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1、 目的目的 燃料燃烧计算主要是计算燃料燃烧所需燃料燃烧计算主要是计算燃料燃烧所需燃料燃烧计算主要是计算燃料燃烧所需燃料燃烧计算主要是计算燃料燃烧所需空气量、燃烧生成的烟气量和烟气的热焓空气量、燃烧生成的烟气量和烟气的热焓空气量、燃烧生成的烟气量和烟气的热焓空气量、燃烧生成的烟气量和烟气的热焓等。等。等。等。概念概念燃料的燃烧燃料的燃烧燃料的燃烧燃料的燃烧是指燃料中的可燃元素与氧是指燃料中的可燃元素与氧是指燃料中的可燃元素与氧是指燃料中的可燃元素与氧气在高温条件下进行的强烈化学反应过程。气在高温条件下进行的强烈化学反应过程。气在高温条件下进行的强烈化学反应过程。气在高温条件下进行的强烈化学反应过
2、程。当烟气中不含可燃物质时称为当烟气中不含可燃物质时称为当烟气中不含可燃物质时称为当烟气中不含可燃物质时称为完全燃烧完全燃烧完全燃烧完全燃烧，否，否，否，否则称为则称为则称为则称为不完全燃烧不完全燃烧不完全燃烧不完全燃烧。第1页/共97页 在计算时假定：在计算时假定：1 1 1 1）空气和烟气的所有组成成分，包括水蒸）空气和烟气的所有组成成分，包括水蒸）空气和烟气的所有组成成分，包括水蒸）空气和烟气的所有组成成分，包括水蒸气都是理想气体，因此，气都是理想气体，因此，气都是理想气体，因此，气都是理想气体，因此，每一千摩尔气体在标每一千摩尔气体在标每一千摩尔气体在标每一千摩尔气体在标准状态下的容积
3、是准状态下的容积是准状态下的容积是准状态下的容积是22.41m22.41m22.41m22.41m3 3 3 3；2 2 2 2）所有空气和其它气体容积的计算单位都）所有空气和其它气体容积的计算单位都）所有空气和其它气体容积的计算单位都）所有空气和其它气体容积的计算单位都是是是是m m m m3 3 3 3，即以，即以，即以，即以0000一标准大气压（一标准大气压（一标准大气压（一标准大气压（0.1013MPa0.1013MPa0.1013MPa0.1013MPa）状态）状态）状态）状态下的立方米为单位。下的立方米为单位。下的立方米为单位。下的立方米为单位。第2页/共97页第一节第一节 燃烧过
4、程的化学反应燃烧过程的化学反应 煤的可燃燃烧成分：碳（煤的可燃燃烧成分：碳（煤的可燃燃烧成分：碳（煤的可燃燃烧成分：碳（C C C C）、氢（）、氢（）、氢（）、氢（H H H H）、硫（）、硫（）、硫（）、硫（S S S S）。）。）。）。1.1.碳的燃烧：碳的燃烧：C+OC+O2 2COCO2 212.1kgC+22.41m12.1kgC+22.41m3 3OO2 222.41m22.41m3 3COCO2 2 完全燃烧完全燃烧（反应方程式（反应方程式）：）：1kgC+1.866m1kgC+1.866m3 3OO2 21.866m1.866m3 3COCO2 21kg1kg收到基燃料中含有
5、收到基燃料中含有C Carar/100Kg,/100Kg,因而因而1Kg1Kg燃料中燃料中C C完全完全燃烧时需要燃烧时需要1.866Car/100m1.866Car/100m3 3第3页/共97页2C+O2C+O2 22CO2CO即即即即 ：1kgC+0.51.866m1kgC+0.51.866m3 3OO2 21.866m1.866m3 3COCO也即：每也即：每也即：每也即：每1kg1kg的的的的C C不完全燃烧需要不完全燃烧需要不完全燃烧需要不完全燃烧需要0.51.866m0.51.866m3 3的的的的OO2 2并产生并产生并产生并产生1.866m1.866m3 3的的的的COCO。
6、不完全燃烧：不完全燃烧：不完全燃烧：不完全燃烧：（反应方程式（反应方程式）2H 2H2 2+O+O2 22H2H2 2OO 即即：1kgH2+5.56m3O211.1m3H2O 也即：每也即：每1kg的的H燃烧需要燃烧需要5.56m3的的O2并产生并产生 11.1m3的的H2O。2.2.氢的燃烧氢的燃烧:（反应方程式）（反应方程式）第4页/共97页3 3 3 3、硫的燃烧：、硫的燃烧：、硫的燃烧：、硫的燃烧：（反应方程式）（反应方程式）（反应方程式）（反应方程式）S+OS+O2 2SOSO2 2 即即即即 ：1kgS+0.7m1kgS+0.7m3 3OO2 20.7m0.7m3 3SOSO2
