第3章燃燒計(jì)算和熱平衡計(jì)算

1、3-1 燃料的燃燒計(jì)算燃料的燃燒計(jì)算3-2 焓溫表焓溫表3-3 鍋爐熱平衡鍋爐熱平衡2022-3-1第第3 3章章 燃燒計(jì)算和熱平衡計(jì)算燃燒計(jì)算和熱平衡計(jì)算本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容3-1 燃料的燃燒計(jì)算w燃料燃燒所需的空氣量計(jì)算碳完全燃燒反應(yīng)方程式w C+O2 CO2+40700 (kJ/kmol)(C)硫完全燃燒反應(yīng)方程式w S+O2 SO2+334900 (kJ/kmol)(S)氫完全燃燒反應(yīng)方程式w 2H2+O2 2H2O+241200 (kJ/kmol)(H2)2022-3-1ararCC22.4=1.866121001003/NmKgararSS22.4=0.7321001003/N

2、mKgararH22.4=5.52 2.016100100H3/NmKg3-1 燃料的燃燒計(jì)算每千克收到基中的可燃元素分別為 Kg碳、 Kg硫、 Kg氫， 而1Kg燃料已含有 Kg氫相當(dāng)于自供氧： 錯(cuò)了（應(yīng)為書中）每千克收到基燃料完全燃燒時(shí)所需的理論氧氣量為：按空氣中氧的體積分?jǐn)?shù)21%計(jì)算，則1Kg收到基燃料燃燒所需的理論空氣量理論空氣量 為：2022-3-1/100arC/100arS/100arH/100arOararO22.4=1.86612100100OararararCHS1.866+5.55+0.7-0.7100100100100O3/NmKg3/NmKg0V0ararararCH

3、S1(1.866+5.55+0.7-0.7)0.21100100100100OV ararar0.089(C +0.375S )+0.265-0.0333arHO3/NmKg3-1 燃料的燃燒計(jì)算乘以干空氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度，得到以質(zhì)量表示的理論空氣量 ：為了使燃料完全燃燒，實(shí)際送入的空氣量總大于理論空氣量，超過部分為過?？諝饬?。將實(shí)際空氣 和理論空氣量 之比稱為過量空氣系數(shù),即 進(jìn)入爐膛以后，用于煙氣量計(jì)算的過量空氣系數(shù)； 進(jìn)入爐膛以前，用于空氣量計(jì)算的過量空氣系數(shù)；2022-3-10L001.293LVararar0.115(C +0.375S )+0.342-0.0431arHO/Kg

4、KgkV0V0k/KVV或k3-1 燃料的燃燒計(jì)算單位燃料燃燒實(shí)際所需的空氣量為：爐中的過量系數(shù)是指爐膛出口處的 。它的最佳值與燃料種類、燃燒方式及燃燒設(shè)備的完善程度有關(guān)，對鏈條爐，對油爐和天然氣爐，燃煤工業(yè)鍋爐采用工業(yè)通風(fēng)，爐膛和其后的煙道都處于負(fù)壓狀態(tài)，通過爐墻和煙道要滲入一部分冷空氣，隨煙氣流動(dòng)空氣過量系數(shù)將增大。常用漏風(fēng)系數(shù)表示。漏風(fēng)系數(shù)大，會(huì)造成更大的排煙損失。2022-3-10KVVl1.31.5l1.1l3-1 燃料的燃燒計(jì)算氣體燃料，可按氣體組成用化學(xué)計(jì)量方程式求的理論空氣量固體或液體燃料所需理論空氣量按下面經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：貧煤及無煙煤：煙煤：劣質(zhì)煤（ ）：液體燃料：氣體燃料組分

