1、第三章第三章 燃燒產物和熱平衡燃燒產物和熱平衡n第一節 空氣量計算空氣量計算n第二節 煙氣量的計算煙氣量的計算n第三節 完全燃燒方程式完全燃燒方程式n第四節 根據煙氣分析確定過量空氣系數根據煙氣分析確定過量空氣系數n第五節 空氣與煙氣焓的計算空氣與煙氣焓的計算n第六節 鍋爐的熱平衡鍋爐的熱平衡一、鍋爐燃燒計算的前提一、鍋爐燃燒計算的前提1空氣量與煙氣量的計算均以1kg燃料的收到基為基礎；2空氣和煙氣的所有組成成分（包括水蒸汽，分壓很小），均可作理想氣體，每摩爾氣體在標準狀態的容積是22.4Nm3；3. 氣體容積計算的單位均為Nm3/kg。二、計算原則二、計算原則n燃料完全燃燒n所需理論空氣量，

2、由燃料中各個可燃元素在燃燒時所需空氣量相加而得。理論空氣量（氧氣量）理論空氣量（氧氣量）n1kg(或或1m3)燃料完全燃燒時所需的最低限度燃料完全燃燒時所需的最低限度的空氣量（空氣中的氧無剩余）成為理論空氣的空氣量（空氣中的氧無剩余）成為理論空氣量。量。n組成組成n碳燃燒消耗的氧氣量 n氫燃燒消耗的氧氣量 n硫燃燒消耗的氧氣量n燃料本身的氧量碳燃燒消耗的氧氣量322124.2214.2212NmkgCOOC3100866. 1100124 .22NmCCarar氫燃燒消耗的氧氣量322244 .2214 .22422NmkgOHOH310056. 510044 .22NmHHarar硫燃燒消耗

3、的氧氣量322324 .2214 .2232NmkgSOOS31007 . 0100324 .22NmSSarar燃料本身的氧量31007 . 0100324 .22NmOOarar1kg燃料完全燃燒所需的氧量301007 . 01007 . 010055. 5100866. 12NmOSHCVararararO1kg 燃料完全燃燒所需的理論空氣量 300)(0333. 0265. 00889. 021. 012NmOSHCVVararararO實際空氣量n爐膛內的混合不可能絕對均勻，為保證完全燃燒，需多送一部分空氣，n定義過量空氣系數。0VVk負壓工作下的鍋爐，存在爐外的空氣漏入爐內的漏風0

4、VVk漏風系數要點n煙氣側：爐膛后直至排煙處，過量空氣系數逐漸增大，n煙氣側過量空氣系數，n存在一個最佳的過量空氣系數，通常用爐膛出口的過量空氣系數表示;n空氣側：由鍋爐送風機開始，均為正壓，n空氣側過量空氣系數;n逐漸減小，向外的漏風逐漸減少lgrlgrkysmgrsmpykykyky解釋以上各式的意義解釋以上各式的意義grkykyzfllkyzflkyl解釋以上各式的意義解釋以上各式的意義第三章第三章 燃燒產物和熱平衡燃燒產物和熱平衡n第一節第一節 空氣量計算空氣量計算n第二節 煙氣量的計算煙氣量的計算n第三節 完全燃燒方程式完全燃燒方程式n第四節 根據煙氣分析確定過量空氣系數根據煙氣分析

5、確定過量空氣系數n第五節 空氣與煙氣焓的計算空氣與煙氣焓的計算n第六節 鍋爐的熱平衡鍋爐的熱平衡一、煙氣的組成n當1kg煤完全燃燒時，煙氣的組成成分為VyVy0VRO2V0N2V0H2O(-1)V0標米干空氣的濕空氣/公斤煙氣量的表示方法kgNmVVVVVVOHONSOCOy/322222kgNmVVVOHgyy/32kgNmVVVVVOHyy/) 1(30020002222OHNSOCOyVVVVVVOHV2過量空氣帶入的水蒸汽0yV理論上燃燒所生成的煙氣，不隨過量空氣系數而變。二、理論煙氣量n計算理論煙氣量中的各項氣體的容積1、三原子氣體煙氣量2、理論氮氣量3、理論水蒸汽量222SOCOR