7、2 也即：也即：也即：也即：每每每每1kg1kg的的的的S S燃烧需要燃烧需要燃烧需要燃烧需要0.7m0.7m3 3的的的的OO2 2并产并产并产并产 生生生生 0.7m0.7m3 3的的的的SOSO2 2。第5页/共97页第二节第二节 燃烧所需要的空气量燃烧所需要的空气量一、理论空气量一、理论空气量一、理论空气量一、理论空气量 概念：概念：1kg（或（或1m3）燃料完全燃烧而又无过剩氧）燃料完全燃烧而又无过剩氧存在时所需的空气量称为存在时所需的空气量称为理论空气量理论空气量，其代，其代表符号为表符号为V0。第6页/共97页 求理论空气量的一般过程：求理论空气量的一般过程：求理论空气量的一般过
8、程：求理论空气量的一般过程：1kg收到基燃料中收到基燃料中C、H、S的量（前已讲述）的量（前已讲述）C、H、S完全燃烧所需的完全燃烧所需的O2量量1kg燃料完全燃烧真正需要空气提供的燃料完全燃烧真正需要空气提供的O2量量1kg燃料燃烧所需的理论空气量燃料燃烧所需的理论空气量V0第7页/共97页 理论空气量：理论空气量：理论空气量：理论空气量：上式有三点说明：上式有三点说明：1）V0是不含水蒸汽的干空气是不含水蒸汽的干空气(锅炉计算中认为空气中只有氧锅炉计算中认为空气中只有氧 气和氮气气和氮气)；2）V0只决定于燃料的成分，当燃料一定时只决定于燃料的成分，当燃料一定时V0即为一常数；即为一常数；
9、3）碳和硫的完全燃烧反应可写成通式）碳和硫的完全燃烧反应可写成通式 R+O2RO2，其中其中 Rar=Car+0.375Sar。考虑空气中氧的容积成分为21%计算第8页/共97页二、二、二、二、实际空气量和过量空气系数实际空气量和过量空气系数实际空气量和过量空气系数实际空气量和过量空气系数 在锅炉的实际运行中，为使燃料燃尽，实际供给在锅炉的实际运行中，为使燃料燃尽，实际供给的空气量总是要大于理论空气量，超过的部分称为过的空气量总是要大于理论空气量，超过的部分称为过量空气量。实际空气量量空气量。实际空气量Vk与理论空与理论空V0之比，即之比，即 称为称为过量空气系数过量空气系数（用于烟气量计算，
10、用于烟气量计算，用于用于空气量计算空气量计算）。）。第9页/共97页炉内过量空气系数炉内过量空气系数炉内过量空气系数炉内过量空气系数，一般是指炉膛出口处，一般是指炉膛出口处，一般是指炉膛出口处，一般是指炉膛出口处的过量空气系数的过量空气系数的过量空气系数的过量空气系数 。太大，增加排烟热损失；太大，增加排烟热损失；太大，增加排烟热损失；太大，增加排烟热损失；太小，不能保证完全燃烧。太小，不能保证完全燃烧。太小，不能保证完全燃烧。太小，不能保证完全燃烧。第10页/共97页显然，显然，显然，显然，1kg1kg燃料完全燃烧时需要的实际空气量燃料完全燃烧时需要的实际空气量燃料完全燃烧时需要的实际空气量
11、燃料完全燃烧时需要的实际空气量V Vk k为：为：为：为：过量空气量过量空气量过量空气量过量空气量VVg g等于：等于：等于：等于：对于固态排渣煤粉炉：对于固态排渣煤粉炉：对于固态排渣煤粉炉：对于固态排渣煤粉炉：当燃用无烟煤、贫煤和劣质烟煤时约为当燃用无烟煤、贫煤和劣质烟煤时约为当燃用无烟煤、贫煤和劣质烟煤时约为当燃用无烟煤、贫煤和劣质烟煤时约为1.20 1.20 1.251.25，当燃用烟煤和褐煤时约为当燃用烟煤和褐煤时约为当燃用烟煤和褐煤时约为当燃用烟煤和褐煤时约为 1.151.151.201.20。第11页/共97页三、漏风系数和空气平衡三、漏风系数和空气平衡三、漏风系数和空气平衡三、漏
12、风系数和空气平衡对于对于对于对于负压运行负压运行负压运行负压运行的锅炉，外界冷空气会通过锅炉的的锅炉，外界冷空气会通过锅炉的的锅炉，外界冷空气会通过锅炉的的锅炉，外界冷空气会通过锅炉的不严密处漏入炉膛以及其后的烟道中，致使烟气中不严密处漏入炉膛以及其后的烟道中，致使烟气中不严密处漏入炉膛以及其后的烟道中，致使烟气中不严密处漏入炉膛以及其后的烟道中，致使烟气中的过量空气增加。的过量空气增加。的过量空气增加。的过量空气增加。相对于相对于相对于相对于1kg1kg燃料而言，漏入的空气量燃料而言，漏入的空气量燃料而言，漏入的空气量燃料而言，漏入的空气量VV与理论空与理论空与理论空与理论空气量气量气量气量