5、不詳，按下面經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： 當(dāng)（ ） 當(dāng)（ ）0V022mn2V =0.0476 0.5CO+0.5H +1.5H S+0.5(m+) C H +O2 2.06n33/NmNm0arV = 0.239Q+600990net，/3/NmKg0arV =0.251Q1000+0.278net，/3/NmKgarQ12560/netKJKg，0arV = 0.239Q+450990net，/3/NmKg0arV =0.203Q1000+2.0net，/33/NmNm0arV = 0.209Q0net，/1003arQ10467/netKJ Nm，3arQ14654/netKJ Nm，0arV = 0

6、.260Q0-0.25net，/10033/NmNm2022-3-13-1 燃料的燃燒計(jì)算w燃燒生成的煙氣量計(jì)算理論煙氣量計(jì)算二氧化碳體積 （3-16）二氧化硫體積 （3-17） （3-18）理論水蒸氣體積 ，理論水蒸氣的來源有： （1）燃料中氫完全燃燒生成的水蒸氣，2022-3-12ararCC22.4=1.86612100100COV3/NmKg2ararSS22.4=0.732100100SOV3/NmKg2COV2SOV222ararCS=1.8660.7100100ROCOSOVVV3/NmKg2H OV30.111/arH NmKg3-1 燃料的燃燒計(jì)算（2）燃料中水分形成的水蒸氣

7、，（3）理論空氣量帶入的水蒸氣（10g/kg），（4）燃用重油且用霧化時(shí)帶入的水蒸氣，水蒸氣體積： （3-19）理論氮?dú)怏w積（1）理論空氣量中的氮，（2）燃料本身所含的氮， 氮?dú)獾捏w積： （3-20）2022-3-130.0124/arMNmKg030.016/V NmKg31.24/thW NmKg2000.1110.01240.0161.24H OararthVHMVW3/NmKg00.79V0.008arN2000.790.008NarVVN3-1 燃料的燃燒計(jì)算干煙氣量：理論煙氣量：w實(shí)際煙氣量的計(jì)算當(dāng) 時(shí)，當(dāng)不完全燃燒時(shí)，對于1Kg碳，氣體燃料未完全燃燒時(shí)：2022-3-12000.

8、790.008NarVVN2000ygyH OVVV1000(1)0.0161(1)ygyVVVV2arar COar COCCCgy21.8660.375ararCSVROCO（）3/NmKg24mn2gy2(m)+COCOCHC HH SVROCO3/NmKg3-1 燃料的燃燒計(jì)算w煙氣分析及其應(yīng)用（1）煙氣分析的目的反應(yīng)爐內(nèi)燃燒情況，測量空氣過熱系數(shù)，確定排煙熱損失，得到不完全燃燒熱損失（2）奧氏煙氣分析儀（3）煙氣全分析儀（4）紅外煙氣分析儀（5）煙氣中CO含量的計(jì)算（6） 和 的計(jì)算（7）過量空氣系數(shù)（8）鍋爐漏風(fēng)系數(shù)2ROmax2RO3-1 燃料的燃燒計(jì)算w利用煙氣分析進(jìn)行的計(jì)算已

9、知：元素分析各成分V0k、VRO2煙氣分析測定容積份額：RO2、O2、CO、N2判斷燃燒工況、調(diào)整運(yùn)行計(jì)算w 干煙氣量固體和液體氣體w 煙氣量w CO含量2ROCO3arargy222mn233gy24V+VC0.375SV =1.866(m /kg)RO +COROCOCOCOmC HH SV(m /m )RO CO CH2ararygyH Oarar203kwhC0.375SV =VV1.8660.111H +0.0124MROCO0.0161 V +1.24G(m /kg)2221-O -(1+ )ROCO=(%)0.6053-1 燃料的燃燒計(jì)算燃燒特性系數(shù)完全燃燒方程式煙氣中最大三原子

