锅炉原理 第3章燃料燃烧计算和锅炉热平衡计算
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锅炉原理 第3章燃料燃烧计算和锅炉热平衡计算
3.实际空气量的计算
() V
V0
（定义）
V ( )V 0
α烟气侧过量空气系数
β空气侧过量空气系数
7
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
c ash
4182 fa Aar 6 不计入
39
第七节 空气和烟气焓的计算
6.烟气焓温表
温度/℃
理论烟气焓 I0g/kJ/kg
30
理论空气焓 I0a/kJ/kg
飞灰焓
Ig＝I0g＋（α’’－1）I0a＋Ifa
Ifa/kJ/kg 炉膛 过热器 省煤器 空预器
265
100
994
896
第三章 燃料燃烧计算和锅炉热平衡计算
1
第一节 概述
辅助计算
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）
空气、烟气焓 锅炉有效利用热 锅炉各项损失 锅炉效率
2
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
1.28
1.31
1.33
Δα
0.05
α"
1.20
0.03
0.03
0.02
1.23
1.26
1.28
0.03
0.02
0.03
1.31
1.33
1.36
36
第七节 空气和烟气焓的计算
第3章 燃烧计算和热平衡计算
即 ： 1kgH2+5.56Nm3O2→11.1Nm3H2O 也即：每1kg的H燃烧需要5.56Nm3的O2并产生11.1Nm3的H2O。
3、硫的燃烧： （反应方程式）
S+O2→SO2+334900kJ/k mol（S） （3－4）
即 ： 1kgS+0.7Nm3O2→0.7Nm3SO2 也即：每1kg的S燃烧需要0.7Nm3的O2并产生0.7Nm3的SO2。
理论烟气量：
Vy 1.866
0
C ar
100
0.7
S ar
100
0.8
N ar
100
0.79 V0
11.1
H ar
100
1.24
M ar
100
1.61d kV 0 1.24Ww h , Nm 3 / kg
二．完全燃烧时的实际烟气量
１、完全燃烧时实际烟气量的组成成分
不完全燃烧：
（反应方程式） （3－2）
2C+O2→2CO+123100kJ/k mol（C）
即 ： 1kgC+0.5×1.866Nm3O2→1.866Nm3CO 也即：每1kg的C不完全燃烧需要0.5×1.866Nm3的O2并产生 1.866Nm3的CO。
2.氢的燃烧:
（反应方程式）
2H2+O2→2H2O+241200kJ/k mol（H2） （3－3）
过量空气：( 1)V 0
0.21 ( 1)V 0的氧 0.79 ( 1)V 0的氮
水蒸汽 1.61d k ( 1) V0
完全燃烧时烟气中的各成 2、 完全燃烧时实际烟气量的计算 分均假设为理想气体，
完全燃烧时烟气体积：
3、硫的燃烧： （反应方程式）
S+O2→SO2+334900kJ/k mol（S） （3－4）
即 ： 1kgS+0.7Nm3O2→0.7Nm3SO2 也即：每1kg的S燃烧需要0.7Nm3的O2并产生0.7Nm3的SO2。
理论烟气量：
Vy 1.866
0
C ar
100
0.7
S ar
100
0.8
N ar
100
0.79 V0
11.1
H ar
100
1.24
M ar
100
1.61d kV 0 1.24Ww h , Nm 3 / kg
二．完全燃烧时的实际烟气量
１、完全燃烧时实际烟气量的组成成分
不完全燃烧：
（反应方程式） （3－2）
2C+O2→2CO+123100kJ/k mol（C）
即 ： 1kgC+0.5×1.866Nm3O2→1.866Nm3CO 也即：每1kg的C不完全燃烧需要0.5×1.866Nm3的O2并产生 1.866Nm3的CO。
