比率，％。
C cjh C fh C lz C afh alz acjh 100 C fh 100 C lz 100 C cjh （3－85）
2014年3月13日星期 四 第三章、燃料燃烧计算和锅炉机组 热平衡 8
式中：Gwh——雾化1kg燃油所用的蒸汽量， kg/kg； hwh——雾化蒸汽在入口参数下的焓， kJ/kg； hwh.o——基准温度下饱和汽的焓，kJ/kg。 可近取为2510kJ/kg。 对于燃煤锅炉，如果燃料和空气都没有利用外 界热量进行预热，且燃煤水分Mar< Qar ,net ％，输 630 入热量Qr=Qar,net。 二、锅炉有效利用热
第三章、锅炉机组 热平衡
2014年3月13日星期 四 第三章、燃料燃烧计算和锅炉机组 热平衡
1
第一节、锅炉热平衡
研究锅炉机组的热平衡目的就在于定量计算 与分析各项能量的大小，找出引起热量损失的 原因，提出减少损失的措施，提高锅炉效率， 降低发电成本。 一．热平衡方程 输入输出锅炉的能量见图3－2，根据能量平 衡原理，可以很容易的写出锅炉的热平衡方程。 在讨论各种能量时，均以1kg燃料为基础，所以 其单位都为kJ／kg。
第三章、燃料燃烧计算和锅炉机组 热平衡
15
二、可燃气体未完全燃烧热损失Q3 可燃气体未完全燃烧热损失是锅炉排烟中残 留的可燃气（CO、H2、CH4等）未燃烧放热而造成 的热损失，亦称化学未完全燃烧热损失。等于烟 气中各种可燃气体的容积与其容积发热量乘积之 和。正常燃烧时q3值很小。
12640 Vco 10800 VH 2 35820 VCH 4 100 q4 Q3 q3 100 ( ) QR Qr 100 Vgy Qr (126.4CO 108H 2 358.2CH 4 )(100 q4 )%
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
"
qmin=q2+q3+q4
α ↑→Vy ↑→q2 ↑
α ↓→
固体不完全燃烧q4 ↑ 气体不完全燃烧q3 ↑
二、理论上烟气分析成分 1． α ；
= 1 每kg燃料完全燃烧时产生的烟气成分：RO2、N2、H2O
第二章
2． 燃料完全燃烧时产生的烟气成分：RO2、N2、H2O、O2 ； 3． >1 燃料不完全燃烧时产生的烟气成分：RO2、N2、H2O、 α O2、CO；
第三章
§3.5.1 锅炉热 平衡及锅炉热效率
如果在等式(3-la)两边分别除以Qr，则锅炉热平衡就以带入热量 的百分数来表示，即：
100 = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 + q6
2．燃料带入锅炉的热量Qr ．燃料带入锅炉的热量 它由以下几个部分组成： 1）燃料的物理显热ir ）燃料的物理显热
§3.3锅炉运行时 烟气分析及其应 用
%
(1+ β )RO2 + O2 = 21
21 % 1+ β
m RO2 ax =
m 6）在理论空气下完全燃烧时， O2 = 0 CO = 0 则 RO2 → RO2 ax ）在理论空气下完全燃烧时， ， ，
3．过量空气系数的计算 ． 1）不完全燃烧时α的计算
α=
∆α = α′′ −α′
Nm3/kg
§3.2 燃烧产物计算
一.燃烧生成烟气量 完全燃烧时烟气成分是：CO2、SO2、H2O、O2、N2 1．理论烟气量的计算(α=1)——不含有 2 ．理论烟气量的计算 α 不含有O 不含有 y y
2 2 2
C S VRO =VCO +VSO =1.866 + 0.7 = 0.01866(C y + 0.375S y ) Nm3/kg 100 100
0 N2
第三章
§3.2 燃烧 产物计算
0 0 0 Vy0 =VRO 2 + VH O + VN =Vgy + VH O
2 2 2
= 0.111H y + 0.01866(C y + 0.375S y ) + 0.0124W y + 0.008N y + 0.8061 k0 +1.24Gwh V
