鍋爐物質(zhì)平衡及計算（鍋爐設(shè)備運行課件）

實際供給空氣量及過量空氣系數(shù)表示：為了使燃料在爐內(nèi)能夠燃燒完全，減少不完全燃燒熱損失，實際送入爐內(nèi)的空氣量要比理論空氣量大些，這一空氣量稱為實際供給空氣量，用符號Vk(Nm3/kg)表示實際供給空氣量及過量空氣系數(shù)1.定義：2、“過量空氣系數(shù)”ΔV=Vk-V0=(α-1)V0Nm3/kg3.“過量空氣量”實際供給空氣量及過量空氣系數(shù)實際供給空氣量及過量空氣系數(shù)過量空氣系數(shù)沿?zé)煔庑谐滩粩嘣龃鬅煔庑谐虪t膛出口過量空氣系數(shù)的作用及最佳值實際供給空氣量及過量空氣系數(shù)與燃料種類、燃燒方式以及燃燒設(shè)備的完善程度有關(guān)爐膛出口最佳值過量空氣系數(shù)是鍋爐運行的重要指標(biāo)爐膛出口實際供給空氣量及過量空氣系數(shù)固態(tài)排渣煤粉爐中，無煙煤和貧煤的爐膛出口過量空氣系數(shù)為1.25，而煙煤與褐煤則為1.20理論空氣量理論空氣量一、理論空氣量定義：1kg燃料完全燃燒、無剩余氧存在時需要的空氣量 表示：Vo，Nm3/kg

推導(dǎo)：以碳的完全燃燒為例1千克碳完全燃燒時需要1.866Nm3氧氣，并產(chǎn)生1.866Nm3二氧化碳1千克燃料中碳完全燃燒需要的氧氣量為：

2H2+O2=2H2O4.04kgH+22.4Nm3O2=44.8Nm3H2O1kgH+5.56Nm3O2=11.1Nm3H2O理論空氣量1千克氫完全燃燒時需要5.56Nm3氧氣，并產(chǎn)生11.1Nm3水蒸汽1千克燃料中氫完全燃燒需要的氧氣量為：1千克硫完全燃燒時需要0.7Nm3氧氣，并產(chǎn)生0.7Nm3二氧化硫1千克燃料中硫完全燃燒需要的氧氣量為：S+O2=SO2

32kgS+22.4Nm3O2=22.4Nm3SO21kgS+0.7Nm3O2=0.7Nm3SO2理論空氣量理論空氣量1千克燃料本身釋放出的氧氣量為：理論氧氣量為理論空氣量1千克燃料完全燃燒所需要的理論空氣量根據(jù)燃燒化學(xué)反應(yīng)計算煙氣容積※計算思路：實際煙氣容積=理論煙氣容積+過量空氣容積（干）+過量空氣帶入的水蒸氣容積或：實際煙氣容積=干煙氣容積+水蒸氣容積根據(jù)燃燒化學(xué)反應(yīng)計算煙氣容積根據(jù)燃燒化學(xué)反應(yīng)計算煙氣容積1.理論煙氣容積定義：

=1并且燃料完全燃燒（1）VRO2

的計算

計算：（3）理論水蒸氣容積的計算Nm3/kgNm3/kg根據(jù)燃燒化學(xué)反應(yīng)計算煙氣容積（2）理論氮容積的計算理論氮容積=理論空氣中的氮+燃料中的氮①燃料中的氫生成的水蒸氣根據(jù)燃燒化學(xué)反應(yīng)計算煙氣容積②燃料中的水分生成的水蒸氣③理論空氣量帶入的水蒸氣“空氣含濕量dk”是指1kg干空氣帶入的水蒸氣量，單位為g/kg干空氣。每標(biāo)準(zhǔn)立方米干空氣帶入的水蒸氣容積為： 理論空氣量帶入的水蒸氣容積為☆對于固體燃料，理論水蒸氣容積為上述三部分之和，即

Nm3/kg根據(jù)燃燒化學(xué)反應(yīng)計算煙氣容積根據(jù)燃燒化學(xué)反應(yīng)計算煙氣容積2.實際煙氣容積或者根據(jù)燃燒化學(xué)反應(yīng)計算煙氣容積3.煙氣的質(zhì)量任務(wù)：大家可根據(jù)下面提供的幾個發(fā)電企業(yè)的燃煤數(shù)據(jù)分組計算燃燒需要空氣量和生成的煙氣量。根據(jù)燃燒化學(xué)反應(yīng)計算煙氣容積企業(yè)工業(yè)分析元素分析發(fā)熱量Qnet.ar（kJ/kg）揮發(fā)份Vdaf（%）灰份Aar（%）水份Mar（%）水份Mad（%）CarHarNarSarOar