2.氢的燃烧:
（反应方程式）
2H2+O2→2H2O+241200kJ/k mol（H2） （3－3）
过量空气：( 1)V 0
0.21 ( 1)V 0的氧 0.79 ( 1)V 0的氮
水蒸汽 1.61d k ( 1) V0
完全燃烧时烟气中的各成 2、 完全燃烧时实际烟气量的计算 分均假设为理想气体，
完全燃烧时烟气体积：
锅炉03燃料燃烧计算与锅炉热平衡.ppt
单位质量的物质所含的全部热能，仅与状态有 关，而与途径无关；
实际计算中需要知道燃烧产物（常压）的温度 与焓值间的关系；
水蒸汽则需要根据温度和压力来求得焓值； 前人均已经制成表格、图线或程序。
第六节 空气和燃烧产物焓的计算
空气、烟气焓值的定义
相应于1kg收到基燃料的空气（或烟气）， 由温度0℃加热到θ℃所需要的热量，称为空气 的焓或烟气的焓。单位：kJ/kg
锅炉有效利用热指水和蒸汽流经各受热面时 吸收的热量。锅炉有效利用热 Q1为：
1
Q1 B
D gr
i
'' gr
igs
Dzr
i
'' zr
i
' zr
Dzy izy igs D pw i ' igs
第七节 锅炉机组的热平衡计算
锅炉效率
锅炉热效率的确定有两种方法。一种为由锅炉
热效率的定义直接获得，即为锅炉的有效利用热与 锅炉送入热量之比：
Iy
I0H2O= V0H2O
(α-1)I0=(α-1)V0
Ifh
第六节 空气和燃烧产物焓的计算
飞灰热焓值Ifh 烟焓表
I
fh
Aar 100
a fh (c)h
通过燃烧产物的焓值的计算，列出焓值与温度
对应的表格（编程计算），是锅炉热力计算的基础： 即
I y f (, )
第七节 锅炉机组的热平衡计算
按测试结果计算干烟气量 3-50
第三节 烟气分析
CO的测定方法-不完全燃烧方程式 3-53
完全燃烧时，RO2与O2的关联 3-55
完全燃烧时，RO2的最大值
3-56
第三节 烟气分析
完全燃烧时实际空气过剩系数
实际计算中需要知道燃烧产物（常压）的温度 与焓值间的关系；
水蒸汽则需要根据温度和压力来求得焓值； 前人均已经制成表格、图线或程序。
第六节 空气和燃烧产物焓的计算
空气、烟气焓值的定义
相应于1kg收到基燃料的空气（或烟气）， 由温度0℃加热到θ℃所需要的热量，称为空气 的焓或烟气的焓。单位：kJ/kg
锅炉有效利用热指水和蒸汽流经各受热面时 吸收的热量。锅炉有效利用热 Q1为：
1
Q1 B
D gr
i
'' gr
igs
Dzr
i
'' zr
i
' zr
Dzy izy igs D pw i ' igs
第七节 锅炉机组的热平衡计算
锅炉效率
锅炉热效率的确定有两种方法。一种为由锅炉
热效率的定义直接获得，即为锅炉的有效利用热与 锅炉送入热量之比：
Iy
I0H2O= V0H2O
(α-1)I0=(α-1)V0
Ifh
第六节 空气和燃烧产物焓的计算
飞灰热焓值Ifh 烟焓表
I
fh
Aar 100
a fh (c)h
通过燃烧产物的焓值的计算，列出焓值与温度
对应的表格（编程计算），是锅炉热力计算的基础： 即
I y f (, )
第七节 锅炉机组的热平衡计算
按测试结果计算干烟气量 3-50
第三节 烟气分析
CO的测定方法-不完全燃烧方程式 3-53
完全燃烧时，RO2与O2的关联 3-55
完全燃烧时，RO2的最大值
3-56
第三节 烟气分析
完全燃烧时实际空气过剩系数
3章燃烧计算和热平衡计算
系； • 水蒸汽则需要根据温度和压力来求得焓值； • 前人均已经制成表格、图线或程序。
二、空气、烟气焓值的定义
• 相应于1公斤收到基燃料的空气（或烟气）， 由温度0℃加热到θ℃所需要的热量，称为 空气的焓或烟气的焓。
• 单位：kJ/kg，kcal/kg
三、空气焓的计算
每标准立方米干空气连同其相应的水蒸 汽在温度θ时的焓，kJ/Nm3，可以查表得到。 • 每公斤空气含有10克水。
1.293 dk 22.4 1.293 10 22.4 0.0161Nm3 / Nm3干空气
1000 18