13、V V0 0之比称为之比称为之比称为之比称为漏风系数漏风系数漏风系数漏风系数，以以以以 表示，表示，表示，表示，即：即：即：即：第12页/共97页烟道内的过量空气系数：烟道内的过量空气系数：烟道内的过量空气系数：烟道内的过量空气系数：漏风使烟道内的过量空气系数沿烟气流程是漏风使烟道内的过量空气系数沿烟气流程是逐渐增大的。逐渐增大的。从炉膛出口开始，烟道内任意截面处的过量从炉膛出口开始，烟道内任意截面处的过量空气系数为：空气系数为：式中式中炉膛出口与计算烟道截面间，炉膛出口与计算烟道截面间，各段烟道漏风系数的总和。各段烟道漏风系数的总和。第13页/共97页 空气预热器中的过量空气系数：空气预热器
14、中的过量空气系数：空气预热器中，空气侧压力比烟气侧高，所以空气预热器中，空气侧压力比烟气侧高，所以会有部分空气漏入烟气侧，该级的漏风系数会有部分空气漏入烟气侧，该级的漏风系数 kyky要高些。在空气预热器中：要高些。在空气预热器中：式中：式中：ky、ky分别为空气预热器进口和出口分别为空气预热器进口和出口的过量空气系数。的过量空气系数。第14页/共97页考虑到炉膛及制粉系统的漏风，考虑到炉膛及制粉系统的漏风，ky与与1之间关系为：之间关系为：式中式中 l 炉膛漏风系数炉膛漏风系数 zf 制粉系统漏风系统制粉系统漏风系统第15页/共97页例：某锅炉尾部受热面采用双级布置如图示，负压制粉例：某锅炉
15、尾部受热面采用双级布置如图示，负压制粉系统。假定系统。假定、级空气预热器、炉膛和制粉系统的漏级空气预热器、炉膛和制粉系统的漏风系数风系数以及炉膛出口过量以及炉膛出口过量空气系数空气系数均已知。试写出第均已知。试写出第级空气预热器入口级空气预热器入口处的过量空气系数处的过量空气系数。第16页/共97页第三节 燃烧产生的烟气量一、理论烟气容积一、理论烟气容积标准状态下，标准状态下，l kg固体及液体燃料在固体及液体燃料在理论空气量下完全理论空气量下完全燃烧时燃烧时所产生的燃烧产物的体积称为固体及液体燃料的所产生的燃烧产物的体积称为固体及液体燃料的理论烟气量理论烟气量，即，当，即，当=1=1且完全燃
16、烧时，生成的烟气容且完全燃烧时，生成的烟气容积称为理论烟气容积。用符号积称为理论烟气容积。用符号V Vy y0 0表示，表示，第17页/共97页 理论烟气的组成成分为：理论烟气的组成成分为：其相应的体积分别记为：其相应的体积分别记为：CO2、SO2、N2、H2O各组成成分体积均可根据燃烧反应求出1 1、理论烟气的组成成分理论烟气的组成成分第18页/共97页2 2 2 2理论烟气量的计算理论烟气量的计算理论烟气量的计算理论烟气量的计算理论烟气量：理论烟气量：理论干烟气量第19页/共97页（1 1）二氧化碳和二氧化硫的体积）二氧化碳和二氧化硫的体积V VCOCO2 2 、V VSO2根据根据根据根
17、据C C、S S的燃的燃的燃的燃烧反应可求出：烧反应可求出：烧反应可求出：烧反应可求出：第20页/共97页（2 2 2 2）理论氮气体积）理论氮气体积）理论氮气体积）理论氮气体积（V V V V 0 0 0 0N N N N2 2 2 2 ）由两部分组成：由两部分组成：燃料中的氮燃料中的氮所占体积所占体积理论空气量中的氮理论空气量中的氮所占的体积所占的体积第21页/共97页（3 3 3 3）理理理理论论论论水水水水蒸蒸蒸蒸气气气气体体体体积积积积（V V V V 0 0H H2 2O O ）四部分组成：四部分组成：燃料中的氢燃料中的氢完全燃烧生成的水蒸气体积：完全燃烧生成的水蒸气体积：燃料中的
18、水燃料中的水汽汽化生成的水蒸气体积：化生成的水蒸气体积：理论空气量理论空气量带入的水蒸气体积：带入的水蒸气体积：采用采用蒸汽雾化蒸汽雾化等设备带入的水蒸气体积：等设备带入的水蒸气体积：第22页/共97页1 1）燃料中的氢完全燃烧产生的水蒸汽）燃料中的氢完全燃烧产生的水蒸汽2 2）燃料中的水分蒸发形成的水蒸汽）燃料中的水分蒸发形成的水蒸汽第23页/共97页3 3）随同理论空气量）随同理论空气量V V 0 0带入的水蒸气，其体积为带入的水蒸气，其体积为d dk k为为1kg1kg干空气带入的水蒸气的量，干空气带入的水蒸气的量，为干空气的密度为干空气的密度1.293kg/m3第24页/共97页 理论
19、水蒸汽量：理论水蒸汽量：理论水蒸汽量：理论水蒸汽量：理论烟气量：理论烟气量：理论烟气量：理论烟气量：第25页/共97页 CO2、SO2、N2、O2、H2O其相应的体积分别记为：其相应的体积分别记为：其相应的体积分别记为：其相应的体积分别记为：实际烟气的组成成分为：实际烟气的组成成分为：实际烟气的组成成分为：实际烟气的组成成分为：从成分上看比理论从成分上看比理论烟气量多了一项自烟气量多了一项自由氧由氧OO2 2。从烟气的从烟气的总量上看，多了过总量上看，多了过量空气量空气，以及随其，以及随其带入的水蒸气带入的水蒸气。其中：其中：过量空气：0.21 0.21 的氧的氧0.79 0.79 的氮的氮水
