锅炉原理 教学课件 作者 张力 锅炉原理-3.ppt

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1、第3章燃料燃烧计算及锅炉热平衡本章主要内容：①燃料燃烧时所需空气量②燃烧产物（烟气）生成量、成分及焓值③燃烧温度④锅炉机组热平衡计算及锅炉热效率计算3.1燃料燃烧所需要的空气量计算3.1.1理论空气量理论空气量是指1kg［或标准状态下1m3］收到基燃料完全燃烧而又没有氧存在时所需的空气量，也就是根据化学反应式计算出来的化学当量比状态空气量。1.固体燃料和液体燃料燃烧时所需理论空气量2．气体燃料燃烧时所需理论空气量3.1.2实际空气量1．空气系数实际空气量与理论空气量的比值定义为空气系数。为了保证燃料完全燃烧，一般的燃烧装置都要求≥1，此时称为过

2、量空气系数。而当空气系数小于1时，称为空气消耗系数。2．漏风系数空气预热器：对煤粉锅炉而言，3．湿空气量3.2燃烧产物及其计算3.2.1固体燃料和液体燃料完全燃烧时烟气量计算1．烟气成分2．理论烟气量1).三原子气体的体积2).理论氮气量3).理论水蒸汽量（3-16）（3-17）（3-18）理论干烟气量:理论烟气量:3．实际烟气量过量干空气量:（3-19）（3-20）（3-21）过量湿空气量：实际烟气量:实际干烟气量:（3-22）（3-23）（3-24）氮气量：氧气量:水蒸汽量:（3-25）（3-26）（3-27）3.2.2气体燃料完全燃烧时烟气

3、量计算1．烟气成分CO2、SO2、N2、O2和H2O。2．理论烟气量理论氮气量：理论水蒸汽量：（3-30）（3-31）三原子气体量：理论干烟气量：理论烟气量：（3-32）（3-33）（3-34）3．实际烟气量3.2.3燃料不完全燃烧时的烟气量计算≥1时，烟气的成分除了CO2、SO2、N2、O2和H2O外，还有不完全燃烧产物：CO、H2、CnHm等。其中H2和CnHm数量很少。＜1时，必然有不完全燃烧产物。此时，会有两种情况，其一，燃料和空气充分混合，氧量耗尽；其二，燃料和空气混合不良，烟气中仍然存在剩余氧量。3.2.4烟气分析及其结果的应用1

4、．烟气分析方法1）化学吸收法2）色谱分析法3）红外吸收法4）电化学传感器法2．烟气排放连续监测系统（CEMS）（图3.1）3．烟气量的计算如果忽略H2、CH4、CnHm等，则有4．的计算烟气中不完全燃烧产物只有CO时，是一无因次量，称为燃料特性系数。当为完全燃烧时，。则，完全燃烧方程简化为：＝1且完全燃烧时，达到最大值，实际测量中，、分析结果一般易测准，而一般较难测准，所以常利用燃烧方程求。当存在固体不完全燃烧损失时，5．过量空气系数的计算不完全燃烧时，完全燃烧时，初略估算时，3.3燃烧温度和烟气焓3.3.1燃烧温度燃料的燃烧温度是指燃料燃烧

5、时放出的热量使燃烧产物（烟气）可能达到的温度。1．能量平衡2．实际燃烧温度在实际燃烧过程中，烟气可能达到的温度称为实际燃烧温度。影响实际燃烧温度的因素有：燃料特性、燃烧设备完善程度（包括燃烧和传热的完善程度）、空气预热程度等。3．理论燃烧温度在绝热条件下完全燃烧，不考虑对外做功时，烟气可能达到的最高温度，称为理论燃烧温度或绝热火焰温度。3.3.2空气焓和烟气焓的计算1．空气焓理论空气焓实际空气焓2．烟气焓理论烟气焓（3-63）（3-64）（3-65）（3-67）过量湿空气的焓实际烟气焓飞灰的焓实际烟气焓（3-68）（3-69）（3-70）（3-7

6、1）（3-72）3．烟气焓温表3.4锅炉热平衡与热损失锅炉热平衡是指在稳定运行状态下，锅炉输入热量与输出热量及各项热损失之间的热量的收支平衡关系。（3-74）3.4.1锅炉热平衡组成1．热平衡方程式（3-75）kJ/kg（3-76）2．锅炉输入热量燃料的物理显热kJ/kg（3-77）雾化燃油所用蒸汽带入的热量外来热源加热空气带入的热量3．锅炉有效利用热锅炉有效利用热是指水和蒸汽流经各受热面时吸收的热量。（3-81）（3-82）锅炉有效利用热Q1可按照工质的总焓和给水焓之差计算：3.4.2锅炉各项热损失1．固体不完全燃烧热损失固体不完全热损失q4是

7、指灰渣中（包括飞灰、炉渣、漏煤、烟道灰、溢流灰、冷灰渣等）中未燃烬可燃物造成的热损失占输入热量的百分率，也称为机械不完全燃烧热损失。对于火床炉：对于流化床锅炉：对于煤粉炉：（3-84b）（3-84c）（3-84a）2．气体不完全燃烧热损失气体不完全燃烧热损失q3是指烟气中残留的CO、H2、CH4等可燃气体成分因未放出其燃烧热，而造成的热量损失占输入热量的百分率。（3-85）3．排烟热损失排烟热损失q2是指由于锅炉排烟带走的热量所造成的热损失占输入热量的百分率。4．散热损失锅炉散热损失q5是指通过锅炉炉墙、金属结构级锅炉范围的烟道、风道、汽水管道、

8、集箱等向四周环境散热的热量占输入热量的百分率。（3-86）（3-87）保热系数保热系数就是吸收的热量与烟气放出的热量的比值。（3-88a