1000 18
理论空气量带入的水蒸气容积为
0.0161V oNm3 / kg
☆对于固体燃料，理论水蒸气容积为上述三部分之和，即
Vo H2O
0.111H
y
0.0124W
y
0.0161V oNm3
（一）理论烟气容积
定义：=1并且燃料完全燃烧 计算：
（1）VRO2 的计算
VRO2
VCO2
VSO2
1.866 ( C y
0.375 S y )Nm3 / kg 100
（2）理论氮容积的计算 理论氮容积=理论空气中的氮+燃料中的氮
Vo N2
0.79V o
22.4 N y 28 100
0.79V o
第二节 烟气成分及其烟气量的计算
一、烟气成分
⑴当=1并且完全燃烧时，烟气由CO2、SO2、N2和H2O组成， 其容积为
Vy VCO2 VSO2 VN2 VH2 O Nm3 / kg
⑵当>1并且完全燃烧时，烟气由CO2、SO2、O2 、 N2和H2O 组成，其容积为
Vy VCO2 VSO2 VN2 VH2O VO2 Nm3 / k g
二、空气、烟气焓值的定义
• 相应于1公斤收到基燃料的空气（或烟气）， 由温度0℃加热到θ℃所需要的热量，称为 空气的焓或烟气的焓。
• 单位：kJ/kg，kcal/kg
三、空气焓的计算
每标准立方米干空气连同其相应的水蒸 汽在温度θ时的焓，kJ/Nm3，可以查表得到。 • 每公斤空气含有10克水。
1.293 dk 22.4 1.293 10 22.4 0.0161Nm3 / Nm3干空气
1000 18
1000 18
理论空气量带入的水蒸气容积为
0.0161V oNm3 / kg
☆对于固体燃料，理论水蒸气容积为上述三部分之和，即
Vo H2O
0.111H
y
0.0124W
y
0.0161V oNm3
（一）理论烟气容积
定义：=1并且燃料完全燃烧 计算：
（1）VRO2 的计算
VRO2
VCO2
VSO2
1.866 ( C y
0.375 S y )Nm3 / kg 100
（2）理论氮容积的计算 理论氮容积=理论空气中的氮+燃料中的氮
Vo N2
0.79V o
22.4 N y 28 100
0.79V o
第二节 烟气成分及其烟气量的计算
一、烟气成分
⑴当=1并且完全燃烧时，烟气由CO2、SO2、N2和H2O组成， 其容积为
Vy VCO2 VSO2 VN2 VH2 O Nm3 / kg
⑵当>1并且完全燃烧时，烟气由CO2、SO2、O2 、 N2和H2O 组成，其容积为
Vy VCO2 VSO2 VN2 VH2O VO2 Nm3 / k g
锅炉原理燃烧计算和热平衡计算资料课件
总结词：燃烧优化
详细描述：介绍某电厂锅炉燃烧优化的实践经验，包括燃料选择、配风调整、燃烧器改造等方面的措施，以及实施后对锅炉 性能的影响。
热平衡计算在节能减排中的应用
THANK YOU
炉原理燃算和平 件
• 锅炉原理简介 • 燃烧计算
01
锅炉原理简介
锅炉基本概念 01 02
锅炉工作原理
蒸汽通过管道输送到用汽设备，如汽 轮机、发电机等，驱动设备运转。
锅炉的分类与特点
01
按用途分类
02
按燃料分类
03
按燃烧方式分类
04
按压力分类
02
燃烧计算
燃料成分与特性
01
02
燃料分类
燃料成分分析
灰渣、化学不完全燃烧 等造成的热量损失。
04
锅炉性能优化
燃料选择与优化
燃料类型
根据锅炉的用途和运行条件，选 择合适的燃料类型，如煤、油、
气等。
燃料品质
优化燃料的品质，降低杂质和有 害物质的含量，提高燃料的热值
和燃烧效率。
燃料配比
根据锅炉的负荷需求和燃料特性， 合理配比不同种类的燃料，以达 到最佳燃烧效果。
燃烧系统优化
燃烧器设计 空气与燃料混合 燃烧控制
热力系统优化
热力设备选型
01
系统案例分析
某型号工业锅炉性能分析
总结词：性能分析
详细描述：对某型号工业锅炉的性能进行全面分析，包括热效率、燃烧效率、污 染物排放等关键指标，找出优缺点并提出改进建议。
某电厂锅炉燃烧优化实践
03 燃料特性参数