0116670

11.1547.965.60.9339.93.14

1.12

0.98

5.7002

21527

17.5227.52

7.480.62

60.7

2.89

0.87

0.64

3.07032328015.725.4970.42643.52.150.542.6042164029.06

19.419.64.99

58.762.56

0.660.438.58

052003025.2331.5680.6452.092.854.290.30.9106

2261014.3

22.176.96

1.09

63.77

2.52

1.050.26

3.27

07

2023035.27

24.74

8.8

5.27

52.96

3.030.58

1.2

8.99082397015.1220.429.30.8763.092.771.010.432.980918540

31.8636.15

6.51.06

47.67

3.66

0.88

0.25

4.89102101016.5229.568.01.1655.162.680.910.343.35煙氣分析介紹正在運行的鍋爐，實際的過量空氣系數(shù)α往往與設(shè)計值有差異，而燃料的燃燒往往也是不完全的，亦即在煙氣中常含有少量的CO，這些都將影響煙氣容積的變化。為了較確切地估計鍋爐運行時的煙氣容積，可借助煙氣分析求出。煙氣分析煙氣分析是指以1kg燃料燃燒生成的干煙氣容積為基礎(chǔ)，測出煙氣中各氣體成分分容積占干煙氣容積的百分?jǐn)?shù)。以CO2、SO2、O2、N2和CO分別表示干煙氣中二氧化碳、二氧化硫、氧、氮和一氧化碳的成分容積含量百分?jǐn)?shù)261.煙氣分析及設(shè)備1.煙氣分析及設(shè)備CO201SO202O203CO04N205成分：CO2＋SO2＋O2＋CO+N2=100%其中：RO2+O2+CO+N2=100%運行鍋爐的煙氣分析及計算正在運行的鍋爐，實際的過量空氣系數(shù)α往往與設(shè)計值有差異，而燃料的燃燒往往也是不完全的，亦即在煙氣中常含有少量的CO，這些都將影響煙氣容積的變化。為了較確切地估計鍋爐運行時的煙氣容積，可借助煙氣分析求出。煙氣分析是指以1kg燃料燃燒生成的干煙氣容積為基礎(chǔ)，測出煙氣中各氣體成分分容積占干煙氣容積的百分?jǐn)?shù)。以CO2、SO2、O2、N2和CO分別表示干煙氣中二氧化碳、二氧化硫、氧、氮和一氧化碳的成分容積含量百分?jǐn)?shù)301.煙氣分析及設(shè)備1.煙氣分析及設(shè)備CO201SO202O203CO04N205成分：CO2＋SO2＋O2＋CO+N2=100%其中：RO2+O2+CO+N2=100%煙氣分析分析設(shè)備：奧氏分析儀順序：RO2、O2、CO吸收瓶：第一個吸收瓶內(nèi)裝有氫氧化鉀溶液，用來吸收煙氣中二氧化碳和二氧化硫；第二個吸收瓶內(nèi)裝有焦性沒食子酸堿溶液，用來吸收煙氣中的氧氣，它也能吸收二氧化碳和二氧化硫；第三個吸收瓶內(nèi)裝有氯化亞銅氨溶液，用來吸收煙氣中的一氧化碳，它也能吸收氧氣。量筒：量筒上標(biāo)有刻度，用來測量氣體容積。量筒頂部有引入氣體或排出氣體的通口，末端用橡膠管與平衡瓶相連。平衡瓶：平衡瓶內(nèi)裝有一定量的飽和食鹽水，與大氣相通，底部的出口與量筒下端用不著橡膠管相連，通過提升或降低平衡瓶的位置，使量筒內(nèi)的溶液上升或下降，排出或吸入氣體。梳形管：梳形管是連接量筒和各吸收瓶的通道測量時從煙道中抽取一定量煙氣試樣（常取100cm3），然后將煙氣試樣依次送入三個收瓶進(jìn)行反應(yīng)吸收，煙氣反復(fù)多次進(jìn)入吸收瓶1后，則煙氣中的三原子氣體RO2被吸收盡，利用量管上的刻度可以測出煙氣減少的容積，這減少的容積即為干煙氣中三原子氣體容積含量的百分?jǐn)?shù)RO2。按同樣的方法用吸收瓶2測出O2，用吸收瓶3測出CO，最后在量管中剩余的氣體即為N2。上述吸收程序不容顛倒。每次讀數(shù)時，需將水準(zhǔn)瓶水位面與量管中的水位面對齊。分析方法

Nm3/kg2.根據(jù)煙氣分析計算煙氣容積

煙氣中三原子氣體水蒸氣容積份額和灰粒濃度1.三原子氣體容積份額及分壓力2.水蒸氣容積份額及分壓力3.灰粒濃度燃燒方程式21-O2=（1+β）RO2β——燃料特性系數(shù)，僅取決于燃料元素分析成分1.完全燃燒方程式及RO2最大值

