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1、1,第三章 燃料燃烧计算和锅炉热平衡计算,2,第一节 概述,燃烧计算 （物质平衡） 热平衡计算 （能量平衡）,空气量的计算（成分、容积） 烟气量的计算（成分、容积）,辅助计算,空气、烟气焓 锅炉有效利用热 锅炉各项损失 锅炉效率,3,第二节 燃烧所需空气量的计算,1.计算前提,理想气体 标准状态（0,101325Pa） 单位燃料所需干空气量 固体和液体燃料：Nm3（干空气）/kg收到基燃料 气体燃料： Nm3（干空气）/ Nm3收到基燃料,4,第二节 燃烧所需空气量的计算,2.理论空气量的计算,（1）理论空气量的定义,1kg收到基燃料完全燃烧且没有剩余氧存在时 所需要的空气量,（2）理论空气量
2、的计算,方法 C、H、S燃烧化学反应方程式理论空气量,5,第二节 燃烧所需空气量的计算,（2）理论空气量的计算,碳完全燃烧反应方程式 C + O2 CO2 12kg C + 22.41Nm3 O2 22.41Nm3 CO2,1kg C + 1.866Nm3 O2 1.866Nm3 CO2,1kg H + 5.56Nm3 O2 11.1Nm3 H2O 1kg S + 0.7Nm3 O2 0.7Nm3 SO2,6,第二节 燃烧所需空气量的计算,（2）理论空气量的计算,燃料本身包含的氧量,当量碳量,Nm3/kg,收到基燃料,外界提供的理论空气量,kg（空气）/kg（收到基燃料）,7,第二节 燃烧所需
3、空气量的计算,（3）理论空气量的经验估算, 无烟煤、贫煤 Nm3/kg, 烟煤 Nm3/kg,3.实际空气量的计算,烟气侧过量空气系数 空气侧过量空气系数,（定义）,8,第三节 燃烧产生烟气量（燃烧产物）的计算,1.计算前提,理想气体 标准状态（0,101325Pa） 单位燃料所产生的烟气量 固体和液体燃料：Nm3（烟气）/kg收到基燃料 气体燃料： Nm3（烟气）/ Nm3收到基燃料,9,第三节 燃烧产生烟气量（燃烧产物）的计算,理论工况,2.燃烧工况,燃料在没有过剩空气的情况下完全燃烧 燃烧产物（烟气）组成：CO2、SO2、N2和H2O 理论烟气量：Vg0,设计工况,实际送入的空气量大于理
4、论空气量，以保证燃料完全燃烧 燃烧产物（烟气）组成：CO2、SO2、N2 、H2O和剩余O2 实际烟气量：Vg,实际工况,实际送入的空气量大于理论空气量，仍为不完全燃烧 燃烧产物（烟气）组成：CO2、SO2、N2 、H2O、剩余O2和CO 实际烟气量：Vg,10,第三节 燃烧产生烟气量（燃烧产物）的计算,3.理论烟气量的计算,（1）理论烟气量的定义,1kg收到基燃料在以理论空气量V0条件下完全燃烧时生成的烟气量（或烟气容积）,（2）理论烟气量的计算,方法 C、H、S燃烧化学反应方程式理论烟气量,=1 完全燃烧 O2 = 0 CO = 0,11,第三节 燃烧产生烟气量（燃烧产物）的计算,（2）理
5、论烟气量的计算,二氧化碳和二氧化硫容积 C + O2 CO2 12kg C + 22.41Nm3 O2 22.41Nm3 CO2,1kg C + 1.866Nm3 O2 1.866Nm3 CO2,1kg S + 0.7Nm3 O2 0.7Nm3 SO2,CO2+SO2 三原子气体RO2,S + O2 SO2,12,第三节 燃烧产生烟气量（燃烧产物）的计算,（2）理论烟气量的计算,理论氮气容积,V0：,Nar：,13,第三节 燃烧产生烟气量（燃烧产物）的计算,（2）理论烟气量的计算,水蒸汽 1kg H + 5.56Nm3 O2 11.1Nm3 H2O,Mar：,V0：,Gat：,da=10g/k