10、氣體量w 過量空氣系數(shù)：忽略Nar不完全燃燒完全燃燒arararararH -0.126O +0.038N2.35C +0.375S220.21ORO1max20.21RO12221O -0.5CO1 3.76100-(RO +O )max222222RO121O21 ORO1 3.76100-(RO +O )3-2 焓溫表w空氣焓空氣焓在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣的焓 為： （3-59）實(shí)際空氣的焓 ： （3-60）（空氣焓溫表見P49 表3-3）式中： 1 濕空氣在溫度 時(shí)的焓。v煙氣焓煙氣焓設(shè)計(jì)時(shí)煙氣焓的計(jì)算煙氣焓 =理論煙氣焓 +過量空氣焓 +飛灰焓 （3-61）理論煙氣焓（ ）為 （3-62

11、）2022-3-10aI00()aaIVc/KJKgaI00()aaaIIVc/KJKg()ac3mI0gI0aI,afI/KJ Kg00ga,(-1)f aIIII=1222222000()()()gRORONNH OH OIVcVcVc/KJ Kg3-2 焓溫表鍋爐運(yùn)行時(shí)煙氣焓的近似計(jì)算 測量煙氣成分和煙氣溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，公式如下： 煙氣的定壓體積比熱，P52頁煙氣焓溫表見P53 表3-10yyyIV c/KJ Kgyc3/KJ Nmv熱平衡計(jì)算 示意圖 燃料鍋爐的熱平衡方程式為：w （3-72） 鍋爐輸入熱量， 鍋爐的輸出熱量，有效利用熱量， 排煙損失的熱量，即排出煙氣所帶走的 熱量，

12、 可燃?xì)怏w不完全燃燒損失的熱量， 固體不完全燃燒損失的熱量， 鍋爐散熱損失的熱量， 灰渣物理損失熱量和其他的熱損失的熱量， 用各項(xiàng)熱量占輸入熱量的比值百分?jǐn)?shù)w （3-73）123456inQQQQQQQ2022-3-13-3 鍋爐熱平衡/KJ KginQ/KJ Kg1Q/KJ Kg2Q/KJ Kg3Q4Q/KJ Kg5Q/KJ Kg/KJ Kg6Q/KJ Kg123456100%qqqqqq100%,1 6iiinQqiQ其中，v鍋爐輸入熱量 （3-74） 燃料收到基的低位發(fā)熱量， 燃料物理顯熱， 噴入鍋爐的蒸汽帶入的熱量， 用外來熱源加熱空氣帶入的熱量，當(dāng)燃料為煤時(shí)，物理顯熱 燃料溫度， 煤

13、和其他固、液體燃料的比熱容， w （3-77）innetarfuelsfoQQiQQ，2022-3-13-3 鍋爐熱平衡/KJ KgnetarQ，fuelisQfoQ/KJ Kg/KJ Kg/KJ Kg/KJ Kgfuelco coic t/KJ Kgcoccot/KJ Kg4.1868100100100dararcocoMMccv鍋爐有效利用熱鍋爐有效利用熱 =鍋爐輸出工質(zhì)的總焓-給水焓飽和蒸汽鍋爐： （3-81） 過熱蒸汽鍋爐： （3-81a）熱水鍋爐： （3-82）鍋爐受熱面單位時(shí)間內(nèi)的有效吸熱量 Ww （3-83）1Q2022-3-13-3 鍋爐熱平衡1,f,1()(i-i-)+(ii

14、)100a ss swb ws wf wrWQDDDB/KJ Kg1,f,1 (i-i)+(ii)(ii)sh swa sa sf wb ws wf wQDDDB/KJ Kg1QQB/KJ Kg10.278glQQBv各項(xiàng)熱損失及其計(jì)算固體不完全燃燒熱損失對于火床爐： （3-84）其中：asl-爐渣中灰分占入爐燃料總灰分的份額ari -漏煤中灰分占入爐燃料總灰分的份額ad.a-煙道灰中灰分占入爐燃料總灰分的份額（與afh什么區(qū)別）af.a-飛灰中灰分占入爐燃料總灰分的份額Csl -為爐渣中可燃物含量的百分?jǐn)?shù)Cri -漏煤中可燃物含量的百分?jǐn)?shù)Cd.a -煙道灰中可燃物含量的百分?jǐn)?shù)Cf.a -飛灰