20、蒸汽二、完全燃烧时的实际烟气量二、完全燃烧时的实际烟气量二、完全燃烧时的实际烟气量二、完全燃烧时的实际烟气量第26页/共97页2 2 2 2、完全燃烧时实际烟气量的计算完全燃烧时实际烟气量的计算完全燃烧时实际烟气量的计算完全燃烧时实际烟气量的计算完全燃烧时烟气体积：完全燃烧时烟气体积：完全燃烧时烟气中的完全燃烧时烟气中的各成分均假设为理想各成分均假设为理想气体，气体，第27页/共97页根据前面所讲述的内容总结出实际烟根据前面所讲述的内容总结出实际烟气中各组成部分的体积表达式：气中各组成部分的体积表达式：实际烟气量：实际烟气量：第28页/共97页三、不完全燃烧时的烟气量三、不完全燃烧时的烟气量三
21、、不完全燃烧时的烟气量三、不完全燃烧时的烟气量 1 1 1 1、不完全燃烧烟气的成分、不完全燃烧烟气的成分、不完全燃烧烟气的成分、不完全燃烧烟气的成分：COCO2 2、SOSO2 2、N N2 2、OO2 2、HH2 2、COCO、C CmmHHn n 其中其中 HH2 2、C CmmHHn n 数量很少一般在工程计算可以数量很少一般在工程计算可以忽略。因此燃料不完全燃烧时的烟气量：忽略。因此燃料不完全燃烧时的烟气量：其中：其中：与完全燃烧时完全相同与完全燃烧时完全相同，需要重新计算需要重新计算的量。的量。第29页/共97页2 2 2 2、二氧化碳与一氧化碳的体积、二氧化碳与一氧化碳的体积、二
22、氧化碳与一氧化碳的体积、二氧化碳与一氧化碳的体积1kg1kg燃料中含碳燃料中含碳 燃烧生成燃烧生成COCO2 2 燃烧生成燃烧生成COCO这两部分碳燃烧生成的这两部分碳燃烧生成的COCO和和COCO2 2的体积的体积V VCOCO、V VCOCO2 2为为:可见，如果不完全燃烧产物只有CO，那么不论燃烧是否完全，烟气中碳的燃烧产物的总容积是不变的。第30页/共97页3 3 3 3不完全燃烧时烟气中氧的体积不完全燃烧时烟气中氧的体积不完全燃烧时烟气中氧的体积不完全燃烧时烟气中氧的体积不完全燃烧时，烟气中氧的体积等于过量空不完全燃烧时，烟气中氧的体积等于过量空气中氧的体积与不完全燃烧少消耗的氧的体
23、积之气中氧的体积与不完全燃烧少消耗的氧的体积之和，即：和，即：第31页/共97页四、烟气中三原子气体的容积份额和飞灰浓度四、烟气中三原子气体的容积份额和飞灰浓度四、烟气中三原子气体的容积份额和飞灰浓度四、烟气中三原子气体的容积份额和飞灰浓度 在锅炉辐射换热计算中，要用到三原子气体及水蒸气的容在锅炉辐射换热计算中，要用到三原子气体及水蒸气的容在锅炉辐射换热计算中，要用到三原子气体及水蒸气的容在锅炉辐射换热计算中，要用到三原子气体及水蒸气的容积份额、和分压力、：积份额、和分压力、：积份额、和分压力、：积份额、和分压力、：，第32页/共97页飞灰浓度飞灰浓度飞灰浓度飞灰浓度fh为烟气携带出炉膛的飞灰
24、占总灰分的质量份额为烟气携带出炉膛的飞灰占总灰分的质量份额my为为1kg燃料的烟气质量燃料的烟气质量；P为烟气的总压力为烟气的总压力,-飞灰浓度。飞灰浓度。第33页/共97页第四节 烟气分析 目的：目的：目的：目的：在锅炉运行中，烟气的成分及含量直接反映在锅炉运行中，烟气的成分及含量直接反映在锅炉运行中，烟气的成分及含量直接反映在锅炉运行中，烟气的成分及含量直接反映出出出出炉内的燃烧工况炉内的燃烧工况炉内的燃烧工况炉内的燃烧工况。因而，测定烟气的成分和含量，。因而，测定烟气的成分和含量，。因而，测定烟气的成分和含量，。因而，测定烟气的成分和含量，对于判断炉内燃烧工况、进行燃烧调整以改进燃烧设对
25、于判断炉内燃烧工况、进行燃烧调整以改进燃烧设对于判断炉内燃烧工况、进行燃烧调整以改进燃烧设对于判断炉内燃烧工况、进行燃烧调整以改进燃烧设备都是非常必要的。如果测出了烟气的成分和含量，备都是非常必要的。如果测出了烟气的成分和含量，备都是非常必要的。如果测出了烟气的成分和含量，备都是非常必要的。如果测出了烟气的成分和含量，不但可以了解不但可以了解不但可以了解不但可以了解燃烧的完全程度燃烧的完全程度燃烧的完全程度燃烧的完全程度（即（即（即（即q q q q3 3 3 3大小）、燃烧的大小）、燃烧的大小）、燃烧的大小）、燃烧的条件（即炉膛出口的过量空气系数大小）也可以了解条件（即炉膛出口的过量空气系数