燃烧反应与燃烧效率
燃烧反应方程式
燃烧效率计算
燃烧温度
燃烧产物计算
详细描述：介绍某电厂锅炉燃烧优化的实践经验，包括燃料选择、配风调整、燃烧器改造等方面的措施，以及实施后对锅炉 性能的影响。
热平衡计算在节能减排中的应用
THANK YOU
炉原理燃算和平 件
• 锅炉原理简介 • 燃烧计算
01
锅炉原理简介
锅炉基本概念 01 02
锅炉工作原理
蒸汽通过管道输送到用汽设备，如汽 轮机、发电机等，驱动设备运转。
锅炉的分类与特点
01
按用途分类
02
按燃料分类
03
按燃烧方式分类
04
按压力分类
02
燃烧计算
燃料成分与特性
01
02
燃料分类
燃料成分分析
灰渣、化学不完全燃烧 等造成的热量损失。
04
锅炉性能优化
燃料选择与优化
燃料类型
根据锅炉的用途和运行条件，选 择合适的燃料类型，如煤、油、
气等。
燃料品质
优化燃料的品质，降低杂质和有 害物质的含量，提高燃料的热值
和燃烧效率。
燃料配比
根据锅炉的负荷需求和燃料特性， 合理配比不同种类的燃料，以达 到最佳燃烧效果。
燃烧系统优化
燃烧器设计 空气与燃料混合 燃烧控制
热力系统优化
热力设备选型
01
系统案例分析
某型号工业锅炉性能分析
总结词：性能分析
详细描述：对某型号工业锅炉的性能进行全面分析，包括热效率、燃烧效率、污 染物排放等关键指标，找出优缺点并提出改进建议。
某电厂锅炉燃烧优化实践
03 燃料特性参数
燃烧反应与燃烧效率
燃烧反应方程式
燃烧效率计算
燃烧温度
燃烧产物计算
第三章 锅炉热平衡计算
"
qmin=q2+q3+q4
α ↑→Vy ↑→q2 ↑
α ↓→
固体不完全燃烧q4 ↑ 气体不完全燃烧q3 ↑
二、理论上烟气分析成分 1． α ；
= 1 每kg燃料完全燃烧时产生的烟气成分：RO2、N2、H2O
第二章
2． 燃料完全燃烧时产生的烟气成分：RO2、N2、H2O、O2 ； 3． >1 燃料不完全燃烧时产生的烟气成分：RO2、N2、H2O、 α O2、CO；
第三章
§3.5.1 锅炉热 平衡及锅炉热效率
如果在等式(3-la)两边分别除以Qr，则锅炉热平衡就以带入热量 的百分数来表示，即：
100 = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 + q6
2．燃料带入锅炉的热量Qr ．燃料带入锅炉的热量 它由以下几个部分组成： 1）燃料的物理显热ir ）燃料的物理显热
§3.3锅炉运行时 烟气分析及其应 用
%
(1+ β )RO2 + O2 = 21
21 % 1+ β
m RO2 ax =
m 6）在理论空气下完全燃烧时， O2 = 0 CO = 0 则 RO2 → RO2 ax ）在理论空气下完全燃烧时， ， ，
3．过量空气系数的计算 ． 1）不完全燃烧时α的计算
α=
∆α = α′′ −α′
Nm3/kg
§3.2 燃烧产物计算
一.燃烧生成烟气量 完全燃烧时烟气成分是：CO2、SO2、H2O、O2、N2 1．理论烟气量的计算(α=1)——不含有 2 ．理论烟气量的计算 α 不含有O 不含有 y y
2 2 2
C S VRO =VCO +VSO =1.866 + 0.7 = 0.01866(C y + 0.375S y ) Nm3/kg 100 100
qmin=q2+q3+q4
α ↑→Vy ↑→q2 ↑
α ↓→
固体不完全燃烧q4 ↑ 气体不完全燃烧q3 ↑
二、理论上烟气分析成分 1． α ；
= 1 每kg燃料完全燃烧时产生的烟气成分：RO2、N2、H2O
第二章
2． 燃料完全燃烧时产生的烟气成分：RO2、N2、H2O、O2 ； 3． >1 燃料不完全燃烧时产生的烟气成分：RO2、N2、H2O、 α O2、CO；
第三章
§3.5.1 锅炉热 平衡及锅炉热效率
如果在等式(3-la)两边分别除以Qr，则锅炉热平衡就以带入热量 的百分数来表示，即：
100 = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 + q6
