生物质锅炉计算方法
生物质锅炉能耗计算
生物质锅炉能耗计算
生物质锅炉的能耗计算是通过计算其燃料的能量转化效率来进行的。
一般来说，生物质锅炉的能耗主要包括以下两个方面：
1. 燃料消耗量：生物质锅炉的能耗与其所消耗的燃料量有关。
燃料消耗量可以通过测量生物质锅炉在一定时间内所消耗的燃料质量来计算。
通常使用的单位是吨或千克。
2. 燃料能量转化效率：生物质锅炉的能耗还与其燃料的能量转化效率有关。
燃料能量转化效率是指燃料中能够转化为热能的部分所占的比例。
这个值可以通过实验或者理论计算来确定。
一般来说，生物质锅炉的燃料能量转化效率可以达到70%以上。
综上所述，生物质锅炉的能耗计算公式可以表示为：
能耗 = 燃料消耗量 * 燃料能量转化效率
需要注意的是，生物质锅炉的能耗还受到其他因素的影响，如锅炉的设计和操作方式等。
因此，在实际应用中，还需要考虑这些因素对能耗的影响，并进行相应的修正。
生物质锅炉氮氧化物计算
根据燃料燃质分析，燃料含氮量约0.638%。
工程采取选择性非催化还原法（SNCR）脱硝，采用尿素作脱硝还原剂，脱氮效率大于45%。
根据循环流化床锅炉的特点：低温燃烧，温度控制在850~950℃范围，此时空气中的氮一般不转化为NOx；分段燃烧，可抑制燃料中的氮转化为NOx，并使部分已生成的NOx 得到还原。
根据循环流化床锅炉的相关运行资料表明，NO2产生量为28.36kg/h，产生浓度为160.7mg/Nm3，经尿素脱氮处理后，NO2排放量为15.6kg/h，排放浓度为88.4mg/Nm3，可满足《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)表1燃煤锅炉标准要求的标准限值100mg/m3。
同时尿素脱硝过程水解会释放部分氨气，根据类比同类企业，氨的排放浓度约8mg/m3，产生量1.41kg/h，满足《贵州省环境污染物排放标准》(DB52/12-1999) 二级标准（80m高烟囱40kg/h排放限值）要求。
由此计算可得：锅炉NO2产生量为28.36kg/h（155.98t/a），自身削减量为12.76kg/h（70.18t/a），处理后排放量为15.6kg/h（85.8t/a）。
二次污染产生的氨排放量约7.76t/a。
生物质直燃锅炉设计计算
生物质直燃锅炉设计计算生物质直燃锅炉设计计算3.1锅炉设计时主要的结构尺寸1）炉膛净空尺寸：250×250×14002）炉排有效面积250×600，共做3块，炉排小孔4mm，开孔率40%，炉排下两侧装导轨，机械传动3）前拱高200，长50；4）后拱高180，长3003）炉顶出口：天圆地方结构，出口60mm4）点火炉门80×80，装在侧强5）看火孔42mm6）炉前装料斗7）料层厚度60mm6）炉顶装省煤器，管子18mm，前后各布置测点一个。
8）每隔300mm一个测点，测点预留孔14mm，烟囱上布置一个测点9）支架高度800mm10）炉膛内衬80mm厚，布置抓钉11）整体用不锈钢外包装12）支架高度800mm13）整体外形长宽高：760×410×22003.2试验原料本试验是采用生物质颗粒燃料（玉米秸秆颗粒燃料），是由生物质燃料成型机压制而成的。
其尺寸是圆柱形，直径是8mm，燃料颗粒自然堆积密度为554.7kg/m3，其颗粒密度为1200kg/m3。
实验前用氧弹式量热仪测定玉米颗粒燃料的收到基净发热量qnet,ar ， qnet,ar=15132kJ/kg。
由燃料元素分析仪分别测定其收到基中C，H，N，S，O的含量，得到：Car=44.92%，Har=5.77%，Nar=0.98%，Sar=0.21%，Oar=31.26%。
用燃料工业分析仪分别测定其收到基水分含量（Mar），收到基挥发分含量（Var），收到基固定炭含量（Far），收到基灰分含量（Aar）。
如下：Mar= 9.15%，Var= 75.58%，Far= 7.56%，Aar= 7.71%。