理论烟气量的经验计算公式：pp.27~28 2．实际烟气量的计算 α> α>1)——含有过量 2 含有过量O ．实际烟气量的计算(α> 含有过量
Qr = Qnet,ar + ir +Qwt +Qwh
Mar 100 − Mar + Cd kJ/kg•℃ 100 100
（1）固体燃料应用基比热： ar = 4.187 ）固体燃料应用基比热： C
ir = Cartr
（2）液体燃料应用基比热： Car =1.738 + 0.0025tr kJ/kg•℃ ）液体燃料应用基比热： 2）蒸汽带入热Qwh——当用蒸汽雾化重油或喷入锅炉蒸汽时考虑 ）蒸汽带入热
§３
第三章
燃烧计算和热平衡计算
基本假设： 基本假设： 1 . 空气、烟气均为理想气体，每kmol体积等于22.4Nm3；
O2 0.21 2 . 空气中只有O2和N2成分，其容积比为： = 0.79 N2
；
3 . 每kg燃料都是在完全燃烧的条件下计算。 一 、理论空气量及过量空气系数 1. 理论空气量Vk0 的计算
第三章
2）色谱层析仪 ）
§3.3 锅炉运行 时烟气分析及其 应用
2．测定：（由锅炉实验完成） ．测定：（由锅炉实验完成） ：（由锅炉实验完成
RO = 2 VRO Vgy
2
2
3）红外线烟气分析仪 ）
四、烟气成分测定的计算 1.
×100%
；
2. O2 = 4.CO =
VO
2
Vgy
×100%
3.
N2 =
§3.5.1 锅炉热 平衡及锅炉热效率
第三章
§3.5.1 锅炉热 平衡及锅炉热效率
锅炉热平衡的公式可写为： 锅炉热平衡的公式可写为： ／ Qr = Q + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 kJ／kg 1 (3-la) Qr——每公斤燃料带入锅炉的热量，kJ/kg； Q1——锅炉有效利用热量kJ/kg； Q2——排出烟气带走的热量，称为锅炉排烟热损失，kJ/kg Q3——未燃完可燃气体所带走的热量，称为气体不完全燃烧热 损失（化学不完全烧热损失），kJ/kg； Q4——未燃完的固体燃料所带走的热量，称为固体不完全燃烧 热损失（机械不完全燃烧热损失），kJ/kg； Q5——锅炉散热损失，kJ/kg； Q6——灰渣物理热损失及其他热损失，kJ/kg。 Q5 Q2 Q1 Qr Q6 Q3 Q4
Qwh = Gwh (hwh − 2510)
式中 2510——排烟中蒸汽焓近似值，kJ/kg
§3.5 锅炉热平衡及锅炉热效率
五、锅炉热效率 1．锅炉正平衡热效率 ． 2．锅炉反平衡热效率 ．
Q η = 1 ×100% Qr
Q ηgl = 1 ×100% = q1 =100 − (q2 + q3 + q4 + q5 + q6 ) % Qr 锅炉正平衡只能求得锅炉的热效率， 锅炉正平衡只能求得锅炉的热效率 ， 不能据此研究和分析影响锅炉 热效率的种种因素，以寻求提高热效率的途径。 热效率的种种因素 ， 以寻求提高热效率的途径 。 而反平衡则是依据 对各种热损失的测定来计算其锅炉热效率。 对各种热损失的测定来计算其锅炉热效率。
1 O2 − 0.5CO 1 − 3.76 100 − (RO2 + O2 + CO)
第三章
2）完全燃烧时α的计算 ）完全燃烧时α 1 α= O2 1− 3.76 100 − (RO2 + O2 ) 3）完全燃烧时α的近似计算 ）完全燃烧时α 在锅炉实际运行时，CO的含量一般都不高，可是为完全燃 烧，而干烟气中的氮气接近 79%，即N2=79%，则：
2
0 1）过量空气中氧容积： VO = 0.21(α −1)Vk Nm3/kg
0 0 2）过量空气中氮容积： VN −VN = 0.79(α −1)Vk Nm3/kg
2 2
0 VH O −VH O = 0.0161(α −1)Vk0Nm3/kg 3）过量空气中水蒸汽容积：
2 2
4）实际烟气量——理论烟气量与过量空气之和
