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第三章 燃烧产物和热平衡

第三章 燃烧产物和热平衡. 第一节 空气量计算 第二节 烟气量的计算 第三节 完全燃烧方程式 第四节 根据烟气分析确定过量空气系数 第五节 空气与烟气焓的计算 第六节 锅炉的热平衡. 一、锅炉燃烧计算的前提. 1 ．空气量与烟气量的计算均以 1kg 燃料的收到基为基础； 2 ．空气和烟气的所有组成成分（包括水蒸汽，分压很小），均可作理想气体，每摩尔气体在标准状态的容积是 22.4Nm 3 ； 3. 气体容积计算的单位均为 Nm 3 /kg 。. 二、计算原则. 燃料完全燃烧 所需理论空气量，由燃料中各个可燃元素在燃烧时所需空气量相加而得。.

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第三章 燃烧产物和热平衡

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  1. 第三章 燃烧产物和热平衡 • 第一节 空气量计算 • 第二节 烟气量的计算 • 第三节 完全燃烧方程式 • 第四节 根据烟气分析确定过量空气系数 • 第五节 空气与烟气焓的计算 • 第六节 锅炉的热平衡

  2. 一、锅炉燃烧计算的前提 1．空气量与烟气量的计算均以1kg燃料的收到基为基础； 2．空气和烟气的所有组成成分（包括水蒸汽，分压很小），均可作理想气体，每摩尔气体在标准状态的容积是22.4Nm3； 3. 气体容积计算的单位均为Nm3/kg。

  3. 二、计算原则 • 燃料完全燃烧 • 所需理论空气量，由燃料中各个可燃元素在燃烧时所需空气量相加而得。

  4. 理论空气量（氧气量） • 1kg(或1m3)燃料完全燃烧时所需的最低限度的空气量（空气中的氧无剩余）成为理论空气量。 • 组成 • 碳燃烧消耗的氧气量 • 氢燃烧消耗的氧气量 • 硫燃烧消耗的氧气量 • 燃料本身的氧量

  5. 碳燃烧消耗的氧气量

  6. 氢燃烧消耗的氧气量

  7. 硫燃烧消耗的氧气量

  8. 燃料本身的氧量

  9. 1kg燃料完全燃烧所需的氧量

  10. 实际空气量 • 炉膛内的混合不可能绝对均匀，为保证完全燃烧，需多送一部分空气， • 定义过量空气系数。

  11. 负压工作下的锅炉，存在炉外的空气漏入炉内的漏风负压工作下的锅炉，存在炉外的空气漏入炉内的漏风 漏风系数

  12. 要点 • 烟气侧：炉膛后直至排烟处，过量空气系数逐渐增大， • 烟气侧过量空气系数α， • 存在一个最佳的过量空气系数，通常用炉膛出口的过量空气系数表示; • 空气侧：由锅炉送风机开始，均为正压， • 空气侧过量空气系数β; • β逐渐减小，向外的漏风逐渐减少

  13. 解释以上各式的意义

  14. 解释以上各式的意义

  15. 第三章 燃烧产物和热平衡 • 第一节 空气量计算 • 第二节 烟气量的计算 • 第三节 完全燃烧方程式 • 第四节 根据烟气分析确定过量空气系数 • 第五节 空气与烟气焓的计算 • 第六节 锅炉的热平衡

  16. VRO2 Vy0 V0N2 Vy V0H2O (α-1)V0标米干空气的湿空气/公斤 一、烟气的组成 • 当1kg煤完全燃烧时，烟气的组成成分为

  17. 烟气量的表示方法

  18. 二、理论烟气量 • 计算理论烟气量中的各项气体的容积 1、三原子气体烟气量 2、理论氮气量 3、理论水蒸汽量

  19. 1、三原子气体烟气量

  20. 2、理论氮气量

  21. 3、理论水蒸汽量 （1）由煤中的水分 （2）煤中氢元素转换的水分 （3）由理论空气量V0带入的水分，即相对于每kg燃煤带入的 水蒸汽容积 0.0161dV0 Nm3/kg d ——每公斤干空气的含湿量，10kg/kg;