26、大小）也可以了解条件（即炉膛出口的过量空气系数大小）也可以了解条件（即炉膛出口的过量空气系数大小）也可以了解烟道的烟道的烟道的烟道的漏风情况漏风情况漏风情况漏风情况等。等。等。等。方法：方法：方法：方法：化学吸收法、电气测量法、红外吸收法及色化学吸收法、电气测量法、红外吸收法及色化学吸收法、电气测量法、红外吸收法及色化学吸收法、电气测量法、红外吸收法及色谱分析法谱分析法谱分析法谱分析法第34页/共97页1 1 1 1干烟气的容积成分干烟气的容积成分干烟气的容积成分干烟气的容积成分 不完全燃烧时不完全燃烧时其中其中H和和CmHn数量数量很少，工程计算中很少，工程计算中可忽略不计可忽略不计一般认为
27、不完全燃烧时：一般认为不完全燃烧时：即：即：第35页/共97页其中：其中：第36页/共97页2 2 2 2、奥氏烟气分析仪、奥氏烟气分析仪、奥氏烟气分析仪、奥氏烟气分析仪测量原理：测量原理：化学吸收法，它化学吸收法，它是将一定容积的烟是将一定容积的烟气试样顺序和某些气试样顺序和某些化学吸收剂相接触，化学吸收剂相接触，对烟气的各组成气对烟气的各组成气体逐一进行选择性体逐一进行选择性吸收，每次减少的吸收，每次减少的容积即是被测成分容积即是被测成分在烟气中所占的容在烟气中所占的容积。积。第37页/共97页吸收剂吸收剂：第一个吸收瓶放氢氧化钾（第一个吸收瓶放氢氧化钾（KOHKOH）溶液，吸收）溶液，吸
28、收RORO2 2；第二个吸收瓶放焦性没食子酸第二个吸收瓶放焦性没食子酸C C6 6HH3 3(OH)(OH)3 3的碱性溶液，的碱性溶液，吸收吸收OO2 2（同时也吸收（同时也吸收RORO2 2）；）；第三个吸收瓶放氯化亚铜氨溶液第三个吸收瓶放氯化亚铜氨溶液Cu(NHCu(NH3 3)2 2ClCl，吸收，吸收COCO（同时也吸收（同时也吸收OO2 2）。）。由由于于后后两两瓶瓶的的吸吸收收剂剂有有双双重重吸吸收收功功能能，故故操操作作时时必必须须按按1、2、3瓶瓶的的次次序依次进行，不可颠倒。序依次进行，不可颠倒。第38页/共97页测量步骤测量步骤：烟气烟气U形管过滤器形管过滤器除去灰和杂质
29、除去灰和杂质取出取出100ml烟气烟气吸收瓶吸收瓶 1吸收瓶吸收瓶 2吸收瓶吸收瓶 3测量出测量出RO2测量出测量出O2测量出测量出CO每次用量筒每次用量筒测得的数值测得的数值就是干烟气就是干烟气成分的容积成分的容积百分数。百分数。第39页/共97页+由烟气分析仪由烟气分析仪由烟气分析结果计算干烟气体积由烟气分析结果计算干烟气体积第40页/共97页由碳的燃烧化学反应式可知，无论是生成二氧化碳由碳的燃烧化学反应式可知，无论是生成二氧化碳还是一氧化碳、二氧化碳兼有，其总容积是相同的还是一氧化碳、二氧化碳兼有，其总容积是相同的。+或或第41页/共97页问题：问题：何谓理论烟气量，它同实际烟气量在成分
30、上何谓理论烟气量，它同实际烟气量在成分上何谓理论烟气量，它同实际烟气量在成分上何谓理论烟气量，它同实际烟气量在成分上有何区别有何区别有何区别有何区别?试分析平衡通风锅炉沿着烟气流程试分析平衡通风锅炉沿着烟气流程试分析平衡通风锅炉沿着烟气流程试分析平衡通风锅炉沿着烟气流程RORO2 2和和和和OO2 2是如何变化的？是如何变化的？是如何变化的？是如何变化的？在奥式气体分析仪中，三个吸收瓶中分别装在奥式气体分析仪中，三个吸收瓶中分别装在奥式气体分析仪中，三个吸收瓶中分别装在奥式气体分析仪中，三个吸收瓶中分别装有什么溶液？在吸收过程中，烟气流经三个吸收有什么溶液？在吸收过程中，烟气流经三个吸收有什么
31、溶液？在吸收过程中，烟气流经三个吸收有什么溶液？在吸收过程中，烟气流经三个吸收剂的顺序可否颠倒？为什么剂的顺序可否颠倒？为什么剂的顺序可否颠倒？为什么剂的顺序可否颠倒？为什么?第42页/共97页第五节 燃烧方程式 燃烧方程式推导的目的：燃烧方程式推导的目的：检测烟气成分份额，检测烟气成分份额，判断炉内燃烧情况判断炉内燃烧情况烟气中烟气中烟气中烟气中COCO含量计算含量计算含量计算含量计算不完全燃烧时烟气中氧的体积不完全燃烧时烟气中氧的体积第43页/共97页不完全燃烧时烟气中氮的体积不完全燃烧时烟气中氮的体积第44页/共97页由公式：由公式：将上式的两边除以将上式的两边除以Vgy并乘以并乘以10
