鍋爐原理第3章燃料燃燒計算和鍋爐熱平衡計算

1、1第三章燃料燃燒計算和鍋爐熱平衡計算2第一節(jié)概述燃燒計算（物質(zhì)平衡）熱平衡計算（能量平衡）空氣量的計算（成分、容積）煙氣量的計算（成分、容積）輔助計算空氣、煙氣焓鍋爐有效利用熱鍋爐各項損失鍋爐效率3第二節(jié)燃燒所需空氣量的計算1.計算前提l 理想氣體l 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（0,101325Pa）l 單位燃料所需干空氣量 固體和液體燃料：Nm3（干空氣）/kg收到基燃料氣體燃料： Nm3（干空氣）/ Nm3收到基燃料4第二節(jié)燃燒所需空氣量的計算2.理論空氣量的計算（1）理論空氣量的定義l1kg收到基燃料完全燃燒且沒有剩余氧存在時 所需要的空氣量（2）理論空氣量的計算l方法 C、H、S燃燒化學(xué)反應(yīng)方程式理論空

2、氣量5第二節(jié)燃燒所需空氣量的計算（2）理論空氣量的計算碳完全燃燒反應(yīng)方程式C + O2 CO2 12kg C + 22.41Nm3 O2 22.41Nm3 CO21kg C + 1.866Nm3 O2 1.866Nm3 CO21kg H + 5.56Nm3 O2 11.1Nm3 H2O 1kg S + 0.7Nm3 O2 0.7Nm3 SO26第二節(jié)燃燒所需空氣量的計算（2）理論空氣量的計算0 1(1.8665.560.70.7)0.21100100100100a ra ra ra rCSOHV 0.0889(0.375)0.2650.333ararararCSHO燃料本身包含的氧量當(dāng)量碳量N

3、m3/kg收到基燃料外界提供的理論空氣量001.293GVkg（空氣）（空氣）/kg（收到基燃料）（收到基燃料）7第二節(jié)燃燒所需空氣量的計算（3）理論空氣量的經(jīng)驗估算無煙煤、貧煤Nm3/kg ,06000.238900ar netQV煙煤 Nm3/kg ,01.05 0.2380.2781000ar netQV 3.實際空氣量的計算 0( )VV 0( )VV 煙氣側(cè)過量空氣系數(shù)空氣側(cè)過量空氣系數(shù)（定義）8第三節(jié)燃燒產(chǎn)生煙氣量（燃燒產(chǎn)物）的計算1.計算前提l 理想氣體l 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（0,101325Pa）l 單位燃料所產(chǎn)生的煙氣量 固體和液體燃料：Nm3（煙氣）/kg收到基燃料氣體燃料： Nm3

4、（煙氣）/ Nm3收到基燃料9第三節(jié)燃燒產(chǎn)生煙氣量（燃燒產(chǎn)物）的計算理論工況2.燃燒工況燃料在沒有過?？諝獾那闆r下完全燃燒燃燒產(chǎn)物（煙氣）組成：CO2、SO2、N2和H2O理論煙氣量：Vg0設(shè)計工況實際送入的空氣量大于理論空氣量，以保證燃料完全燃燒燃燒產(chǎn)物（煙氣）組成：CO2、SO2、N2 、H2O和剩余O2實際煙氣量：Vg實際工況實際送入的空氣量大于理論空氣量，仍為不完全燃燒燃燒產(chǎn)物（煙氣）組成：CO2、SO2、N2 、H2O、剩余O2和CO實際煙氣量：Vg10第三節(jié)燃燒產(chǎn)生煙氣量（燃燒產(chǎn)物）的計算3.理論煙氣量的計算（1）理論煙氣量的定義l1kg收到基燃料在以理論空氣量V0條件下完全燃燒時

5、生成的煙氣量（或煙氣容積）（2）理論煙氣量的計算l方法 C、H、S燃燒化學(xué)反應(yīng)方程式理論煙氣量=1 完全燃燒O2 = 0 CO = 011第三節(jié)燃燒產(chǎn)生煙氣量（燃燒產(chǎn)物）的計算（2）理論煙氣量的計算l二氧化碳和二氧化硫容積C + O2 CO2 12kg C + 22.41Nm3 O2 22.41Nm3 CO21kg C + 1.866Nm3 O2 1.866Nm3 CO21kg S + 0.7Nm3 O2 0.7Nm3 SO2CO2+SO2三原子氣體RO2S + O2 SO212第三節(jié)燃燒產(chǎn)生煙氣量（燃燒產(chǎn)物）的計算（2）理論煙氣量的計算l 理論氮氣容積V0：Nar：00.79V22.410.

