[工学]03第三章 燃料燃烧计算和锅炉机组热平衡

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1、第三章燃料燃烧计算和锅炉机组热平衡第一节燃烧过程的化学反应第二节燃烧所需的空气量第三节燃烧产生的烟气量第四节烟气分析第五节燃烧方程式第六节运行中过量空气系数的确定第七节空气和烟气的焓第八节锅炉机组的热平衡第九节锅炉机组的热平衡试验锅炉燃烧计算的前提1．空气量与烟气量的计算均以1kg燃料的收到基为基准；2．空气和烟气的所有组成成分（包括水蒸气，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。第一节燃烧过程的化学反应碳燃烧消耗的氧气量（完全燃烧）C+O2→CO2+4070

2、00kJ/kmol可得：12kgC+22.4Nm3O2→22.4Nm3CO2即1kgC+1.866Nm3O2→1.866Nm3CO2上式说明，每1kgC完全燃烧需要1.866Nm3的O2并产生1.866Nm3的CO2。碳燃烧消耗的氧气量（不完全燃烧）2C+O2→2CO+123100kJ/kmol2×12kgC+22.4Nm3O2→2×22.4Nm3CO1kgC+0.5×1.866Nm3O2→1.866Nm3CO即每1kgC不完全燃烧需要0.5×1.866Nm3的O2并产生1.866Nm3的CO。氢的燃烧2H2+O2→2H2O+24

3、1200kJ/kmol2×2.016kgH2+22.41Nm3O2→2×22.41Nm3H2O1kgH2+5.56Nm3O2→11.1Nm3H2O即每1kgH燃烧需要5.56Nm3的O2并产生11.1Nm3的H2O。硫的燃烧S+O2→SO2+334900kJ/kmol32kgS+22.41Nm3O2→22.41Nm3SO21kgS+0.7Nm3O2—→0.7Nm3SO2即每1kgS燃烧需要0.7Nm3的O2并产生0.7Nm3的SO2。第二节燃烧所需的空气量一．理论空气量1kg（或1Nm3）燃料完全燃烧时所需的最低限度的空气量（空气

4、中的氧无剩余）称为理论空气量。以容积表示时其代表符号为V0。理论空气量也就是从燃烧反应方程式出发导出的1kg（或1Nm3）燃料完全燃烧所需的空气量。1kg燃料完全燃烧需要的氧气总量为：燃料本身的氧量1kg燃料完全燃烧真正需由空气提供的氧量为：1kg燃料燃烧所需的理论空气量V0为二．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Vk与理论空V0之比称为过量空气系数（用于烟气量计算，用于空气量计算）。实际空气量：Vk=V0锅炉燃烧在炉膛出口结束

5、。该处过量空气系数对燃烧影响较大。一般设计时取：燃用无烟煤及劣质烟煤，1.2~1.25；燃用烟煤及褐煤：1.15~1.20。三．漏风系数和空气平衡对于负压运行的锅炉，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，致使烟气中的过量空气增加。相对于1kg燃料而言，漏入的空气量ΔV与理论空气量V0之比称为漏风系数，以Δ表示，即：过量空气系数α与漏风系数△αΔα各受热面处烟气侧漏风系数，查表确定；△V为烟道漏风量为炉膛出口处过剩空气系数，表征炉内燃烧状况的重要物理量，在推荐值范围内选取。空气预热器中，空气侧压力比烟气侧高，所以

6、会有部分空气漏入烟气侧，该级的漏风系数△ky要高些。在空气预热器中，有：过量空气系数β与漏风系数△α为空气预热器出、进口处空气侧过剩空气系数分别为炉膛、制粉系统和空预器漏风系数，查表确定第三节燃烧产生的烟气量一、理论烟气量1、理论烟气的组成成分如果实际参加燃烧的湿空气中的干空气量等于理论空气量，且使1kg的燃料完全燃烧时产生的烟气量称之为理论烟气量。理论烟气的组成成分为：CO2、SO2、N2、H2O。2．理论烟气量的计算因为理论烟气中的各成分均为理想气体，所以：也可以写成干烟气与水蒸气的和：1．二氧化碳和二氧化硫的体积2．理论氮

7、气体积由两部分组成：燃料中的氮所占体积和理论空气量中的氮所占的体积，即3．理论水蒸气体积（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0.0161dV0Nm3/kg采用蒸汽雾化等设备带入的水蒸气体积：可得理论烟气量二．完全燃烧时的实际烟气量1、完全燃烧时实际烟气量的组成成分如果实际参加燃烧的湿空气中的干空气量Vk大于理论空气量V0（即>1），且使1kg的燃料完全燃烧时产生的烟气量称之为完全燃烧时的实际烟气量，完全燃烧时实际烟气的组成成分为：CO2、SO2、N2、O

8、2、H2O。2、完全燃烧时实际烟气量的计算完全燃烧时烟气中的各成分均假设为理想气体，所以：三原子气体烟气量表示成干烟气：1．二氧化碳和二氧化硫的体积2．氮气体积两部分组成：理论氮气量和过量空气中包含的氮气量，即：3．氧的体积氧的体积也就是过量空气中