6、g空气,14,第三节 燃烧产生烟气量（燃烧产物）的计算,（2）理论烟气量的计算,VRO2,VN20,VH2O0,Vdg0,Nm3（烟气）/kg（收到基燃料）,15,第三节 燃烧产生烟气量（燃烧产物）的计算,（3）设计工况下实际烟气量的计算 （1 完全燃烧 O2 0 CO = 0）,过量的空气,过量空气带入的水蒸汽,Vdg,VH2O,16,第三节 燃烧产生烟气量（燃烧产物）的计算,（3）理论烟气量与设计工况下实际烟气量的关系,C VCO2,S VSO2,N2 VN2,O2 VO2,H2O VH2O,Vg0,Vg,过量干空气,过量湿空气,17,17,第三节 燃烧产生烟气量（燃烧产物）的计算,（4）
7、实际工况下实际烟气量的计算,1 不完全燃烧 O2 0 CO 0,变化,18,18,第三节 燃烧产生烟气量（燃烧产物）的计算,4.与烟气量有关的概念,烟气质量,三原子气体容积份额（分压力）,水蒸汽容积份额（分压力）,p：烟气总压力,kg/kg,19,第三节 燃烧产生烟气量（燃烧产物）的计算,4.与烟气量有关的概念,飞灰浓度,kg/kg烟气,飞灰系数,kg/Nm3烟气,0.95,20,第四节 烟气分析,1.目的,测定运行中烟气的成分和容积 燃烧的完全程度 炉膛空气供给量,2.烟气分析仪,奥氏烟气分析仪 磁性、氧化锆氧量计 电化学烟气分析仪 红外烟气分析仪,21,第四节 烟气分析,3. 奥氏烟气分析
8、仪,（1）原理：化学吸收法,（2）说明：吸收剂顺序 干烟气组分,（3）结果：RO2，O2，CO,N2 Vdg,难以测量,22,第四节 烟气分析,3. 干烟气成分,23,第五节 燃烧方程,1.定义,燃料元素组成和燃烧产物之间的关系 f（ Car，Har， Oar， Nar， Sar， RO2，CO，O2）0,2.不完全燃烧方程,燃料特性系数,24,第五节 燃烧方程,燃料特性系数只取决于燃料的可燃元素，与水分和灰分无关 无因次量，与采用何种燃料成分基准无关 ：自由氢（尚未与氧化合的氢，消耗外界氧的氢）,25,第五节 燃烧方程,3.完全燃烧方程,1且完全燃烧：CO=0,1且完全燃烧：CO=0 O2=
9、0,判断燃烧状况,26,第五节 燃烧方程,4.说明,实际燃烧过程中（O2 0 ）不可能达到RO2max,判断烟气分析成分的合理性,27,第六节 过量空气系数,1.过量空气系数,（1）定义,实际供给的空气量与理论空气量之比 反映设备的完善程度和运行水平,（2）表征,炉膛出口处过量空气系数,28,第六节 过量空气系数,（3）选择,f“,排烟热损失,化学未完全燃烧热损失,机械未完全燃烧热损失,最佳f “：三项损失之和为最小时,29,第六节 过量空气系数,（4）推荐值,无烟煤和贫煤1.201.25,烟煤和褐煤1.151.20,液体和气体1.10,（5）运行状态下确定过量空气系数,不完全燃烧,30,第六
10、节 过量空气系数,完全燃烧,（6）运行状态下监督过量空气系数,1烟煤 2褐煤 3重油 4天然气,RO2变化,燃料变化,O2监督,31,第六节 过量空气系数,2.漏风系数,（1）定义,漏入空气量与理论空气量之比,（2）危害,32,第六节 过量空气系数,（3）推荐,33,第六节 过量空气系数,3.空气平衡,（1）定义,送入锅炉的过量空气量排出锅炉的过量空气量,（2）基本关系,出口,进口,漏风,受热面,“,34,第六节 过量空气系数,（3）各受热面空气平衡,受热面1,“ 1,1, 1,受热面2,“ 2,2, 2,35,第六节 过量空气系数,（3）各受热面空气平衡,36,第六节 过量空气系数,（4）空