6、828 100100ararNN2000.790.8100arNNVV13第三節(jié)燃燒產(chǎn)生煙氣量（燃燒產(chǎn)物）的計算（2）理論煙氣量的計算l 水蒸汽 1kg H + 5.56Nm3 O2 11.1Nm3 H2O22.411.2418100100ararMM001.2930.01610.804 1000adVVMar：V0：20011.11.240.0161100100ararH OHMVVGat：1.240.804atatGGda=10g/kg空氣14第三節(jié)燃燒產(chǎn)生煙氣量（燃燒產(chǎn)物）的計算（2）理論煙氣量的計算000(0.375)1.8660.80.7911.11.240.016110010010

7、0100ararararargCSNHMVVVVRO2VN20VH2O0Vdg0Nm3（煙氣）（煙氣）/kg（收到基燃料）（收到基燃料）15第三節(jié)燃燒產(chǎn)生煙氣量（燃燒產(chǎn)物）的計算（3）設(shè)計工況下實際煙氣量的計算（1 完全燃燒O2 0 CO = 0）00010.01611ggVVVV過量的空氣過量空氣帶入的水蒸汽222000010.01611RONH OVVVVVVdgVH2O16第三節(jié)燃燒產(chǎn)生煙氣量（燃燒產(chǎn)物）的計算（3）理論煙氣量與設(shè)計工況下實際煙氣量的關(guān)系2(0.375)1.8660.71.866100100100ararararROCSCSV20011.11.240.0161100100

8、ararH OHMVV2000.790.8100arNNVV200.211OVV22000.791NNVVV22000.01611H OH OVVVC VCO2S VSO2N2 VN2O2 VO2H2O VH2O01 V01.01611 VVg0Vg過量干空氣過量濕空氣1717第三節(jié)燃燒產(chǎn)生煙氣量（燃燒產(chǎn)物）的計算（4）實際工況下實際煙氣量的計算1 不完全燃燒O2 0 CO 022222gCOCOSONOH OVVVVVVV1.866100arC變化1818第三節(jié)燃燒產(chǎn)生煙氣量（燃燒產(chǎn)物）的計算4.與煙氣量有關(guān)的概念l煙氣質(zhì)量l三原子氣體容積份額（分壓力）l水蒸汽容積份額（分壓力）00111.

9、29311.3061001000100araargAdAGVV 22H OH OgVrV22H OH Oprp22ROROgVrV22ROROprpp：煙氣總壓力kg/kg19第三節(jié)燃燒產(chǎn)生煙氣量（燃燒產(chǎn)物）的計算4.與煙氣量有關(guān)的概念l飛灰濃度100arfagAGkg/kg煙氣飛灰系數(shù)100arfagAVkg/Nm3煙氣0.9520第四節(jié)煙氣分析1.目的l 測定運行中煙氣的成分和容積l 燃燒的完全程度l 爐膛空氣供給量2.煙氣分析儀l 奧氏煙氣分析儀l 磁性、氧化鋯氧量計l 電化學(xué)煙氣分析儀l 紅外煙氣分析儀21第四節(jié)煙氣分析3. 奧氏煙氣分析儀（1）原理：化學(xué)吸收法（2）說明：吸收劑順序

10、干煙氣組分（3）結(jié)果：RO2，O2，CO22100%ROdgVROV22100%OdgVOV100%COdgVCOVN2Vdg難以測量22第四節(jié)煙氣分析3. 干煙氣成分22100%ROdgVROV22100%OdgVOV100%COdgVCOV222100ROOCON22100%NdgVNV23第五節(jié)燃燒方程1.定義燃料元素組成和燃燒產(chǎn)物之間的關(guān)系f（ Car，Har， Oar， Nar， Sar， RO2，CO，O2）02.不完全燃燒方程2220.605()21ROCOOROCO燃料特性系數(shù)22221()0.605ROROOCO24第五節(jié)燃燒方程l 燃料特性系數(shù)只取決于燃料的可燃元素，與水分

11、和灰分無關(guān)l 無因次量，與采用何種燃料成分基準(zhǔn)無關(guān)l ：自由氫（尚未與氧化合的氫，消耗外界氧的氫）8ararOH0.03882.350.375arararararOHNCS25第五節(jié)燃燒方程3.完全燃燒方程22221()0.605ROROOCO1且完全燃燒：CO=022121ROOmax2211RO1且完全燃燒：CO=0 O2=0判斷燃燒狀況26第五節(jié)燃燒方程4.說明22121ROOl實際燃燒過程中（O2 0 ）不可能達(dá)到RO2max2221ROOl判斷煙氣分析成分的合理性27第六節(jié)過量空氣系數(shù)1.過量空氣系數(shù)（1）定義實際供給的空氣量與理論空氣量之比反映設(shè)備的完善程度和運行水平0VV（2）表

12、征爐膛出口處過量空氣系數(shù)f28第六節(jié)過量空氣系數(shù)（3）選擇f排煙熱損失化學(xué)未完全燃燒熱損失機械未完全燃燒熱損失最佳f ：三項損失之和為最小時29第六節(jié)過量空氣系數(shù)（4）推薦值無煙煤和貧煤1.201.25煙煤和褐煤1.151.20液體和氣體1.10（5）運行狀態(tài)下確定過量空氣系數(shù)22210.51 3.76100OCOROOCO2422410.521 3.76100OCOCHROOCOCH不完全燃燒30第六節(jié)過量空氣系數(shù)完全燃燒max22RORO（6）運行狀態(tài)下監(jiān)督過量空氣系數(shù)22121 O1煙煤 2褐煤3重油 4天然氣RO2變化 燃料變化O2監(jiān)督監(jiān)督31第六節(jié)過量空氣系數(shù)2.漏風(fēng)系數(shù)（1）定義漏

13、入空氣量與理論空氣量之比0VV（2）危害爐膛溫度水平 燃燒效率煙氣容積 排煙熱損失和引風(fēng)機電耗漏風(fēng)點溫度 煙氣溫度水平 排煙溫度32第六節(jié)過量空氣系數(shù)（3）推薦項目漏風(fēng)系數(shù)爐膛0.05凝渣管和屏0過熱器0.03再熱器0.03省煤器0.02管式空氣預(yù)熱器0.03回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器0.080.133第六節(jié)過量空氣系數(shù)3.空氣平衡（1）定義送入鍋爐的過量空氣量排出鍋爐的過量空氣量（2）基本關(guān)系出口進(jìn)口漏風(fēng)受熱面34第六節(jié)過量空氣系數(shù)（3）各受熱面空氣平衡受熱面1 11 1受熱面2 22111222 212211235第六節(jié)過量空氣系數(shù)（3）各受熱面空氣平衡f36第六節(jié)過量空氣系數(shù)（4）空氣平衡表受熱面

14、名稱爐膛、屏 凝渣管高溫過熱器低溫過熱器高溫省煤器高溫空氣預(yù)熱器低溫省煤器低溫空氣預(yù)熱器 1.151.201.231.261.281.311.330.050.030.030.020.030.020.03 1.201.231.261.281.311.331.3637第七節(jié)空氣和煙氣焓的計算1.理論空氣焓和理論煙氣焓定義單位燃料所需要的理論空氣量V0和所產(chǎn)生的理論煙氣量Vg0在等壓下從0加熱到所需要的熱量2.計算前提l單位燃料所需要的空氣和所產(chǎn)生的煙氣的焓值 固體和液體燃料：kJ/kg收到基燃料氣體燃料： kJ/ Nm3收到基燃料l計算起點：0（ 0對應(yīng)焓值為0 ）l計算比熱：定壓比熱（燃燒過程為

15、定壓）lRO2比熱： CO2比熱（VCO2 VSO2 ）38第七節(jié)空氣和煙氣焓的計算3.計算通式IVcV空氣量或煙氣量c空氣或煙氣定壓比熱空氣或煙氣溫度4.空氣焓的計算00aaIVcaaIV c理論空氣焓實際空氣焓39第七節(jié)空氣和煙氣焓的計算5.煙氣焓的計算222222000gRONH ORONH OIVcVcVc001ggafaIIII100arfafaashAIc.41826faarar netAQ理論煙氣焓煙氣焓不計入40第七節(jié)空氣和煙氣焓的計算6.煙氣焓溫表溫度/理論煙氣焓I0g/kJ/kg理論空氣焓I0a/kJ/kg飛灰焓Ifa/kJ/kgIgI0g（1）I0aIfa爐膛過熱器省煤器

16、空預(yù)器3026510099489613.8 2002013180628.92602 3003063273645.0387539574004146368061.5523853495005256464478.364036635677441第七節(jié)空氣和煙氣焓的計算5. 煙氣焓溫圖煙氣質(zhì)量增加42第八節(jié)鍋爐熱平衡計算1. 定義輸入熱量輸出熱量燃料燃燒的放熱量產(chǎn)生蒸汽所利用的熱量未利用而損失掉的熱量2. 前提1kg收到基燃料為基準(zhǔn)鍋爐處于穩(wěn)定狀態(tài)43第八節(jié)鍋爐熱平衡計算3. 熱平衡方程123456fQQQQQQQQf ：輸入熱量，kJ/kg Q1 ：有效利用熱，kJ/kg Q2 ：排煙熱損失，kJ/kg

17、 Q3 ：化學(xué)未完全燃燒熱損失，kJ/kg Q4 ：機械未完全燃燒熱損失，kJ/kg Q5 ：散熱損失，kJ/kg Q6 ：灰渣物理熱損失，kJ/kg 44第八節(jié)鍋爐熱平衡計算3. 熱平衡方程123456100qqqqqq123456fQQQQQQQ除以QfiifQqQ4. 鍋爐效率正平衡效率反平衡效率11100fQqQ62100iiq45第八節(jié)鍋爐熱平衡計算5.輸入熱量 燃料和空氣沒有利用外界熱量燃煤水分滿足,.41826.65arar redar netMMQ.far netQQ.far netphexatQQQQQ燃料收到基低位發(fā)熱量燃料的物理顯熱；外來熱源加熱空氣時帶入的熱量；霧化燃油

18、所用蒸汽帶入的熱量為什么空氣預(yù)熱器所帶入的熱量不計入輸入熱量？46第八節(jié)鍋爐熱平衡計算6.機械未完全燃燒熱損失Q4 （1）原因：固體顆粒未燃盡飛灰Qfa4灰渣Qsl4（2）選擇設(shè)計：選取運行：熱平衡試驗測定固態(tài)排渣煤粉爐0.55.0燃油和燃?xì)鉅t0.0%（3）灰平衡：進(jìn)入爐內(nèi)的總灰量灰渣中灰量飛灰中灰量排渣率飛灰系數(shù)0.90.95飛灰量？47第八節(jié)鍋爐熱平衡計算7.化學(xué)未完全燃燒熱損失Q3 （1）原因：排煙中殘留的可燃?xì)怏wCO，H2，CH4CmHn（忽略）（2）選擇設(shè)計：選取，煤粉爐不大于0.5運行：計算41100q燃料種類，燃燒方式爐膛型式與結(jié)構(gòu)燃燒器設(shè)計與布置鍋爐運行工況（4）影響因素（3）影響因素修正48第八節(jié)鍋爐熱平衡計算8.排煙熱損失Q2 （1）原因：排煙溫度高于環(huán)境溫度（2）計算0421100exgexgcaqQIVct排煙焓冷空氣焓30（3）影響因素（4）特點：電廠鍋爐中最大的損失（56）排煙溫度排煙容積110 150增加15 20，損失增加149第八節(jié)鍋爐熱