3章燃烧计算和热平衡计算

o
（3）理论水蒸气容积的计算 ①燃料中的氢生成的水蒸气
H H 3 11.1 0.111 Nm / kg 100 100
y
y
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
22.4 W y 0.0124 W y Nm3 / kg 18 100
“空气含湿量 22.4 W dk”是指1kg干空气带入的水蒸气量，单位为 0.0124 W Nm / kg 18 100 g/kg干空气。 每标准立方米干空气带入的水蒸气容积为：
（二）实际烟气容积
Vy Vyo ( 1)V o 0.0161 ( 1)V o
Vyo 1.0161 ( 1)V o Nm3 / kg
或者
Vy Vgy VH 2O
o o Vgy VRO2 VN 2 VO2 VRO2 VN ( 1 ) V 2
例题3 - 1
第五节 空气、烟气焓及焓温表
一、焓值的概念与计算
• 描述流动介质进行能量交换的关系时，焓是最有用和有效的； • 单位质量的物质所含的全部热能，仅与状态有关，而与途径 无关； • 实际计算中需要知道燃烧产物（常压）的温度与焓值间的关 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。
21 O 2 (1 )RO2 或写成 RO 2 21 O 2 1 % (3 - 38)
(3 - 36)
当燃料完全燃烧而且 1时，CO 0,O 2 0, RO 2达到最大, 用RO max 2 表示，即 RO max 2 21 % 1 (3 - 39)
pH 2O rH 2O p
（三）灰粒浓度
质量浓度 容积浓度
A y a fh 100G y A y a fh 100 Vy
kg / kg烟气 kg / Nm3烟气
式中 afh 烟气中飞灰量占燃料总 灰量的份额，
3-2 简称飞灰份额，可查表 4 1 。
第三节 燃烧方程式
•一、完全燃烧方程式及RO2最大值 • 定义：>1、CO=0 • 完全燃烧方程式为
完全燃烧时，CO 0,则：

21 O2 21- 79 100 - (RO 2 O 2 )
(3 - 42)
当不需要的精确数值时，可使用 以下两个近似公式计算 。 (1)二氧化碳公式 RO max 2 CO 2

（2）氧公式
(3 - 44)
21 21- O 2
1kg收到基燃料含有 C
y
100
kg 碳，完全燃烧时需要的氧量为：1.866 C
Hy 5.56 Nm 3 100 Sy 0.7 Nm 3 100
y
100
Nm 3
同样可得到：
1kg燃料中含有氧量为： 由此可得：
22.4 O y Oy 0.7 Nm3 32 100 100
y y y y C H S O o 3 VO2 1.866 5.56 0.7 0.7 Nm / kg 100 100 100 100
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。
推导过程要点：
由式（ 3 6）可知

Vk Vk o Vk V V
1 V 1 Vk
(1)
不完全燃烧时，有 N ar VN 2 0.8 VN 2 N2 N2 1 100 Vk Vgy Vgy 0.79 0.79 0.79 100 79 0.21 V VO 2 - 0.5V CO O 2 0.5CO O 2 0.5CO 1 V Vgy Vgy 0.21 100 21 代入(1)式可得： 1 1 O 2 0.5CO 79 O 2 0.5CO Vgy 1 21 21 N2 1N2 Vgy 79 (3 - 43)
(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：
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。
y y 3
1.293
dk 22.4 10 22.4 1.293 0.0161 Nm 3 / Nm 3干空气 1000 18 1000 18
理论空气量带入的水蒸气容积为
0.0161 V o Nm3 / kg
☆对于固体燃料，理论水蒸气容积为上述三部分之和，即
o y y o 3 VH 0 . 111 H 0 . 0124 W 0 . 0161 V Nm / kg(3 18) 2O
四、烟气焓的计算
• 1. 烟气的组成
VRO2
Vy0 Vy V0N2 V0H2O (α -1)V0标米干空气的湿空气/公斤
2．烟气焓的组成
• 热力学：混合气体的焓等于各组成气体焓 的和，外加灰分的焓。
Iy
0 Iy
Aar ( 1)V (c ) k a fh (c ) h 100
所以，1kg应用基燃料完全燃烧的理论空气量为
Vo
o VO 2
0.21
0.0889 (C y 0.375S y ) 0.265H y 0.0333 O y Nm3 / kg
当量碳量
R C y 0.375S y
※以上所计算的空气量都是干空气量！！
二、实际供给空气量及过量空气系数
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 / kg
由上式可知，燃料一定 时， 为定值， RO max 2 也为定值。 常用燃料的RO max 2 值如表 3 3 所示。
燃料特性系数
Har - 0.126O ar 0.038N ar 2.35 Car 0.375 Sar
(3 - 37)
由式（3-36）可以看出，当燃料的 值一定时，无论过量空气 量如何，干烟气成分都应满足该式。如不满足，可能有以下几 种情况： （1）烟气分析不准确； （2）有碳未燃尽； （3）烟气中有CO存在; （4）(2)、(3)同时存在。 在有CO存在时，若无未燃尽碳,可用式 （3-41）计算CO . 如烟气分析完全而准确，则可用式 （3-36）求出 值，并与用 式 （3-37）求出的 值相比较，从而判断有无未燃尽碳存在。
VH 2O V
烟气的质量
o H 2O
0.0161 ( 1)V
o
Ay Gy 1 Gwh 1.306 V o kg / kg 100
三、运行锅炉的烟气分析及计算
成分：CO2、SO2、O2、CO、N2
CO2＋SO2＋O2＋CO+N2=100%
其中：CO2＝VCO2 / Vgy
（1）锅炉通风的任务——送入燃料燃烧需要的空气，排出燃 烧产生的烟气。 （2）锅炉通风的方式——主要采用“平衡通风”，即同时 使用送风机和引风机，炉膛保持微负压 的方式；另外还有 “负压通风”和“正压通风”的方式。 （3）平衡通风的特点——锅炉不向外喷火焰和冒烟气，但会 有空气从未密封处或密封不严密处漏入炉膛内，从而使烟气 沿烟气流程的过量空气系数不断增大。
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
第三章 锅炉物质平衡和热平衡
第一节 燃烧所需空气量及过量空气系数
※慨念：理想气体→标准状态→22.4Nm3/kg 一、理论空气量
定义：1㎏燃料完全燃烧、无剩余氧 推导：以碳的完全燃烧为例
表示：Vo ，Nm3/kg
C O2 CO 2 12 kgC 22 .4 Nm 3 O2 22 .4 Nm 3 CO 2 1kgC 1.866 Nm 3 O2 1.866 Nm 3 CO 2
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- O 2 - (1 )RO2 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。
0
IRO2= VRO2 Iy0 Iy I0N2= V0N2 I0H2O= V0H2O
(α -1)I0=(α -1)V0
Ifh
3．理论烟气焓
0 0 0 Iy VRO2 (c) RO2 VN ( c ) V 2 N2 H 2O (c) H 2O
⑶当≥1且不完全燃烧时，烟气由CO2 VSO2 VN2 VH2O VO2 VCO Nm / kg