C + 0.375S
2）不完全燃烧方程式 ）
RO2 + O2 + 0.605CO + β (RO2 + CO) = 21
3）CO含量的计算 ） 含量的计算
CO = (21− βO2 ) − (RO2 + O2 ) 0.605 + β
%
第三章
4）不完全燃烧RO2的计算 ）不完全燃烧 21−[O2 + (0.605 + β )CO] RO2 = 1+ β 5）完全燃烧方程式 ）
V
0 H2 O
H y 22.4 W y d =11.1 + +1.293 ×1.24Vk0 +1.24Gwh 100 18 100 100 四个来源） 四个来源 = 0.111H y + 0.0124W y + 0.0161 k0 +1.24Gwh Nm3/kg（四个来源 V
0 k
22.4 N y V = 0.79V + = 0.79Vk0 + 0.008N y Nm3/kg 18 100
§3.3 锅炉运行 时烟气分析及其 应用 α >1
2 2 2 2
Vy = VRO + VN + VO + VH O + VCO
V gy = VRO + V N + VO + VCO
2 2 2
三、烟气分析仪器及测定 1．烟气分析仪 ． 1）奥氏分析仪 ） KOH或NaOH溶液吸收RO2 ，(%)
焦性没食子酸的苛性钾溶液吸收O2及RO2，（%） 氯化亚铜氨溶液吸收CO及O2，（%）
C+ 每摩尔： Kg 12 每kg 1kg O2 = 22.4 1.866 Cy 1.866 100 CO2 ; S + O2 22.4; 32 kg 22.4 1kg 0.7 Sy 0.7 100 = SO2 ; 2H2 1kg + O2 = 2H2O 5.55 Hy 5.55 100 22.4; 2 × 2.016kg 22.4 2 × 22.4
y y y y 0 k y y y y 3
2．过量空气系数、实际空气量和漏风系数 ．过量空气系数、 1）过量空气系数 ）过量空气系数——燃烧时实际供给空气量与理论空气量之 V α = k0 比 。
α 类、燃烧方式等有关。层燃炉l" =1.3 ~ 1.4 2）实际空气量 Vk = αVk0 Nm3/kg ）实际空气量：
Vy =Vy0 + 0.21(α −1)Vk0Vy0 + 0.79(α −1)Vk0 + 0.0161(α −1)Vk0 =Vy0 +1.0161(α −1)Vk0 =VRO +VN +VO +VH O Nm3/kg
2 2 2 2
三、空气和烟气的焓
第三章
1．理论空气的焓——每kg固体(液体)燃料燃烧时所需理论空 ．理论空气的焓 气量，在等压下，从0℃加热到 ℃所需要的热量，单位kJ/kg ϑ 0 I k = Vk0 ⋅ (cϑ) kJ/kg （查表3－5） 2．理论烟气的焓——每kg固体(液体)燃料燃烧后所生成理论烟气 ．理论烟气的焓 量，在等压下，从0℃加热到 ϑ ℃所需要的热量，单位kJ/kg
qmin=q2+q3+q4
α ↑→Vy ↑→q2 ↑
α ↓→
固体不完全燃烧q4 ↑ 气体不完全燃烧q3 ↑
二、理论上烟气分析成分 1． α ；
= 1 每kg燃料完全燃烧时产生的烟气成分：RO2、N2、H2O
第二章
2． 燃料完全燃烧时产生的烟气成分：RO2、N2、H2O、O2 ； 3． >1 燃料不完全燃烧时产生的烟气成分：RO2、N2、H2O、 α O2、CO；
第三章
§3.5.1 锅炉热 平衡及锅炉热效率
如果在等式(3-la)两边分别除以Qr，则锅炉热平衡就以带入热量 的百分数来表示，即：
100 = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 + q6
2．燃料带入锅炉的热量Qr ．燃料带入锅炉的热量 它由以下几个部分组成： 1）燃料的物理显热ir ）燃料的物理显热
§3.3锅炉运行时 烟气分析及其应 用
%
(1+ β )RO2 + O2 = 21
21 % 1+ β
