贵州大学锅炉原理PPT 3章燃烧计算和热平衡计算

热能与动力工程
（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
V
o N2
22.4 N y Ny o 0.79V 0.79V 0.8 Nm3 / kg 28 100 100
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
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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
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例题3 - 1
第五节 空气、烟气焓及焓温表
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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。
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 V Vk k o Vk V V
1 V 1 Vk
(1)
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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)
二、实际供给空气量及过量空气系数
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
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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？
3-2
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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
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)
VSO2＝VSO2 / Vgy ……..
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烟气分析
分析设备：奥氏分析仪
顺序：RO2、O2、CO
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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
rRO2
VCO2 VSO2 Vy

VRO2 Vy
pRO2 rRO2 p
（二）水蒸气容积份额及分压力
※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
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（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 C y 0.375S y 1.866( ) Nm3 / kg 100
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“漏风系数”的定义 漏风系数的表达式及其确定方法：

Vlf V
o
(3 - 46)
某级受热面的漏风系数，可以根据烟气分析结果，利用以下 公式进行计算。
Vk Vk o o V V 1 21 21 1 21 21 O2 21 O2 21 O 2 21 O2 或
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
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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
rH 2O
VH 2O Vy
pH 2O rH 2热能与动力工程 Op
（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， 简称飞灰份额，可查表 4 1 。
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
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三、运行锅炉的烟气分、N2
CO2＋SO2＋O2＋CO+N2=100%
其中：CO2＝VCO2 / Vgy
max 1 RO max RO 1 max 2 2 RO 2 CO2 CO2 CO2 CO 2
Vlf
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在完全燃烧时，测得某 煤粉炉低温级对 3.93%；出口烟气中的 流过热器进口烟气中的 氧量O2 4.6%；求此级对流过热器的 氧量O2 漏风系数 gr。 解： 根据式（3 73）可得 1 1 gr 21 21 O2 21 O2 1 1 21 0.05 21 - 4.6 21 3.93 计算结果 gr 0.05 0.03 （由表3 2查得），表明漏 风比较严重，应采取措 施减少漏风，以保证锅 炉安全经 济运行。
（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
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或者
Vy Vgy VH 2O
o o Vgy VRO2 VN 2 VO2 VRO2 VN ( 1 ) V 2
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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
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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
Vy VCO2 VSO2 VN2 VH2O VO2 Nm3 / kg
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⑶当≥1且不完全燃烧时，烟气由CO2、SO2、CO、O2 、 N2 和H2O组成，其容积为
Vy VCO2 VSO2 VN2 VH2O VO2 VCO Nm / kg
3
二、根据燃烧化学反应计算烟气容积
第三章 锅炉物质平衡和热平衡
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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 表示：Vo ，Nm3/kg 推导：以碳的完全燃烧为例 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、漏风系数的计算 ※锅炉的通风方式：
（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。
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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！！
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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)
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第四节 根据烟气成分求过量空气系数及烟气焓