32、0，结合，结合RO2、CO、O2的定义式的定义式 将将 代入上式并整理，得：代入上式并整理，得：第45页/共97页将将带入上式带入上式第46页/共97页不完全燃烧反应方程式其中：燃烧特性系数其中：燃烧特性系数系数系数称为燃料的特性系数，它只取决于燃料中称为燃料的特性系数，它只取决于燃料中C、H、O、N、S，而与，而与M和和A无关。由无关。由的计算式的计算式可知，可知，是一个无因次的比例系数，因此它与燃料是一个无因次的比例系数，因此它与燃料分析成分的表示基准也无关。分析成分的表示基准也无关。第47页/共97页 不完全燃烧方程式的应用不完全燃烧方程式的应用不完全燃烧方程式的应用不完全燃烧方程式的应
33、用 该式 一般用来计算干烟气中一氧化碳的含量,而利用CO含量的多少可以判断燃烧的完全程度。第48页/共97页完全燃烧反应方程式及完全燃烧反应方程式及完全燃烧反应方程式及完全燃烧反应方程式及RORORORO2 2 2 2最大值最大值最大值最大值CO=0完全燃烧完全燃烧=1（O2=0）只决定于燃料的特性系数，所以也只决定于燃料的元素组成成分，也是一个表征燃料特性的特征值。对于固体燃料，对于固体燃料，=0.035-0.15，RO2=18-20第49页/共97页第六节 过量空气系数的确定 过量空气系数对锅炉的燃烧和经济运行有很过量空气系数对锅炉的燃烧和经济运行有很大影响，在锅炉运行中，通过烟气分析准确
34、迅速大影响，在锅炉运行中，通过烟气分析准确迅速的测量过量空气系数，是保证锅炉安全经济运行的测量过量空气系数，是保证锅炉安全经济运行的基础。的基础。据过量空气系数的定义，有：据过量空气系数的定义，有：第50页/共97页第51页/共97页从干烟气容积成分O O2 2、N N2 2和 COCO的定义式中求解V V O2O2V V N2N2 和和和和V VCOCON2=100-(RO2+O2+CO)第52页/共97页 不完全燃烧时的过量空气系数：不完全燃烧时的过量空气系数：CO=0 完全燃烧时的过量空气系数：完全燃烧时的过量空气系数：根据前面所根据前面所讲推导求出讲推导求出第53页/共97页根据完全燃
35、烧方程根据完全燃烧方程的值相对较小，可忽略不计，则：的值相对较小，可忽略不计，则：第54页/共97页 过量空气系数与烟气中氧的容积成分O2基本上一一对应，所以在运行中只要知道了烟气中的含氧量O2，就可以知道运行中的过量空气系数。目前，锅炉采用磁性氧量计或氧化锆氧量计来测量烟气中的含氧量O2。第55页/共97页第七节 空气和烟气的焓 要进行锅炉受热面的传热计算，必须知道如何计算空要进行锅炉受热面的传热计算，必须知道如何计算空气和烟气的焓。在这里空气和烟气的焓是指气和烟气的焓。在这里空气和烟气的焓是指在定压在定压条件下，条件下，将将1kg1kg燃料所需的空气量或所产生的烟气量从燃料所需的空气量或所
36、产生的烟气量从0000加热到加热到tttt（空气）或空气）或（烟气）时所需的热量，单位为（烟气）时所需的热量，单位为kJ/kgkJ/kg。一、空气焓一、空气焓一、空气焓一、空气焓理论空气量的焓理论空气量的焓实际空气量的焓实际空气量的焓(c)k1m3干空气连同其携带的水干空气连同其携带的水蒸气在温度蒸气在温度t时的焓（见表时的焓（见表3-1）。）。第56页/共97页 二、烟气焓二、烟气焓二、烟气焓二、烟气焓1 1理论烟气的焓理论烟气的焓2 2实际烟气的焓实际烟气的焓式中式中 (c )h1kg灰在灰在 时的时的焓焓 实际烟气焓实际烟气焓I Iy y等于理论烟气焓等于理论烟气焓I Iy y0 0 、
37、过量空、过量空气焓气焓 (1)1)I Ik k0 0和烟气中飞灰焓和烟气中飞灰焓I Ifhfh之和，即：之和，即：第57页/共97页第八节 锅炉机组的热平衡定义定义定义定义:在在在在稳定运行稳定运行稳定运行稳定运行状态下，锅炉输入热量与输出热量及状态下，锅炉输入热量与输出热量及状态下，锅炉输入热量与输出热量及状态下，锅炉输入热量与输出热量及 各项热损失之间的各项热损失之间的各项热损失之间的各项热损失之间的热量平衡热量平衡热量平衡热量平衡。基准基准基准基准:热平衡是以热平衡是以热平衡是以热平衡是以1kg1kg1kg1kg固体或液体燃料，在固体或液体燃料，在固体或液体燃料，在固体或液体燃料，在00