m RO2 ax =
m 6）在理论空气下完全燃烧时， O2 = 0 CO = 0 则 RO2 → RO2 ax ）在理论空气下完全燃烧时， ， ，
3．过量空气系数的计算 ． 1）不完全燃烧时α的计算
α=
∆α = α′′ −α′
Nm3/kg
§3.2 燃烧产物计算
一.燃烧生成烟气量 完全燃烧时烟气成分是：CO2、SO2、H2O、O2、N2 1．理论烟气量的计算(α=1)——不含有 2 ．理论烟气量的计算 α 不含有O 不含有 y y
2 2 2
C S VRO =VCO +VSO =1.866 + 0.7 = 0.01866(C y + 0.375S y ) Nm3/kg 100 100
0 N2
第三章
§3.2 燃烧 产物计算
0 0 0 Vy0 =VRO 2 + VH O + VN =Vgy + VH O
2 2 2
= 0.111H y + 0.01866(C y + 0.375S y ) + 0.0124W y + 0.008N y + 0.8061 k0 +1.24Gwh V
理论烟气量的经验计算公式：pp.27~28 2．实际烟气量的计算 α> α>1)——含有过量 2 含有过量O ．实际烟气量的计算(α> 含有过量
Qr = Qnet,ar + ir +Qwt +Qwh
Mar 100 − Mar + Cd kJ/kg•℃ 100 100
（1）固体燃料应用基比热： ar = 4.187 ）固体燃料应用基比热： C
ir = Cartr
（2）液体燃料应用基比热： Car =1.738 + 0.0025tr kJ/kg•℃ ）液体燃料应用基比热： 2）蒸汽带入热Qwh——当用蒸汽雾化重油或喷入锅炉蒸汽时考虑 ）蒸汽带入热
§３
第三章
燃烧计算和热平衡计算
基本假设： 基本假设： 1 . 空气、烟气均为理想气体，每kmol体积等于22.4Nm3；
O2 0.21 2 . 空气中只有O2和N2成分，其容积比为： = 0.79 N2
；
3 . 每kg燃料都是在完全燃烧的条件下计算。 一 、理论空气量及过量空气系数 1. 理论空气量Vk0 的计算
第三章
2）色谱层析仪 ）
§3.3 锅炉运行 时烟气分析及其 应用
2．测定：（由锅炉实验完成） ．测定：（由锅炉实验完成） ：（由锅炉实验完成
RO = 2 VRO Vgy
2
2
3）红外线烟气分析仪 ）
四、烟气成分测定的计算 1.
×100%
；
2. O2 = 4.CO =
VO
2
Vgy
×100%
3.
N2 =
§3.5.1 锅炉热 平衡及锅炉热效率
第三章
§3.5.1 锅炉热 平衡及锅炉热效率
锅炉热平衡的公式可写为： 锅炉热平衡的公式可写为： ／ Qr = Q + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 kJ／kg 1 (3-la) Qr——每公斤燃料带入锅炉的热量，kJ/kg； Q1——锅炉有效利用热量kJ/kg； Q2——排出烟气带走的热量，称为锅炉排烟热损失，kJ/kg Q3——未燃完可燃气体所带走的热量，称为气体不完全燃烧热 损失（化学不完全烧热损失），kJ/kg； Q4——未燃完的固体燃料所带走的热量，称为固体不完全燃烧 热损失（机械不完全燃烧热损失），kJ/kg； Q5——锅炉散热损失，kJ/kg； Q6——灰渣物理热损失及其他热损失，kJ/kg。 Q5 Q2 Q1 Qr Q6 Q3 Q4
Qwh = Gwh (hwh − 2510)
式中 2510——排烟中蒸汽焓近似值，kJ/kg
§3.5 锅炉热平衡及锅炉热效率
五、锅炉热效率 1．锅炉正平衡热效率 ． 2．锅炉反平衡热效率 ．
Q η = 1 ×100% Qr
Q ηgl = 1 ×100% = q1 =100 − (q2 + q3 + q4 + q5 + q6 ) % Qr 锅炉正平衡只能求得锅炉的热效率， 锅炉正平衡只能求得锅炉的热效率 ， 不能据此研究和分析影响锅炉 热效率的种种因素，以寻求提高热效率的途径。 热效率的种种因素 ， 以寻求提高热效率的途径 。 而反平衡则是依据 对各种热损失的测定来计算其锅炉热效率。 对各种热损失的测定来计算其锅炉热效率。
