第三章燃料燃烧计算和锅炉机组热平衡详解.ppt

第三章 燃料燃烧计算和锅炉机组热平衡 第一节燃烧过程的化学反应 第二节燃烧所需的空气量 第三节燃烧产生的烟气量 第四节烟气分析 第五节燃烧方程式 第六节运行中过量空气系数的确定 第七节空气和烟气的焓 第八节锅炉机组的热平衡 第九节锅炉机组的热平衡试验 锅炉燃烧计算的前提 1．空气量与烟气量的计算均以1kg的收到基燃料为基础； 2．空气和烟气的所有组成成分（包括水蒸汽，分压很小），均可作理想气体，每摩尔气体在标准状态的容积是22.41Nm3； 3. 气体容积计算的单位均为Nm3/kg。 第一节 燃烧过程的化学反应 1. 化学反应式 C+O2 → CO2 + 407000kJ/k mol 2C+O2 →2CO + 123100kJ/k mol 2H2+O2 → 2H2O + 241200kJ/k mol S+O2 → SO2 + 334900kJ/k mol 第一节 燃烧过程的化学反应 碳燃烧消耗的氧气量（完全燃烧） C+O2→CO2+407000kJ/k mol 可得：12.1kgC+22.41Nm3O2→22.41Nm3CO2 即 1kgC+1.866Nm3O2→1.866Nm3CO2 上式说明，每1kgC完全燃烧需要1.866Nm3的O2并产生1.866Nm3的CO2。 碳的燃烧 碳燃烧消耗的氧气量（不完全燃烧） 2C+O2→2CO+123100kJ/k mol 可得： 2×12.1kgC+22.41Nm3O2 →2×22.41Nm3CO 即 1kgC+0.5×1.866Nm3O2→1.866Nm3CO 也即每1kgC不完全燃烧需要0.5×1.866Nm3的O2并产生1.866Nm3的CO。 氢的燃烧 2H2+O2→2H2O+241200kJ/k mol 可得：2×2.016kgH2+22.41Nm3O2→2×22.41Nm3H2O 即 1kgH2+5.56Nm3O2→11.1Nm3H2O 即: 每1kgH燃烧需要5.56Nm3的O2并产生11.1Nm3 的H2O。 硫的燃烧 S+O2→SO2+334900kJ/k mol 可得：32kgS+22.41Nm3O2→22.41Nm3SO2 即 1kgS+0.7Nm3O2→0.7Nm3SO2 即每1kgS燃烧需要0.7Nm3的O2并产生0.7Nm3的SO2。 第二节 燃烧所需的空气量 一．理论空气量 1kg（或1Nm3）燃料完全燃烧时所需的最低限度的空气量（空气中的氧无剩余）称为理论空气量。 以容积表示时，其代表符号为V0 。 理论空气量也就是从燃烧反应方程式出发导出的1kg（或1Nm3）燃料完全燃烧所需的空气量。 1kg燃料完全燃烧需要的理论氧气总量为： 燃料本身的氧量: 1kg燃料完全燃烧真正需由空气提供的理论氧量为： 二．实际空气量和过量空气系数 在锅炉的实际运行中，为使燃料燃尽，实际供给的空气量总是要大于理论空气量，超过的部分称为过量空气量。 实际空气量Vk与理论空V0之比称为过量空气系数（?用于烟气量计算，?用于空气量计算）。 实际空气量：Vk=αV0 锅炉燃烧在炉膛出口结束。该处过量空气系数对燃烧影响较大。一般设计时取：燃用无烟煤及劣质烟煤，1.2~1.25； 燃用烟煤及褐煤：1.15~1.20。 三．漏风系数和空气平衡 对于负压运行的锅炉，外界冷空气会通过锅炉的不严密处漏入炉膛以及其后的烟道中，致使烟气中的过量空气增加。 相对于1kg燃料而言，漏入的空气量ΔVk与理论空气量V0之比称为漏风系数。 以Δ?表示，即： 空气预热器中，空气侧压力比烟气侧高，所以会有部分空气漏入烟气侧，该级的漏风系数△?ky要高些。 在空气预热器中，有： 第三节 燃烧产生的烟气量 一、理论烟气量 1、理论烟气的组成成分 如果实际参加燃烧的湿空气中的干空气量等于理论空气量，且使1kg的燃料完全燃烧时产生的烟气量称之为理论烟气量。 理论烟气的组成成分为： CO2、SO2、N2、H2O。 2．理论烟气量的计算 因为理论烟气中的各成分均为理想气体，所以： 也可以写成干烟气与水蒸气的和： 2．理论烟气量的计算 1．二氧化碳和二氧化硫的体积 2．理论氮气体积 3．理论水蒸气体积 （1）由煤中的水分: （2）煤中氢元素转换的水分: （3）由理论空气量V0带入的水分，即相对于每kg燃煤带入的水蒸汽容积: