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第四章 燃烧过程的物质平衡和锅炉热平衡

第四章 燃烧过程的物质平衡和锅炉热平衡. 第一节 燃烧过程的物质平衡 一、燃烧计算的物理模型 1.以1 kg 燃料为计算基础; 2.所有气体均视为理想气体（22.4 Nm 3 /kmol）; 3. 假定完全燃烧; 4.略去空气中的稀有成分,认为空气只由 N 2 和 O 2 组成,且 N 2 和 O 2 的容积比为79:21。 5.空气中的水蒸汽计算：1 kg 干空气中有10 g 水蒸汽，或每1 Nm3 干空气中有水蒸汽0.0161 Nm3 水蒸汽. 第一节 燃烧过程的物质平衡. 二、理论空气量

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第四章 燃烧过程的物质平衡和锅炉热平衡

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  1. 第四章 燃烧过程的物质平衡和锅炉热平衡 第一节 燃烧过程的物质平衡 一、燃烧计算的物理模型 1.以1kg燃料为计算基础; 2.所有气体均视为理想气体（22.4Nm3/kmol）; 3.假定完全燃烧; 4.略去空气中的稀有成分,认为空气只由N2和O2组成,且N2和O2的容积比为79:21。 5.空气中的水蒸汽计算：1kg干空气中有10g水蒸汽，或每1Nm3干空气中有水蒸汽0.0161Nm3水蒸汽

  2. 第一节 燃烧过程的物质平衡 二、理论空气量 概念：1kg燃料完全燃烧所需要 的最低空气量〔Nm3/kg〕。

  3. 第一节 燃烧过程的物质平衡 三、实际空气量： 1.过量空气系数: 实际空气量与理论空气量的比值。 2.实际空气量: V=αV0 3.漏风系数: Δα=α"－α′

  4. 第二节燃烧产物计算和测定 一、完全燃烧时燃烧产物的计算(α＝1，或烟气中无剩余氧存在) 1.理论烟气量: 概念：供应燃料理论空气量,燃料完全燃烧,所产生的烟气容积称为理论烟气量。 理论烟气量推导：

  5. 第二节燃烧产物计算和测定

  6. 第二节燃烧产物计算和测定

  7. 二、不完全燃烧时燃烧产物的计算 • 不完全燃烧:烟气中含有CO、H2、H2S、CmHn等可燃气体。 • 判断是否完全燃烧的条件: 烟气中是否含有CO。 干烟气容积的计算: 式(4－32) 推导（见P77）:燃烧时CO2和CO的容积相同。

  8. 三、烟气分析及其应用(锅炉运行监督、测试) 1.烟气分析的目的:测锅炉反平衡效率、测量过量空气系数、监督RO2、O2的含量、检查锅炉漏风情况等。 2.烟气分析方法: 奥氏分析仪，色谱分析仪，氧化镐氧量计，红外光谱分析仪 电化学分析仪

  9. 3.奥氏烟气分析仪的工作原理 1）装置

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  11. 2)原理:利用不同的吸收剂吸收不同的气体成分。2)原理:利用不同的吸收剂吸收不同的气体成分。 氢氧化钾溶液(KOH)—RO2 焦性没食子酸溶液C6H3(OH)3—O2、RO2 氯氯化亚铜氨溶液Cu(NH3)2Cl—CO、O2 3)分析步骤:依次吸收。 4)为什么分析成分是干烟气成分？ 在实验压力下水蒸气处于饱和状态,成比例的被吸。

  12. 4 烟气分析的应用 1）计算干烟气容积Vgy——考虑有不完全燃烧产物CO生成 2）计算CO的含量(CO较难测,含量小)

  13. Kq4考虑固体不完全燃烧的修正系数 若不考虑固体不完全燃烧，得不完全燃烧方程式： 当完全燃烧时，CO=0 ，得完全燃烧方程式 由完全燃烧方程式得： 若 ＝1的情况下完全燃烧，即O2＝0，CO＝0，则烟气中三原子气体含量达到最大值，

  14. 3）计算过量空气系数 完全燃烧时： 不完全燃烧时： 若完全燃烧,且忽略β时,则得简化公式: 式(4－48, 4－49) RO2max—与燃料品种有关,见表4－1。