38、00、0.1MPa0.1MPa0.1MPa0.1MPa的的的的1m1m1m1m3 3 3 3气体燃料为基础进行计算的。气体燃料为基础进行计算的。气体燃料为基础进行计算的。气体燃料为基础进行计算的。目的目的目的目的:通过热平衡定量计算与分析各项能量的大小，找通过热平衡定量计算与分析各项能量的大小，找通过热平衡定量计算与分析各项能量的大小，找通过热平衡定量计算与分析各项能量的大小，找出引起热量损失的原因，提出减少损失的措施，提出引起热量损失的原因，提出减少损失的措施，提出引起热量损失的原因，提出减少损失的措施，提出引起热量损失的原因，提出减少损失的措施，提高锅炉效率，降低成本。高锅炉效率，降低成本
39、。高锅炉效率，降低成本。高锅炉效率，降低成本。现代电站锅炉的效率为现代电站锅炉的效率为现代电站锅炉的效率为现代电站锅炉的效率为90%90%90%90%左右，容量越大、效率越高。左右，容量越大、效率越高。左右，容量越大、效率越高。左右，容量越大、效率越高。第58页/共97页一、热平衡方程一、热平衡方程第59页/共97页锅炉的效率为：锅炉的效率为：分别表示有效利用热或各项热损失占输入热量的百分比分别表示有效利用热或各项热损失占输入热量的百分比分别表示有效利用热或各项热损失占输入热量的百分比分别表示有效利用热或各项热损失占输入热量的百分比用有效利用热及各项热损失占输入热量的百分数表示，则：用有效利用
40、热及各项热损失占输入热量的百分数表示，则：用有效利用热及各项热损失占输入热量的百分数表示，则：用有效利用热及各项热损失占输入热量的百分数表示，则：第60页/共97页二、输入锅炉的热量二、输入锅炉的热量 对应于对应于1kg1kg燃料燃料输入锅炉的热量包括燃料收到基低位发输入锅炉的热量包括燃料收到基低位发热量、燃料的物理显热、外来热源加热空气时带入的热量热量、燃料的物理显热、外来热源加热空气时带入的热量和雾化燃油所用蒸汽带入热量和雾化燃油所用蒸汽带入热量燃料的物理显热；燃料的物理显热；外来热源加热空气时带入的热量；外来热源加热空气时带入的热量；雾化燃油所用蒸汽带入的热量雾化燃油所用蒸汽带入的热量第
41、61页/共97页1、燃料的物理显热 设计时设计时运行试验时运行试验时kJ/kg；kJ/kg；对于燃煤锅炉若未用外界加热时，燃煤水分Mar=Qar,net/628%才必须计算此项热量固体燃料的比热容：固体燃料的比热容：c cp,arp,ar燃料的定压比热容，燃料的定压比热容，燃料的定压比热容，燃料的定压比热容，kJ/(kg.kJ/(kg.););t tr r燃料温度，燃料温度，燃料温度，燃料温度，；t t0 0基准温度，取送风机入口空气温度，基准温度，取送风机入口空气温度，基准温度，取送风机入口空气温度，基准温度，取送风机入口空气温度，；c cdrdr燃干燥基比热容，燃干燥基比热容，燃干燥基比热
42、容，燃干燥基比热容，kJ/(kg.kJ/(kg.););。第62页/共97页2、外来热源加热空气时带入的热量3、蒸汽雾化燃油带入的热量 空气预热器入口处的空气过量系数；空气预热器入口处的空气过量系数；hk0按加热后空气温度计算的理论空气焓，按加热后空气温度计算的理论空气焓，kJ/kg；hlk0基准温度下空气空气焓，基准温度下空气空气焓，kJ/kg；Gzq 雾化1kg燃油需要的空气量，kg/kg；hzq 雾化蒸汽在入口参数下的焓，kJ/kg；Hzq，0运行时为基准温度下饱和蒸汽的焓，设计时为排烟中蒸汽的焓，可近似取为2510 kJ/kg；对于燃煤锅炉，如果燃料对于燃煤锅炉，如果燃料和空气都没有外
43、界热量进和空气都没有外界热量进行预热，且燃煤水分行预热，且燃煤水分MarMar=Q=Q=Q=Qar,net,par,net,par,net,par,net,p/419%/419%/419%/419%时才考虑此项热损失。时才考虑此项热损失。时才考虑此项热损失。时才考虑此项热损失。第80页/共97页八、锅炉有效利用热、热效率和燃料消耗量八、锅炉有效利用热、热效率和燃料消耗量1 1 1 1、锅炉有效利用热、锅炉有效利用热、锅炉有效利用热、锅炉有效利用热各焓值按相应的温度和压力查表各焓值按相应的温度和压力查表各焓值按相应的温度和压力查表各焓值按相应的温度和压力查表第81页/共97页正平衡求效率法：正平
44、衡求效率法：通过测定锅炉输入热量和有效利用热量，通过测定锅炉输入热量和有效利用热量，计算锅炉热效率。计算锅炉热效率。反平衡求效率法：反平衡求效率法：通过测定锅炉的各项热损失，从而计算通过测定锅炉的各项热损失，从而计算出锅炉热效率的方法。出锅炉热效率的方法。第82页/共97页实际燃料消耗量实际燃料消耗量实际燃料消耗量是指单位时间内实际耗用的燃料量，实际燃料消耗量是指单位时间内实际耗用的燃料量，简称为简称为燃料消耗量燃料消耗量。对于大容量燃煤锅炉，燃料消耗量一般不直接测出而对于大容量燃煤锅炉，燃料消耗量一般不直接测出而用上式计算。用上式计算。kg/h第83页/共97页 在进行燃料输送系统和制粉系统