>1、CO=0完全燃燒方程式為當(dāng)燃料的β值一定時，無論過量空氣量如何，干煙氣成分都應(yīng)滿足完全燃燒方程式。如不滿足，可能有以下幾種情況：煙氣分析不準(zhǔn)確01有碳未燃盡02煙氣中有CO存在03燃料特性系數(shù)可得:RO2最大值的數(shù)值僅取決于燃料元素分析成分，也是表征燃料的一個特性值。在一定程度上可以判斷用煙氣分析器測出的RO2值是否正確。定義：燃料不完全燃燒時各煙氣成分之間的關(guān)系。表達(dá)：燃料的元素成分、煙氣分析所得各煙氣成分。

2.不完全燃燒方程式不完全燃燒方程式煙氣成分N2H2OSO2CO2當(dāng)

=1并且完全燃燒時煙氣成分容積:煙氣O2當(dāng)

>1并且完全燃燒時煙氣成分煙氣容積:N2H2OSO2CO2煙氣成分當(dāng)≥1且不完全燃燒時CO容積:煙氣O2N2H2OSO2CO2煙氣成分當(dāng)≥1且不完全燃燒時煙氣N2H2OSO2CO2O2N2H2OSO2CO2當(dāng)

=1并且完全燃燒時當(dāng)

>1并且完全燃燒時O2N2H2OSO2CO2CO多了過量空氣多了碳不完全燃燒剩余空氣及CO空氣和煙氣的焓空氣和煙氣的焓理論空氣和燃燒產(chǎn)物焓，是指每千克燃料所需理論空氣量和生成的煙氣量在等壓（通常為1大氣壓力）下從0℃加熱到θ℃時所需要的熱量。在進(jìn)行鍋爐熱力計算以及整理鍋爐熱平衡試驗結(jié)果時，都需要知道空氣焓和煙氣焓。計算基礎(chǔ)：1kg燃料，規(guī)定0℃時的焓值等于零，用符號I表示1.空氣焓的計算（1）理論空氣焓可用下式計算（2）實際空氣焓的計算2.煙氣焓的計算計算方法：

按燃料燃燒的化學(xué)反應(yīng)計算，一般在設(shè)計鍋爐時使用；按運行時煙氣分析的結(jié)果計算，一般在實際運行時使用。0102（1）設(shè)計鍋爐時煙氣焓的計算設(shè)計鍋爐時，按燃料完全燃燒計算，計算式如下：理論煙氣焓為：（2）鍋爐運行時煙氣焓的計算3.煙氣焓—溫表及焓—溫圖由于煙氣焓不僅隨煙道各部的煙氣溫度不同而變化，而且也隨煙道各部過量空氣系數(shù)不同而變化，故計算煙道各部位的煙氣焓，是一項十分煩雜的工作。為了簡化計算手續(xù)和使用方便，在進(jìn)行鍋爐熱力計算時，都需要事先編制煙氣焓一溫表或焓一溫圖燃料不同，同一條件下，煙氣焓不同同一燃料，過量空氣系數(shù)不同，同一溫度下的焓不同；同一燃料，同一過量空氣系數(shù)，不同溫度下的焓不同;煙氣焓的特點：煙氣焓—溫表及焓—溫圖的作用:在不同的過量空氣系數(shù)下，知道溫度可立即查出焓，或者知道焓，立即可以查出溫度010203煙氣焓—溫表注意：溫度的取值一般為100-1200℃、1900-2100℃；每100℃為一間隔單位；

過量空氣系數(shù)對應(yīng)于各受熱面煙氣焓溫表注意空氣和煙氣的焓空氣和煙氣的焓理論空氣和燃燒產(chǎn)物焓，是指每千克燃料所需理論空氣量和生成的煙氣量在等壓（通常為1大氣壓力）下從0℃加熱到θ℃時所需要的熱量。在進(jìn)行鍋爐熱力計算以及整理鍋爐熱平衡試驗結(jié)果時，都需要知道空氣焓和煙氣焓。計算基礎(chǔ)：1kg燃料，規(guī)定0℃時的焓值等于零，用符號I表示1.空氣焓的計算（1）理論空氣焓可用下式計算（2）實際空氣焓的計算2.煙氣焓的計算計算方法：

按燃料燃燒的化學(xué)反應(yīng)計算，一般在設(shè)計鍋爐時使用；按運行時煙氣分析的結(jié)果計算，一般在實際運行時使用。0102（1）設(shè)計鍋爐時煙氣焓的計算設(shè)計鍋爐時，按燃料完全燃燒計算，計算式如下：理論煙氣焓為：（2）鍋