3.3直燃锅炉设计的相关参数1）锅炉功率要求：10 kW；2）温度：查阅暖通空调设计指南（P63）可以得到室内空气温度在16-24℃范围内[2]，在试验期间实际测得当时温度为16℃，室外环境温度t0=10℃，排烟温度tpy低于烟气露点，150℃左右 [20]，tpy =165℃；3）热负荷：查相关锅炉设计手册得炉排单位面积热负荷经验值700~1050kW/m2 [3-8]，由于低温及燃料易燃尽时取上限，所以取qF= 1050 kW/m2；炉膛单位容积热负荷经验值235~350kW/m3 [3-8]，因为低温及燃料易燃尽时取取上限，所以取qV= 350 kW/m3；4）过量空气系数：炉门和进料槽漏风系数△α= 0.2；炉膛进口空气过量系数α1= 1.5，炉膛出口空气过量系数α2,= α1+△α= 1.7；5）热损失：固体未完全燃烧损失q4=3.56%，CO未完全燃烧损失q3=2.5%，侧壁散发到室内的热量q5=0%；6）大气压力P=1atm总结以上数据绘制成下表1表1 直燃锅炉主要设计参数序号主要设计参数符号参数来源数值单位燃料参数1 燃料种类给定玉米桔杆2 燃料颗粒大小燃料测定 8 mm3 燃料颗粒自然堆积密度燃料测定 554.7 kg/m34 灰渣自然堆积密度燃料测定 1200 kg/m35 收到基碳含量 Car 燃料元素分析仪测定 44.92 %6 收到基氢含量 Har 燃料元素分析仪测定 5.77 %7 收到基氮含量 Nar 燃料元素分析仪测定 0.98 %8 收到基硫含量 Sar 燃料元素分析仪测定 0.21 %9 收到基氧含量 Oar 燃料元素分析仪测定 31.26 %10 收到基水分含量 Mar 燃料工业分析仪测定 9.15 %11 收到基挥发分含量 Var 燃料工业分析仪测定 75.58 %12 收到基固定炭含量 Far 燃料工业分析仪测定 7.56 %13 收到基灰分含量 Aar 燃料工业分析仪测定 7.71 %14 收到基净发热量 qnet,ar 氧弹式量热仪测定 15132 kJ/kg直燃锅炉参数15 功率 W 10 kW16 温度 thot,2 30-50℃，不超过70℃ [1] 50℃17 室内空气温度 thot,1 在16-24℃范围内选取[2] 16 ℃18 炉排单位面积热负荷 qF 经验值700~1050kW/m2 [3-8] 1050kW/m2低温及燃料易燃尽时取上限19 炉膛单位容积热负荷 qV 经验值235~350kW/m3 [3-8] 350 kW/m3低温及燃料易燃尽时取取上限20 炉门和进料槽漏风系数△α参照文献[9]选取 0.221 炉膛出口空气过量系数α2 α1+△α 1.722 炉膛进口空气过量系数α1 参考文献[10-13] 1.523 固体未完全燃烧损失 q4 参考文献[14-16] 3.56 %24 CO未完全燃烧损失 q3 参照文献[14-16]选取 2.5 %25 侧壁散发到室内的热量 q5 参考文献 [17-19] 0 %26 室外环境温度 t0 给定10 ℃27 排烟温度 tpy 低于烟气露点，150℃左右[20] 165 ℃28 压力 P 给定 1 atm3.4烟气量的计算（1）二氧化物量vRO2二氧化物是指烟气中的量，其计算如下：vRO2=0.01866(Car+0.375Sar)=0.01866（44.92+0.375×0.21）=0.839676675Nm3/kg（2）理论空气量va,0理论空气量是指每千克固体、液体燃料或每标准立方米气体燃料在化学当量比之下完全燃烧所需的空气量。
生物质燃料锅炉风量计算
生物质燃料锅炉风量计算
@理论空气需要量（V0）的计算
a. 对于固体燃料（由于生物质颗粒燃料原料不同热值、成分均不同，目前国家标准及科研成果尚未得出生物质颗粒的燃煤兑换当量及理论空气需要量，所以无法准确计算。
）
当
当
QL
@
1t
2t
3t
@
C+O2=CO2（氧化燃烧——放热反应）
H2O=H2O（物态变化——汽化）
依据物质守恒，其中生物质燃料物质摩尔量不变：
一吨生物质燃烧，按含水率10%计。
（不考虑其他成分的杂质）
产生的气态物质摩尔量为：
N CO2=900*1000/12=75000mol
N H2O=100*1000/18=5555.6mol
总计摩尔量为：80555.6mol
按照摩尔体积计22.5L/mol（国标）：
燃烧生成的烟气总体积为：80555.6*22.5L/mol=1812.5m3
3
3/h （风速
参考对照《工业锅炉配套风机型号表》，发现1t燃煤锅炉风机配套风量取值为6000m3/h，由于生物质燃料颗粒热值低于燃煤，所以锅炉燃烧需消耗更多燃料及氧气，