45、计算时使用在进行燃料输送系统和制粉系统计算时使用在进行燃料输送系统和制粉系统计算时使用在进行燃料输送系统和制粉系统计算时使用“燃料消耗燃料消耗燃料消耗燃料消耗量量量量B B B B”；在进行空气需要量及烟气容积等计算时使用在进行空气需要量及烟气容积等计算时使用在进行空气需要量及烟气容积等计算时使用在进行空气需要量及烟气容积等计算时使用“计算燃计算燃计算燃计算燃料消耗量料消耗量料消耗量料消耗量B B B Bj j j j”。计算燃料消耗量计算燃料消耗量计算燃料消耗量计算燃料消耗量 指考虑到机械不完全燃烧热损失指考虑到机械不完全燃烧热损失指考虑到机械不完全燃烧热损失指考虑到机械不完全燃烧热损失q
46、q q q4 4 4 4的存在，在炉内实际的存在，在炉内实际的存在，在炉内实际的存在，在炉内实际参与燃烧反应的燃料消耗量。参与燃烧反应的燃料消耗量。参与燃烧反应的燃料消耗量。参与燃烧反应的燃料消耗量。第84页/共97页第九节 锅炉机组的热平衡试验九、锅炉机组的热平衡试验九、锅炉机组的热平衡试验 锅炉热平衡试验是锅炉热工试验中最基本的一项试锅炉热平衡试验是锅炉热工试验中最基本的一项试锅炉热平衡试验是锅炉热工试验中最基本的一项试锅炉热平衡试验是锅炉热工试验中最基本的一项试验验验验。可以用来作为：。可以用来作为：。可以用来作为：。可以用来作为：锅炉新产品的鉴定试验。锅炉新产品的鉴定试验。锅炉新产品的
47、鉴定试验。锅炉新产品的鉴定试验。确定新产品技术经济指标是确定新产品技术经济指标是确定新产品技术经济指标是确定新产品技术经济指标是否与设计值相符；确定新产品运行方式。否与设计值相符；确定新产品运行方式。否与设计值相符；确定新产品运行方式。否与设计值相符；确定新产品运行方式。锅炉设备的运行调整试验。锅炉设备的运行调整试验。锅炉设备的运行调整试验。锅炉设备的运行调整试验。确定最有利的运行方式；确定最有利的运行方式；确定最有利的运行方式；确定最有利的运行方式；规定设备的技术经济指标；作为判定或修改运行规程和规定设备的技术经济指标；作为判定或修改运行规程和规定设备的技术经济指标；作为判定或修改运行规程和
48、规定设备的技术经济指标；作为判定或修改运行规程和运行技术管理的依据，并查明运行中的缺陷。运行技术管理的依据，并查明运行中的缺陷。运行技术管理的依据，并查明运行中的缺陷。运行技术管理的依据，并查明运行中的缺陷。运行比较性试验。运行比较性试验。运行比较性试验。运行比较性试验。比较设备改进前后或检修前后的经比较设备改进前后或检修前后的经比较设备改进前后或检修前后的经比较设备改进前后或检修前后的经济效果。操作技术有较大改变时，需确定合理的运行参济效果。操作技术有较大改变时，需确定合理的运行参济效果。操作技术有较大改变时，需确定合理的运行参济效果。操作技术有较大改变时，需确定合理的运行参数，了解设备运行
49、的经济性。数，了解设备运行的经济性。数，了解设备运行的经济性。数，了解设备运行的经济性。第85页/共97页一、热平衡试验的目的：一、热平衡试验的目的：确定锅炉机组的效率；确定锅炉机组的效率；确定各损失并分析原因，提高效率；确定各损失并分析原因，提高效率；确定不同运行工况下的各项经济指标，制定合理的运行确定不同运行工况下的各项经济指标，制定合理的运行操作守则。操作守则。第86页/共97页二、热平衡试验的组织和准备工作二、热平衡试验的组织和准备工作熟悉锅炉机组技术资料和运行特性。熟悉锅炉机组技术资料和运行特性。全面检查锅炉机组及其辅助设备、测量表计、自动调节装置的情全面检查锅炉机组及其辅助设备、测
50、量表计、自动调节装置的情况，况，以了解其是否处于完好状态，如有缺陷，及时消除。以了解其是否处于完好状态，如有缺陷，及时消除。制定试验计划，制定试验计划，内容包括：试验任务和要求，试验准备工作（如内容包括：试验任务和要求，试验准备工作（如安装测点和取样设备，准备测试仪器等），试验顺序，测试内容安装测点和取样设备，准备测试仪器等），试验顺序，测试内容和方法，人员组织和进度等。和方法，人员组织和进度等。在制定试验计划的基础上，编写试验准备工作的任务书在制定试验计划的基础上，编写试验准备工作的任务书，其内容，其内容包括试验所需器具装置的制造和安装等项目。包括试验所需器具装置的制造和安装等项目。组织试验