2．燃料带入锅炉的热量Qr ．燃料带入锅炉的热量 它由以下几个部分组成： 1）燃料的物理显热ir ）燃料的物理显热
§3.3锅炉运行时 烟气分析及其应 用
%
(1+ β )RO2 + O2 = 21
21 % 1+ β
m RO2 ax =
m 6）在理论空气下完全燃烧时， O2 = 0 CO = 0 则 RO2 → RO2 ax ）在理论空气下完全燃烧时， ， ，
3．过量空气系数的计算 ． 1）不完全燃烧时α的计算
α=
∆α = α′′ −α′
Nm3/kg
§3.2 燃烧产物计算
一.燃烧生成烟气量 完全燃烧时烟气成分是：CO2、SO2、H2O、O2、N2 1．理论烟气量的计算(α=1)——不含有 2 ．理论烟气量的计算 α 不含有O 不含有 y y
2 2 2
C S VRO =VCO +VSO =1.866 + 0.7 = 0.01866(C y + 0.375S y ) Nm3/kg 100 100
第三章-燃烧计算和热平衡
V O 0 2 1 .81 C 6 y 0 6 0 .7 1 0 S y 0 5 .5 0 1 H 5 y 0 0 .7 1 0 O y0N 0 3/k mg
Vk00.1 2(1 1.86 1 Cy6 00 0.71Sy05 0.51 H 5y00 0.71 O y0 ) 0 0.08(C 8y 90.37 Sy)50.26 Hy50.03O 3 y 3N3m /kg
4）实际烟气量——理论烟气量与过量空气之和
V y V y 0 0 .2(1 1 )V k 0 V y 0 0 .7(9 1 )V k 0 0 .01 ( 6 1 )V k 0 1 V y 0 1 .01 ( 6 1 )V k 0 1 V R2O V N 2 V O 2 V H 2 O Nm3/kg
2．实际烟气量的计算(α>1)——含有过量O2
1）过量空气中氧容积：
VO2 0.2( 11)Vk0
Nm3/kg
2）过量空气中氮容积： V N 2V N 0 2 0.7(9 1 )V k0 Nm3/kg
3）过量空气中水蒸汽容积： V H 2O V H 0 2O 0 .01 ( 6 1 )V 1 k 0Nm3/kg
第三章 燃料燃烧计算和热平衡计算
燃烧过程化学反应 燃烧所需空气量 燃烧产生烟气量 烟气分析 锅炉机组的热平衡
第三章
第三章 燃料的燃烧计算
基本假设：
1 . 空气、烟气均为理想气体，每kmol体积等于22.4Nm3；
2.
空气中只有O2和N2成分，其容积比为：ON
2 2
0.21 0.79
；
3 . 每kg燃料都是在完全燃烧的条件下计算；
根据前面的化学反应 方程式
理论水蒸气体积
理论水蒸气体积有四个来源：
Vk00.1 2(1 1.86 1 Cy6 00 0.71Sy05 0.51 H 5y00 0.71 O y0 ) 0 0.08(C 8y 90.37 Sy)50.26 Hy50.03O 3 y 3N3m /kg
4）实际烟气量——理论烟气量与过量空气之和
V y V y 0 0 .2(1 1 )V k 0 V y 0 0 .7(9 1 )V k 0 0 .01 ( 6 1 )V k 0 1 V y 0 1 .01 ( 6 1 )V k 0 1 V R2O V N 2 V O 2 V H 2 O Nm3/kg
2．实际烟气量的计算(α>1)——含有过量O2
1）过量空气中氧容积：
VO2 0.2( 11)Vk0
Nm3/kg
2）过量空气中氮容积： V N 2V N 0 2 0.7(9 1 )V k0 Nm3/kg
3）过量空气中水蒸汽容积： V H 2O V H 0 2O 0 .01 ( 6 1 )V 1 k 0Nm3/kg
第三章 燃料燃烧计算和热平衡计算
燃烧过程化学反应 燃烧所需空气量 燃烧产生烟气量 烟气分析 锅炉机组的热平衡
第三章
第三章 燃料的燃烧计算
基本假设：
1 . 空气、烟气均为理想气体，每kmol体积等于22.4Nm3；
2.