11、气平衡表,37,第七节 空气和烟气焓的计算,1.理论空气焓和理论烟气焓定义,单位燃料所需要的理论空气量V0和所产生的理论烟气量Vg0在等压下从0加热到所需要的热量,2.计算前提,单位燃料所需要的空气和所产生的烟气的焓值 固体和液体燃料：kJ/kg收到基燃料 气体燃料： kJ/ Nm3收到基燃料 计算起点：0（ 0对应焓值为0 ） 计算比热：定压比热（燃烧过程为定压） RO2比热： CO2比热（VCO2 VSO2 ）,38,第七节 空气和烟气焓的计算,3.计算通式,V空气量或烟气量,c空气或烟气定压比热,空气或烟气温度,4.空气焓的计算,理论空气焓,实际空气焓,39,第七节 空气和烟气焓的计算,
12、5.烟气焓的计算,理论烟气焓,烟气焓,不计入,40,第七节 空气和烟气焓的计算,6.烟气焓温表,41,第七节 空气和烟气焓的计算,5. 烟气焓温图,烟气质量增加,42,第八节 锅炉热平衡计算,1. 定义,输入热量输出热量,燃料燃烧的放热量,产生蒸汽所利用的热量 未利用而损失掉的热量,2. 前提,1kg收到基燃料为基准 锅炉处于稳定状态,43,第八节 锅炉热平衡计算,3. 热平衡方程,Qf ：输入热量，kJ/kg Q1 ：有效利用热，kJ/kg Q2 ：排烟热损失，kJ/kg Q3 ：化学未完全燃烧热损失，kJ/kg Q4 ：机械未完全燃烧热损失，kJ/kg Q5 ：散热损失，kJ/kg Q6
13、：灰渣物理热损失，kJ/kg,44,第八节 锅炉热平衡计算,3. 热平衡方程,除以Qf,4. 锅炉效率,正平衡效率,反平衡效率,45,第八节 锅炉热平衡计算,5.输入热量,燃料和空气没有利用外界热量 燃煤水分满足,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； 雾化燃油所用蒸汽带入的热量,为什么空气预热器所带入的热量不计入输入热量？,46,第八节 锅炉热平衡计算,6.机械未完全燃烧热损失Q4,（1）原因：固体颗粒未燃尽,飞灰Qfa4,灰渣Qsl4,（2）选择,设计：选取,运行：热平衡试验测定,固态排渣煤粉炉0.55.0,燃油和燃气炉0.0%,（3）灰平衡：进入炉内的总灰
14、量灰渣中灰量飞灰中灰量,排渣率,飞灰系数0.90.95,飞灰量？,47,第八节 锅炉热平衡计算,7.化学未完全燃烧热损失Q3,（1）原因：排烟中残留的可燃气体,CO，H2，CH4,CmHn（忽略）,（2）选择,设计：选取，煤粉炉不大于0.5,运行：计算,燃料种类，燃烧方式 炉膛型式与结构 燃烧器设计与布置 锅炉运行工况,（4）影响因素,（3）影响因素,修正,48,第八节 锅炉热平衡计算,8.排烟热损失Q2,（1）原因：排烟温度高于环境温度,（2）计算,排烟焓,冷空气焓30,（3）影响因素,（4）特点：电厂锅炉中最大的损失（56）,排烟温度,排烟容积,110 150,增加15 20，损失增加1,
15、49,第八节 锅炉热平衡计算,（5）最佳过量空气系数,f“,排烟热损失,化学未完全燃烧热损失,机械未完全燃烧热损失,最佳f “ ：三项损失之和为最小时,50,第八节 锅炉热平衡计算,9.散热损失Q5,（1）原因：外表面温度高于环境温度,（2）计算,（3）选择,（4）保热系数,与负荷成反比,51,第八节 锅炉热平衡计算,10.灰渣物理热损失Q6,（1）原因：灰渣温度高于环境温度,（3）计算：固态排渣煤粉炉tsl=600 液态排渣tsl=t3+100 流化床tsl=800 ,（2）影响因素,灰分 排渣方式,52,第八节 锅炉热平衡计算,11.有效利用热Q1,（1）组成,（2）计算,给水加热到过热蒸汽,排汽加热到再热蒸汽,排污水吸收热量,kJ/kg,为什么空气预热器吸收的热量也不计入有效利用热量,53,第八节 锅炉热平衡计算,12.锅炉效率b 和燃料消耗量B,13.计算燃料消耗量Bcal,参加反应的燃料用于热力计算,54,第九节 锅炉热平衡试验,1.目的,2.方法,确定锅炉效率,确定锅炉各项损失,确定锅炉各项工作指标,正平衡,反平衡,Q1和燃料消耗量Bb,各项损失qib,大型锅炉,小型锅炉,