15、中可燃物含量的百分?jǐn)?shù)4q2022-3-13-3 鍋爐熱平衡,a,a4,a,a,a,a328.664()100%100100100100fdslriarslridfslridfinCCCCAqaaaaCCCCq,a,a1slridfaaaa3-3 鍋爐熱平衡對于流化床爐： （3-85）ao.a-溢流灰中灰分占入爐燃料總灰分的份額ac.as-冷灰或冷爐斗灰渣中灰分占入爐燃料總灰分的份額Co.a -溢流灰中可燃物含量的百分?jǐn)?shù)Cc.as -冷灰或冷爐斗灰渣中可燃物含量的百分?jǐn)?shù),a,a,a4,a,a,a,a,a,a328.664()100%100100100100focasdarocasdfocasdf

16、inCCCCAqaaaaCCCCQv各項(xiàng)熱損失及其計(jì)算可燃?xì)怏w不完全燃燒熱損失可燃?xì)怏w不完全燃燒熱損失 （3-88）式中： 干煙氣中一氧化碳、氫氣、甲烷的容積百分?jǐn)?shù) 干煙氣中三原子氣體容積百分比排煙熱損失排煙熱損失 （3-89） 排煙焓， 進(jìn)入鍋爐的冷空氣焓， 排煙處的的過量空氣系數(shù)3q2022-3-13-3 鍋爐熱平衡ar2443r24+0.375 236201.5668100%100CCOHCHqqQROCO CH24COCH、H、2RO2q0ex1,42(I )(100)%exainIqqQexI01,aIex/KJ Kg/KJ Kgv各項(xiàng)熱損失及其計(jì)算散熱損失散熱損失額定工況 下，鍋爐

17、的散熱損失 （3-90）式中：B 鍋爐燃料消耗，kg/h F 鍋爐散熱面積，非額定工況下，與額定蒸發(fā)量或者額定供熱量相差大于25% 或 （3-91 92） 額定蒸發(fā)量， 實(shí)際蒸發(fā)量， 額定供熱量， 實(shí)際供熱量，5q2022-3-13-3 鍋爐熱平衡51650FinqBQ55,rat, %ratDqqDDratQMW/ t h2m55,rat, %ratDqqDratD/ t hQMW保熱系數(shù)保熱系數(shù)假定各段煙道和整臺(tái)鍋爐的保熱系數(shù)是相等的，則 （3-93）式中： 空氣預(yù)熱器吸熱量，若沒有空氣預(yù)熱器或吸熱量與鍋爐有效利用熱量相比很小時(shí)， （3-94） 鍋爐熱效率2022-3-13-3 鍋爐熱平衡

18、115+apapQQQQQapQ/KJ Kg1515115551inininQQqQQQQQqqQQ 其他熱損失其他熱損失層燃爐： （3-95） 1kg灰渣的焓， 灰渣中灰分占入爐燃料總灰量的百分比；流化床爐： （3-96） 和 分別是溢流灰、冷灰、煙道灰對應(yīng)的物理熱損失鍋爐內(nèi)部冷卻損失計(jì)算如下： 或 2022-3-13-3 鍋爐熱平衡6q666sllqqqq灰渣物理顯熱損失冷卻熱損失6(%slashslarincAqQ）(ashc）/KJ Kgsl66 ,6 ,6 ,%slo ac asd aqqqq6 ,6 ,o ac asqq、6 ,d aqqq66100%llinQqQ3q6116 10100%lqlglHqQ3-3-3 鍋爐的熱效率及燃料耗量w鍋爐的熱效率：技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，反應(yīng)機(jī)組的完善程度和運(yùn)行管理水平定義 鍋爐的有效利用熱與鍋爐的輸入熱量之比 （3-102）分類w 正平衡效率（測試） 簡單用于小鍋爐的熱效率測定，燃料耗量易測無法分析影響效率的原因1100%