6、OVVV02NV02OHV0002222OHNSOCOyVVVVV1、三原子氣體煙氣量222SOCOROVVV4 .2232100866. 1100324 .224 .2212100866. 1100124 .222222ararararSSSOOSCCCOOC1007 . 0100866. 12ARarROSCV2、理論氮氣量0079. 0100284 .222VNVarN0079. 01008 . 02VNVarN3、理論水蒸汽量（1）由煤中的水分（2）煤中氫元素轉換的水分（3）由理論空氣量V0帶入的水分，即相對于每kg燃煤帶入的 水蒸汽容積 0.0161dV0 Nm3/kg d 每公斤干

7、空氣的含濕量，10kg/kg;ararMM0124. 0100184 .22ararHH111. 0100224 .222不考慮過量空氣中水蒸汽的容積n理論煙氣量whararHGVHMV24. 10161. 0111. 00124. 000020002222OHNSOCOyVVVVV三、過量空氣中的水蒸汽容積0000) 1(0161. 0) 1(00161. 0222VVdVVVOHOHVH四、實際煙氣量000) 1(0161. 0) 1(VVVVyy00) 1(0161. 1VVVyyOHgyyVVV2五、三原子氣體的容積份額n在輻射換熱計算中，三原子氣體RO2，H2O均參與輻射換熱。n三原

8、子氣體的容積份額222ROyROROpVVrOHyOHOHpVVr222immiVpVp六、煙氣中的飛灰濃度n對輻射換熱有較大的作用，即每kg煙氣中飛灰的質量。naf h煙 氣 攜 帶 出 爐 膛 的 飛 灰 占 總 灰 量 的 份 額（0.850.95）。n飛灰濃度kgkgGaAyfhar/100第三章第三章 燃燒產物和熱平衡燃燒產物和熱平衡n第一節第一節 空氣量計算空氣量計算n第二節 煙氣量的計算煙氣量的計算n第三節第三節 完全燃燒方程式完全燃燒方程式n第四節 根據煙氣分析確定過量空氣系數根據煙氣分析確定過量空氣系數n第五節 空氣與煙氣焓的計算空氣與煙氣焓的計算n第六節 鍋爐的熱平衡鍋爐的

9、熱平衡原理n在燃料與空氣完全燃燒的條件下， 燃燒煙氣產物中的RO2和O2與燃料的元素分析成分之間必然存在一定的關系。n完全燃燒方程反映其間內在關系。一、推導過程n由煙氣分析的結果（均為干煙氣成分）%10022gyROVVRO%10022gyOVVO%10022gyNVVN100222NORO二、完全燃燒方程表達式燃料特性系數22)1 (21ROOarararararROarSCNOHVVN375. 0038. 0126. 035. 279. 079. 01008 . 021. 020討論n煙氣中三原子氣體的最大百分比含量:由完全燃燒方程得： 當送入理論空氣量，且完全燃燒時，12122ORO12

10、1)(max2RO基本常識n在燃煤的條件下，通常，%19142RO%422ORO2O2三、不完全燃燒方程n在不完全燃燒的條件下，且認為僅存在CO， 將滿足如下方程:n由不完全燃燒方程，可以干煙氣中CO的含量)(605. 021222COROCOORO605. 0)()21(222OROROCO第三章第三章 燃燒產物和熱平衡燃燒產物和熱平衡n第一節 空氣量計算空氣量計算n第二節 煙氣量的計算煙氣量的計算n第三節 完全燃燒方程式完全燃燒方程式n第四節 根據煙氣分析確定過量空氣系數根據煙氣分析確定過量空氣系數n第五節 空氣與煙氣焓的計算空氣與煙氣焓的計算n第六節 鍋爐的熱平衡鍋爐的熱平衡第四節 根據