  15. 5 锅炉漏风系数 烟道沿程均有空气漏入，漏风系数定义为：

  16. 第三节 焓 温 表 定义：空气和烟气的焓都是指在等压条件下，将1kg燃料所需的空气量或所产生的烟气量从0度加热到t度（空气）或 度（烟气）时所需的热量，单位kJ/kg燃料 注意：在锅炉中焓与热量在数值上相等,单位相同,即可以利用计算热量的方法来计算热焓,例如, 气体的焓: I=VCvt Cv—平均定压容积比热。 固体的焓: I=mCmt Cm—平均定压质量比热。

  17. 一、空气的焓： 1.理论空气的焓: I0k=V0(ct)k, kj/kg 式(4-53) 2.实际空气的焓: Ik=αI0k=αV0(ct)k, kJ/kg 式(4-54) 二、烟气的焓： 1.锅炉设计时烟气焓的计算: Iy=I0y+(α-1)I0k+Ifh kJ/kg 式(4-55) 式中,理论烟气的焓: 飞 灰 的 焓

  18. 第四节 锅炉热平衡 一、锅炉热平衡方程式 Qr ＝ Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6 kJ/kg (4－64) 式中, Qr—锅炉的输入热量, kj/kg Q1—锅炉有效利用热, kj/kg Q2—排烟热损失, kj/kg Q3—气体不完全燃烧热损失(机械未完全燃烧热损失) , kj/kg Q4—固体不完全燃烧热损失(化学未完全燃烧热损失) , kj/kg Q5—散热损失, kj/kg Q6—灰渣不完全燃烧热损失(燃煤锅炉) , kj/kg q1+q2+q3+q4+q5+q6=100

  19. 二、锅炉输入热量Qr Qr= Qar.net+ir+Qwr+Qzq式(4－66) 式中, Qar.net—收到基低位发热量, kj/kg; ir—燃料的物理显热,kj/kg; 见式(4－67)、(4－68) Qwr—外来热源加热空气时,kj/kg; 见式(4－70) Qzq—蒸汽雾化重油带入的热量kj/kg; 见式(4－71) ★近似计算（燃煤锅炉）: Qr ≈Qar.net

  20. 三、锅炉有效利用热Q1 式中, B—燃料消耗量, kg/s Dgr—过热蒸汽的流量, kg/s; Dzr—再热蒸汽的流量, kg/s;Dzy—自用蒸汽的流量, kg/s; Dpw—连续排污量,kg/s; i”gr—过热蒸汽出口焓, kj/kg igs—给水的焓, kj/kg; i``zr—再热蒸汽出口焓, kj/kg i`zr—再热蒸汽人口焓, kj/kg; izy—自用蒸汽的焓, kj/kg ★空气预热器出口热风带入锅炉的热量,属于热量内循环, 不计入Q1

  21. 四、各项热损失： 1. 固体不完全燃烧热损失q4 (1) q4的计算(运行、测试) ★利用灰平衡法测试、计算q4： 流化床锅炉:

  22. 煤粉炉: (2) q4的选取(锅炉设计时):按标准选取。 (3) 影响q4主要因素： 燃料性质，燃烧方式，炉膛形式和结构，燃烧器设计和布置、炉膛温度、锅炉负荷、运行水平、燃料在炉内的停留时间和与空气的混合情况

  23. 2.气体不完全燃烧热损失： (1) q3的计算(运行、测试) (2) q3的选取(锅炉设计时):按标准选取。 (3) 影响q3的主要因素 燃料性质、炉膛过量空气系数、燃烧器结构和布置、炉膛温度和炉内空气动力工况

  24. 3. 排烟热损失： q2=(Ipy-αpyI0lk)(100-q4)/Qr 影响因素：排烟温度、排烟量 4. 散热损失： q5,ed=5.82(Ded)0.38 影响因素：锅炉表面积大小、外表面温度、锅炉负荷、环境温度 5. 其他热损失（灰渣物理热损失）

  25. 五、锅炉热效率 正平衡法热效率 ηgl=Q1/Qr×100， ％ （*） 反平衡法热效率 ηgl = 100-q2+q3+q4+q5+q6 ％ 把Q1＝Q/B代入上式(*) 燃料消耗量: B=100 Q/(ηglQr) , kg/s 计算燃料消耗量 : Bj=B×(1-q4/100)

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