  22. 不考虑过量空气中水蒸汽的容积 • 理论烟气量

  23. 三、过量空气中的水蒸汽容积

  24. 四、实际烟气量

  25. 五、三原子气体的容积份额 • 在辐射换热计算中，三原子气体RO2，H2O均参与辐射换热。 • 三原子气体的容积份额

  26. 六、烟气中的飞灰浓度 • 对辐射换热有较大的作用，即每kg烟气中飞灰的质量。 • afh—烟气携带出炉膛的飞灰占总灰量的份额（0.85~0.95）。 • 飞灰浓度

  27. 第三章 燃烧产物和热平衡 • 第一节 空气量计算 • 第二节 烟气量的计算 • 第三节 完全燃烧方程式 • 第四节 根据烟气分析确定过量空气系数 • 第五节 空气与烟气焓的计算 • 第六节 锅炉的热平衡

  28. 原理 • 在燃料与空气完全燃烧的条件下， 燃烧烟气产物中的RO2和O2与燃料的元素分析成分之间必然存在一定的关系。 • 完全燃烧方程反映其间内在关系。

  29. 一、推导过程 • 由烟气分析的结果（均为干烟气成分）

  30. 二、完全燃烧方程表达式 燃料特性系数

  31. 讨论 • 烟气中三原子气体的最大百分比含量: 由完全燃烧方程得： 当送入理论空气量，且完全燃烧时，

  32. RO2 O2 α 基本常识 • 在燃煤的条件下，通常，

  33. 三、不完全燃烧方程 • 在不完全燃烧的条件下，且认为仅存在CO， 将满足如下方程: • 由不完全燃烧方程，可以干烟气中CO的含量

  34. 第三章 燃烧产物和热平衡 • 第一节 空气量计算 • 第二节 烟气量的计算 • 第三节 完全燃烧方程式 • 第四节 根据烟气分析确定过量空气系数 • 第五节 空气与烟气焓的计算 • 第六节 锅炉的热平衡

  35. 第四节 根据烟气分析确定过量空气系数 一、烟气分析的目的 二、过量空气系数的推导 三、烟气分析的手段

  36. 一、烟气分析的目的 • 对于一台正在运行中的锅炉，如何知道实际送入锅炉的空气量？如何知道空气量是否合适？锅炉燃烧调整是否合理？ • 答案：通过实时、在线监测锅炉过量空气系数。 • 炉膛出口及烟道各处的过量空气系数？烟气分析测出某处的烟气成分，再由过量空气系数的计算式算出。

  37. 二、过量空气系数的推导 由锅炉过量空气系数的定义出发推导 完全燃烧的情况下，α与烟气成分之间的关系：

  38. 锅炉空气系数的不同表达式 （a）完全燃烧；（b）Nar可被忽略 再略去β

  39. 测定烟气中的O2，即可计算得到过量空气系数α测定烟气中的O2，即可计算得到过量空气系数α • 广泛采用

  40. 测定烟气中的RO2，也可计算得到过量空气系数α测定烟气中的RO2，也可计算得到过量空气系数α 用的较少

  41. CO2%，O2% 21 CO2 O2 α 烟气成分随过量空气系数的变化

  42. 吸收剂吸收 导热性 化学方法 物理方法 导磁性 导电性 光学性 燃烧吸收 色谱分析 三、烟气分析 • 烟气分析手段：

  43. 烟气成分分析仪

  44. 煤质元素分析仪

  45. 各种分析设备均已经商业化。电厂均要求上烟气在线监测系统，EMS。各种分析设备均已经商业化。电厂均要求上烟气在线监测系统，EMS。 • 在燃烧正常的情况下，煤粉炉炉膛出口烟气中的主要成分含量范围： RO2=14~16%；O2=2~5%

  46. 第三章 燃烧产物和热平衡 • 第一节 空气量计算 • 第二节 烟气量的计算 • 第三节 完全燃烧方程式 • 第四节 根据烟气分析确定过量空气系数 • 第五节 空气与烟气焓的计算 • 第六节 锅炉的热平衡

  47. 第五节 空气与烟气焓的计算

  48. 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。

  49. 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

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