11、煙氣分析確定過量空氣系數根據煙氣分析確定過量空氣系數一、煙氣分析的目的煙氣分析的目的二、過量空氣系數的推導過量空氣系數的推導三、煙氣分析的手段煙氣分析的手段一、煙氣分析的目的n對于一臺正在運行中的鍋爐，如何知道實際送入鍋爐的空氣量？如何知道空氣量是否合適？鍋爐燃燒調整是否合理？n答案：通過實時、在線監測鍋爐過量空氣系數。n爐膛出口及煙道各處的過量空氣系數？煙氣分析測出某處的煙氣成分，再由過量空氣系數的計算式算出。二、過量空氣系數的推導由鍋爐過量空氣系數的定義出發推導完全燃燒的情況下，與煙氣成分之間的關系：KggkkkVVVVVVV1107979. 079. 01008 . 079. 02222

12、NVVNVVVgyNarNairNk2121. 022OVVVgyOg)(100792121222OROO鍋爐空氣系數的不同表達式（a）完全燃燒；（b）Nar可被忽略再略去2max2)(RORO22121O)(100792121222OROO測定煙氣中的O2，即可計算得到過量空氣系數n廣泛采用22121O測定煙氣中的RO2，也可計算得到過量空氣系數用的較少2max2)(RORO 煙氣成分隨過量空氣系數的變化21CO2%，O2%O2CO2三、煙氣分析n煙氣分析手段：吸收劑吸收燃燒吸收色譜分析化學方法導熱性導磁性導電性光學性物理方法煙氣成分分析儀煤質元素分析儀煤質元素分析儀n各種分析設備均已經商業

13、化。電廠均要求上煙氣在線監測系統，EMS。n在燃燒正常的情況下，煤粉爐爐膛出口煙氣中的主要成分含量范圍：RO2=1416%；O2=25%第三章第三章 燃燒產物和熱平衡燃燒產物和熱平衡n第一節 空氣量計算空氣量計算n第二節 煙氣量的計算煙氣量的計算n第三節 完全燃燒方程式完全燃燒方程式n第四節 根據煙氣分析確定過量空氣系數根據煙氣分析確定過量空氣系數n第五節 空氣與煙氣焓的計算空氣與煙氣焓的計算n第六節 鍋爐的熱平衡鍋爐的熱平衡第五節 空氣與煙氣焓的計算空氣與煙氣焓的計算一、焓值的概念與計算n描述流動介質進行能量交換的關系時，焓是最有用和有效的；n單位質量的物質所含的全部熱能，僅與狀態有關，而與

14、途徑 無關；n實際計算中需要知道燃燒產物（常壓）的溫度與焓值間的關系；n水蒸汽則需要根據溫度和壓力來求得焓值；n前人均已經制成表格、圖線或程序。二、空氣、煙氣焓值的定義n相應于1公斤收到基燃料的空氣（或煙氣），由溫度0加熱到所需要的熱量，稱為空氣的焓或煙氣的焓。n單位：kJ/kg，kcal/kg三、空氣焓的計算 為每標準立方米干空氣連同其相應的水蒸汽在溫度時的焓，kJ/Nm3，可以查表得到。n每公斤空氣含有10克水。kc )()ookkkIIVc四、煙氣焓的計算n1. 煙氣的組成VyVy0VRO2V0N2V0H2O(-1)V0標米干空氣的濕空氣/公斤2煙氣焓的組成n熱力學：混合氣體的焓等于各組

15、成氣體焓的和，外加灰分的焓。hfharkyycaAcVII)(100)() 1(00IyIy0IRO2= VRO2I0N2= V0N2I0H2O= V0H2O(-1)I0=(-1)V0Ifh 3理論煙氣焓 1m3的成分在溫度時的焓值，查表。OHOHNNROROycVcVcVI22)()()(0202220ic )(4. 飛灰熱焓值IfhhfharcaA)(1004煙焓表n通過燃燒產物的焓值的計算，列出焓值與溫度對應的 表格（編程計算），是鍋爐熱力計算的基礎：),(fIy第六節 鍋爐的熱平衡鍋爐的熱平衡n燃料的化學能轉變為蒸汽的熱能，一定存在有效利用熱和損失的熱量。一、熱平衡的定義n送入鍋爐的燃