而现行标准中均为燃煤的匹配计算，所以，本计算结果可作为生物质燃烧颗粒锅炉风量计算及风机配型的选型依据。
1t生物质燃料引风机风量：8523m3/h
参考文献：
《锅炉送、引风机的参数确定》
《生物质颗粒燃料的规格参数》
《锅炉房实用设计手册》
《工业锅炉配套风机型号》。
生物质锅炉热力计算书
㎡
4
炉墙总面积
F
㎡
5
炉排有效面积
R
㎡
6
炉膛周界面积
F
㎡
7
炉膛容积
V1
3m
辐射受热面积计算：
8
水冷壁管管径
d
m
按结构设计
9
管节距
S1
m
按结构设计
10
管中心到墙距离
e
m
按结构设计
11
前、顶墙水冷壁
管根数
n1
根
按结构设计
16
12
光管有效角系数
x1'
查图C2（S1/d=，e/d=）
13
覆盖耐火涂料层 水冷壁管有效角 系数
40
有效辐射受热面积
Hr1
2m
Hr'+Hr''
41
总有效辐射受热面积
Hr
2m
H3+Hr2+Hr'+2Hr1
42
水冷度
χ
χ=Hr/（F1-R）
43
炉膛有效辐射层厚
度
S
m
F1
44
火床与炉墙面积比
ρ
R/（F1-R）
九、炉膛热力计算
序
符号
单位
数值
号
名称
计算公式或来源
1
燃料低位发热量
Qar, net
KJ/kg
一、48t生物质锅炉热力计算
序 号
名称
符号
单位
计算公式及数据来源
结果
1
锅炉蒸发量
D
kg/h
设计给出
48
2
生物质直燃锅炉设计计算
生物质直燃锅炉设计计算生物质直燃锅炉设计计算3.1锅炉设计时主要的结构尺寸1）炉膛净空尺寸：250×250×14002）炉排有效面积250×600，共做3块，炉排小孔4mm，开孔率40%，炉排下两侧装导轨，机械传动3）前拱高200，长50；4）后拱高180，长3003）炉顶出口：天圆地方结构，出口60mm4）点火炉门 80×80，装在侧强5）看火孔42mm6）炉前装料斗7）料层厚度60mm6）炉顶装省煤器，管子18mm，前后各布置测点一个。
8）每隔300mm一个测点，测点预留孔14mm，烟囱上布置一个测点9）支架高度800mm10）炉膛内衬80mm厚，布置抓钉11）整体用不锈钢外包装12）支架高度800mm13）整体外形长宽高：760×410×22003.2试验原料本试验是采用生物质颗粒燃料（玉米秸秆颗粒燃料），是由生物质燃料成型机压制而成的。
其尺寸是圆柱形，直径是8mm，燃料颗粒自然堆积密度为554.7kg/m3，其颗粒密度为1200kg/m3。
实验前用氧弹式量热仪测定玉米颗粒燃料的收到基净发热量qnet,ar ， qnet,ar=15132kJ/kg。
由燃料元素分析仪分别测定其收到基中C，H，N，S，O的含量，得到：Car=44.92%，Har=5.77%，Nar=0.98%，Sar=0.21%，Oar=31.26%。
用燃料工业分析仪分别测定其收到基水分含量（Mar），收到基挥发分含量（Var），收到基固定炭含量（Far），收到基灰分含量（Aar）。
如下：Mar= 9.15%，Var= 75.58%，Far= 7.56%，Aar= 7.71%。
3.3直燃锅炉设计的相关参数1）锅炉功率要求：10 kW；2）温度：查阅暖通空调设计指南（P63）可以得到室内空气温度在16-24℃范围内[2]，在试验期间实际测得当时温度为 16℃，室外环境温度t0=10℃，排烟温度tpy低于烟气露点，150℃左右 [20]，tpy =165℃；3）热负荷：查相关锅炉设计手册得炉排单位面积热负荷经验值700~1050kW/m2 [3-8]，由于低温及燃料易燃尽时取上限，所以取qF= 1050 kW/m2；炉膛单位容积热负荷经验值235~350kW/m3 [3-8]，因为低温及燃料易燃尽时取取上限，所以取qV= 350 kW/m3；4）过量空气系数：炉门和进料槽漏风系数△α= 0.2；炉膛进口空气过量系数α1= 1.5，炉膛出口空气过量系数α2,= α1+△α= 1.7；5）热损失：固体未完全燃烧损失q4=3.56%，CO未完全燃烧损失q3=2.5%，侧壁散发到室内的热量q5=0%；6）大气压力P=1atm总结以上数据绘制成下表1表1 直燃锅炉主要设计参数序号主要设计参数符号参数来源数值单位燃料参数1 燃料种类给定玉米桔杆2 燃料颗粒大小s 燃料测定 8 mm3 燃料颗粒自然堆积密度s 燃料测定 554.7 kg/m34 灰渣自然堆积密度ash 燃料测定 1200 kg/m35 收到基碳含量 Car 燃料元素分析仪测定 44.92 %6 收到基氢含量 Har 燃料元素分析仪测定 5.77 %7 收到基氮含量 Nar 燃料元素分析仪测定 0.98 %8 收到基硫含量 Sar 燃料元素分析仪测定 0.21 %9 收到基氧含量 Oar 燃料元素分析仪测定 31.26 %10 收到基水分含量 Mar 燃料工业分析仪测定 9.15 %11 收到基挥发分含量 Var 燃料工业分析仪测定 75.58 %12 收到基固定炭含量 Far 燃料工业分析仪测定 7.56 %13 收到基灰分含量 Aar 燃料工业分析仪测定 7.71 %14 收到基净发热量 qnet,ar 氧弹式量热仪测定 15132 kJ/kg直燃锅炉参数15 功率 W 10 kW16 温度 thot,2 30-50℃，不超过70℃ [1] 50 ℃17 室内空气温度 thot,1 在16-24℃范围内选取 [2] 16 ℃18 炉排单位面积热负荷 qF 经验值700~1050kW/m2 [3-8] 1050kW/m2低温及燃料易燃尽时取上限19 炉膛单位容积热负荷 qV 经验值235~350kW/m3 [3-8] 350 kW/m3低温及燃料易燃尽时取取上限20 炉门和进料槽漏风系数△α参照文献[9]选取 0.221 炉膛出口空气过量系数α2 α1+△α 1.722 炉膛进口空气过量系数α1 参考文献[10-13] 1.523 固体未完全燃烧损失 q4 参考文献[14-16] 3.56 %24 CO未完全燃烧损失 q3 参照文献[14-16]选取 2.5 %25 侧壁散发到室内的热量 q5 参考文献 [17-19] 0 %26 室外环境温度 t0 给定 10 ℃27 排烟温度 tpy 低于烟气露点，150℃左右 [20] 165 ℃28 压力 P 给定 1 atm3.4烟气量的计算（1）二氧化物量vRO2二氧化物是指烟气中的量，其计算如下：vRO2=0.01866(Car+0.375Sar)=0.01866（44.92+0.375×0.21）=0.839676675Nm3/kg（2）理论空气量va,0理论空气量是指每千克固体、液体燃料或每标准立方米气体燃料在化学当量比之下完全燃烧所需的空气量。
生物质锅炉烟气焓值
生物质锅炉烟气焓值烟气焓值是衡量燃烧产物能量利用程度的重要指标之一。
对于生物质锅炉来说，烟气焓值的高低直接影响着燃烧效率和能源利用效果。
本文将从生物质锅炉烟气的特点、烟气焓值的计算方法以及影响烟气焓值的因素等方面进行探讨。
一、生物质锅炉烟气的特点生物质锅炉燃烧时产生的烟气具有一些独特的特点。
首先，生物质燃烧产生的烟气中含有大量的水蒸气。
由于生物质的含水率较高，燃烧过程中水分会被释放出来，形成水蒸气。
其次，烟气中含有大量的固体颗粒物，如灰分和未完全燃烧的生物质颗粒。
这些颗粒物会影响烟气的传热性能和流动性。
此外，生物质烟气中还含有一定的有机物和气态污染物，如二氧化碳、一氧化碳和氮氧化物等。
二、烟气焓值的计算方法烟气焓值是指单位质量烟气所具有的能量。
在生物质锅炉中，烟气焓值的计算可以通过以下公式得到：烟气焓值 = 平均温度 * 每单位质量的烟气比热容其中，平均温度是指烟气在锅炉出口处的平均温度，烟气比热容是指单位质量烟气升高1度所需要的能量。
根据烟气的组分和温度，可以通过查阅相关数据表或使用烟气分析仪器进行测量，得到烟气比热容的数值。
三、影响烟气焓值的因素生物质锅炉烟气焓值受多种因素的影响。
首先，生物质的种类和含水率直接影响着烟气的热值。
一般来说，含水率较高的生物质其热值较低，因为水分会带走一部分热量。
其次，燃烧过程中的空气过剩系数也会对烟气焓值产生影响。
过高的空气过剩系数会导致烟气中氧气含量较高，进而降低烟气的热值。
此外，生物质锅炉的燃烧温度和燃烧时间也会对烟气焓值产生影响。
较高的燃烧温度和充足的燃烧时间能够使生物质充分燃烧，提高烟气的热值。
四、提高烟气焓值的方法为了提高生物质锅炉烟气的焓值，可以采取一些措施。
首先，选择低含水率的生物质作为燃料，可以减少水分带走的热量。
其次，合理控制空气过剩系数，避免过高的氧气含量。