1 O2 − 0.5CO 1 − 3.76 100 − (RO2 + O2 + CO)
第三章
2）完全燃烧时α的计算 ）完全燃烧时α 1 α= O2 1− 3.76 100 − (RO2 + O2 ) 3）完全燃烧时α的近似计算 ）完全燃烧时α 在锅炉实际运行时，CO的含量一般都不高，可是为完全燃 烧，而干烟气中的氮气接近 79%，即N2=79%，则：
2
0 1）过量空气中氧容积： VO = 0.21(α −1)Vk Nm3/kg
0 0 2）过量空气中氮容积： VN −VN = 0.79(α −1)Vk Nm3/kg
2 2
0 VH O −VH O = 0.0161(α −1)Vk0Nm3/kg 3）过量空气中水蒸汽容积：
2 2
4）实际烟气量——理论烟气量与过量空气之和
C + 0.375S
2）不完全燃烧方程式 ）
RO2 + O2 + 0.605CO + β (RO2 + CO) = 21
3）CO含量的计算 ） 含量的计算
CO = (21− βO2 ) − (RO2 + O2 ) 0.605 + β
%
第三章
4）不完全燃烧RO2的计算 ）不完全燃烧 21−[O2 + (0.605 + β )CO] RO2 = 1+ β 5）完全燃烧方程式 ）
V
0 H2 O
H y 22.4 W y d =11.1 + +1.293 ×1.24Vk0 +1.24Gwh 100 18 100 100 四个来源） 四个来源 = 0.111H y + 0.0124W y + 0.0161 k0 +1.24Gwh Nm3/kg（四个来源 V
0 k
22.4 N y V = 0.79V + = 0.79Vk0 + 0.008N y Nm3/kg 18 100
§3.3 锅炉运行 时烟气分析及其 应用 α >1
2 2 2 2
Vy = VRO + VN + VO + VH O + VCO
V gy = VRO + V N + VO + VCO
2 2 2
三、烟气分析仪器及测定 1．烟气分析仪 ． 1）奥氏分析仪 ） KOH或NaOH溶液吸收RO2 ，(%)
焦性没食子酸的苛性钾溶液吸收O2及RO2，（%） 氯化亚铜氨溶液吸收CO及O2，（%）
C+ 每摩尔： Kg 12 每kg 1kg O2 = 22.4 1.866 Cy 1.866 100 CO2 ; S + O2 22.4; 32 kg 22.4 1kg 0.7 Sy 0.7 100 = SO2 ; 2H2 1kg + O2 = 2H2O 5.55 Hy 5.55 100 22.4; 2 × 2.016kg 22.4 2 × 22.4
y y y y 0 k y y y y 3
2．过量空气系数、实际空气量和漏风系数 ．过量空气系数、 1）过量空气系数 ）过量空气系数——燃烧时实际供给空气量与理论空气量之 V α = k0 比 。
α 类、燃烧方式等有关。层燃炉l" =1.3 ~ 1.4 2）实际空气量 Vk = αVk0 Nm3/kg ）实际空气量：
Vy =Vy0 + 0.21(α −1)Vk0Vy0 + 0.79(α −1)Vk0 + 0.0161(α −1)Vk0 =Vy0 +1.0161(α −1)Vk0 =VRO +VN +VO +VH O Nm3/kg
2 2 2 2
三、空气和烟气的焓
第三章
1．理论空气的焓——每kg固体(液体)燃料燃烧时所需理论空 ．理论空气的焓 气量，在等压下，从0℃加热到 ℃所需要的热量，单位kJ/kg ϑ 0 I k = Vk0 ⋅ (cϑ) kJ/kg （查表3－5） 2．理论烟气的焓——每kg固体(液体)燃料燃烧后所生成理论烟气 ．理论烟气的焓 量，在等压下，从0℃加热到 ϑ ℃所需要的热量，单位kJ/kg