16、料擁有熱量等于鍋爐的有效輸出熱量加上各項熱損失。n目的：確定鍋爐有效利用熱，各項熱損失，鍋爐熱效率，燃料消耗量，運行水平，原因及改進措施，新產品的鑒定等。n方法：通過鍋爐機組的熱平衡試驗。n現代電站鍋爐的效率為90%左右，容量越大、效率越高。二、熱平衡方程式n相應于每公斤固體及液體燃料：kJ/kg （美國ASME以每磅燃料的發熱量，德國以單位時間內所用燃料的發熱量，kJ/s）654321QQQQQQQrrQ送入鍋爐的熱量；1Q有效利用熱；2Q排煙熱損失；3Q化學不完全燃燒損失；4Q機械不完全燃燒損失；5Q散熱損失；6Q其它熱損失。熱平衡的另一種表示式n通常用送入熱量的百分比來表示：654321

17、%100qqqqqq.%,10011rQQq三、鍋爐的熱效率n正平衡表達式：n反平衡表達式：rrglBQQQQq%10011%)(10065432qqqqqgl本節以下內容的目的計算各項熱損失、鍋爐熱效率和鍋爐燃煤量B654321QQQQQQQr四、送入鍋爐的熱量whwrkrpnetarrQQiQQ,五、機械不完全燃燒損失q4n 灰渣中未燃燒或未燃盡的碳粒引起的損失；n n 未燃盡碳粒隨煙氣排出爐外而引起的熱損失fhlzQQQ444lzQ4fhQ4機械不完全燃熱損失計算n原則：灰渣及飛灰中的含碳量與碳的發熱量的乘積的總和n定義：灰渣中含碳的重量百分比為： ，灰渣量：飛灰中含碳的重量百分比為：

18、，飛灰量：%lzChkgGlz/hkgGfh/%fhCn每小時所損失的可燃物重量n每小時損失的熱量n折算到每公斤燃料所損失的熱量：hkgCGCGfhfhlzlz/100100hkcalCGCGfhfhlzlz/)100100(7830kgkcalCGCGBQfhfhlzlz/)100100(3 .784lzG可知，fhlzCC ,可以取樣測得，fhG最不易測得灰平衡n進入鍋爐的總灰量等于排出鍋爐的灰渣、飛灰中的灰分的總和n定義100100100100100fhfhlzlzarCGCGABarfhfharlzlzBACGBACG)100()100(1%1fhlzaa arlzlzlzBACGa)

19、100(arfhfhfhBACGa)100()100100(3 .784fhfhfhlzlzlzarCCaCCaAQ%10044rQQq討論n在鍋爐運行中， 可以取樣測得，n 可以查表，或做灰平衡實驗得到n鍋爐的設計中，根據燃料的種類及燃燒方式直接選用：0.55%n大小取決于：燃料的種類（揮發份與灰分等），煤粉的細度，過量空氣系數，爐膛的結構（決定了停留時間），鍋爐的運行方式，爐膛的溫度（負荷）等4qfhlzCC ,fhlzaa , 對空氣量和煙氣量的影響n假定送入鍋爐的燃煤量B中，有 的燃料根本沒有燃燒，即沒有產生煙氣量，也不需要空氣量；n實際上參加燃燒的不是實際送入的燃料量B，而是計算燃料

20、量Bj ；n熱平衡計算用實際燃料量B，計算空氣量和煙氣量時用Bj ；4q)100(4Bq10010010044qBqBBBj六、化學不完全燃燒損失n由于鍋爐排煙中CO，H2，CH4等可燃氣體的存在，所引起的熱損失。n每公斤燃料所損失的熱量為各可燃氣體的容積與各自的容積發熱量乘積的總和。100100)(444223qQVQVQVQCHCHHHCOCOn一般僅計入CO，其它忽略，發熱量，3020，kcal/Nm3，12600 kJ/Nm3.100gyCOVCOV100100.).2 .30(43qCOVQgyCOROSCVarargy2375. 0866. 1).%.100(235.56375. 043qCOROCOQSCqrarar討論n電站鍋爐可燃氣體很小；n對煤粉爐： =0；n氣體或液體燃料爐： =0.5；n層燃爐： =0.51.03q3q3q3q七、排煙損失n由于排出鍋爐的煙氣