此外，优化燃烧工艺，提高燃烧温度和延长燃烧时间，能够使生物质充分燃烧，提高烟气的热值。
生物质锅炉热力计算书汇编
结果 48 10.34 540 210 5 35 127
二、燃料特性 序 号 名称 1 碳 2 氢 3 氧 4 氮 5 硫 6 水分 7 灰分 Nar Sar Mar Aar QarD Qar,net
单位 % % % % % % % KJ/kg KJ/kg
∑(3)+(5)+( 7)
(с∂)a kJ/m
3
kJ/m3 V0N2(с∂)N2 （标）
kJ/kg
（标）
1 温度 100 200 300 400 500 600 700 800
2 CO2 170 358 559 772 994 1225 1462 1705
3 122.5175015 258.0074442 402.8663724 556.3735948 716.3670379 882.8467016 1053.650512 1228.77847
一、48t 生物质锅炉热力计算 序 符号 号 名称 1 锅炉蒸发量 D 过热蒸汽压 2 Psh.s 力 过热蒸汽温 3 tsh.s 度 4 tf.w 给水温度 5 6 7 锅炉排污率 冷空气温度 排烟温度 ρb.w tl.a ∂ex
单位 kg/h Mpa ℃ ℃ % ℃ ℃
计算公式及数据来源 设计给出 设计给出 设计给出 设计给出 设计给出 设计给出 设计给出
计算公式及数据来源 设计给出 设计给出 设计给出 设计给出 设计给出 设计给出 设计给出 339Car+1030Har+109 （Sar-Oar） -25.12Mar 设计给出
结果 38.572 4.834 34.897 0.426 0.134 6.137 15 14111.59956 14290 出口处的
V0N2 =
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7.2 废气污染环境影响评价
7.2.1 整改后项目大气污染源情况
本项目锅炉整改后，使用生物质颗粒燃料为锅炉燃料，燃料技术参数见表7.2-1，生物质颗粒燃料年用量为800吨。
根据《第一次全国污染源普查工业污染源产排污系数手册》（第十册），生物质锅炉废气产生量为6240.28Nm3/吨原料，SO2为17S kg/吨原料，烟尘为37.6 kg/吨原料，氮氧化物为1.02 kg/吨原料。
参考燃同种燃料的数据可知，生物质成型燃料的锅炉烟气排放系数以及SO2、NO2的产物系数如下：
①烟气排放系数：V＝6240.28 Nm3/t-燃料。
②SO2产污系数：GSO2=17S=1.7 kg/t-燃料（S含硫率，取0.05%）
③NOx产污系数：GNOx=1.02 kg/t-燃料
④烟尘产污系数：Gd= 37.6 kg/t-燃料。
根据污染物浓度的计算公式：
C= G / W烟气
式中：C—污染物的产生浓度（mg/Nm3）；
W烟气—锅炉烟气量（Nm3/t）
G—污染源的产生量（mg/t）
可以计算出锅炉烟气产生量约为499.22万m3，SO2、NOx、烟尘的产生浓度分别为27.5mg/Nm3、163mg/Nm3、6025mg/Nm3；SO2、NOx、烟尘年产生量分别为1.36吨、0.816吨、30.08吨。
锅炉烟气处理措施采用水膜除尘方式，处理后烟尘排放系数为4.89 kg/t-燃料，则烟尘排放量为 3.91t/a。
因此，采用处理措施后SO2、NOx、烟尘的排放浓度分别为27.5mg/Nm3、163mg/Nm3、783.22mg/Nm3，SO2、NOx、烟尘排放量分别为1.36吨、0.816吨、3.91吨。
由上表可知，项目燃气锅炉烟气中NOx和烟尘浓度满足《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-2001）二类区第Ⅱ时段的燃气锅炉标准限值。
因此无需采取处理措施便可能实现达标排放。
7.2.2 整改后废气污染环境影响评价
项目整改后，改换使用燃气锅炉，采用天然气作为燃料。
烟气经原有的12m高烟囱排入大气。
采用天然气作为燃料，其NOx、SO2和烟尘排放浓度符合《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-2001）第Ⅱ时段的标准限值，烟气可将不采用任何治理措施。