空气中只有O2和N2成分，其容积比为：ON
2 2
0.21 0.79
；
3 . 每kg燃料都是在完全燃烧的条件下计算；
根据前面的化学反应 方程式
理论水蒸气体积
理论水蒸气体积有四个来源：
第3燃料燃烧计算和锅炉机组热平衡
1 V 0 . 5 H 0 . 5 CO m 2 0.21
0
n C m H n 1.5H 2 S O2 4
式中
V 0 ——理论空气量(干空气/干燃气)，m3／m3；
H 2 , CO , C m H n , H 2 S , O 2 ——燃气中各种可燃组
2.气体燃料 标准状态下1m3气体燃料按燃烧反应计量方程完全燃烧所需 要的空气量（指干空气）称为气体燃料的理论空气量(m3／m3)。 表3-1 各种单 一可燃气体的 燃烧化学反应 式
11
第二节 燃烧过程的化学反应
2.气体燃料 标准状态下1m3气体燃料按燃烧反应计量方程完全燃烧所需 要的空气量（指干空气）称为气体燃料的理论空气量(m3／m3)。
m ／kg
3
m3／kg
用 V RO2 表示三原气体的体积，则
V RO2 VCO2 V SO2 0.01866 C ar 0.375 S ar 0.01866 K ar
26
第三节 燃烧产物及其计算
一、理论烟气量和实际烟气量
（1）理论氮气体积
理论氮气体积 V N 2 包括两部分：
2 2
V y0 ——标准状态下理论烟气量，m3／kg；
2
0 VH 2O
——标准状态下理论水蒸气体积，m3／ 24 kg。
第三节 燃烧产物及其计算
一、理论烟气量和实际烟气量
由碳和硫的完全燃烧反应式可知，标准状态下，1kg
22.4 3 1 . 866 的碳完全燃烧后产生 m 的 CO2。 标准状态 12 22 .4 0.7 m3 的 SO2。所以 下，1kg 硫完全燃烧后产生 32
标准状态下，1kg 固体或液体燃料完全燃烧后产生 CO2 和 SO2 的体积分别为：
第3章燃烧计算和热平衡计算
理论烟气量计算 二氧化碳体积 VCO2
VCO2 C 22.4 Car =1.866 ar 12 100 100
Nm3 / Kg
（3-16）
S 22.4 Sar 二氧化硫体积 VSO2 VSO =0.7 ar
2
32
100
Car Sar V V V =1.866 0.7 CO2 SO2 RO2 100 100
100 （3-17）
Nm3 / Kg
Nm3 / Kg （3-18）
理论水蒸气体积 VH2O，理论水蒸气的来源有：
（1）燃料中氢完全燃烧生成的水蒸气，
2016/9/6
0.111Har Nm3 / Kg
§3-1 燃料的燃烧计算
（2）燃料中水分形成的水蒸气，0.0124M ar Nm3 / Kg
（3）理论空气量带入的水蒸气（10g/kg）， 0.016V 0 Nm3 / Kg
Nm3 / Kg
硫完全燃烧反应方程式 S+O2 →SO2+334900 (kJ/kmol)(S)
S 22.4 Sar =0.7 ar 32 100 100
Nm3 / Kg
氢完全燃烧反应方程式 2H2+O2 →2H2O+241200 (kJ/kmol)(H2)
2016/9/6
H H 22.4 ar =5.5 ar 2 2.016 100 100
RO 2 ' CO ' CH 4 … C 0.375Sar Vy =Vgy VH2 O 1.866 ar 0.111H ar +0.0124M ar RO2 CO
0.0161 Vk0 +1.24G wh (m3 /kg)
VCO2 C 22.4 Car =1.866 ar 12 100 100
Nm3 / Kg
（3-16）
S 22.4 Sar 二氧化硫体积 VSO2 VSO =0.7 ar
2
32
100
Car Sar V V V =1.866 0.7 CO2 SO2 RO2 100 100
100 （3-17）
Nm3 / Kg
Nm3 / Kg （3-18）
理论水蒸气体积 VH2O，理论水蒸气的来源有：
（1）燃料中氢完全燃烧生成的水蒸气，
2016/9/6
0.111Har Nm3 / Kg
§3-1 燃料的燃烧计算
（2）燃料中水分形成的水蒸气，0.0124M ar Nm3 / Kg
（3）理论空气量带入的水蒸气（10g/kg）， 0.016V 0 Nm3 / Kg
Nm3 / Kg
硫完全燃烧反应方程式 S+O2 →SO2+334900 (kJ/kmol)(S)
S 22.4 Sar =0.7 ar 32 100 100
Nm3 / Kg
氢完全燃烧反应方程式 2H2+O2 →2H2O+241200 (kJ/kmol)(H2)
2016/9/6
H H 22.4 ar =5.5 ar 2 2.016 100 100
RO 2 ' CO ' CH 4 … C 0.375Sar Vy =Vgy VH2 O 1.866 ar 0.111H ar +0.0124M ar RO2 CO
0.0161 Vk0 +1.24G wh (m3 /kg)
锅炉原理燃料燃烧计算
推导过程
1 α= O2 − 0.5CO 79 1− × 21 100− (RO + O2 + CO) 2
过量空气系数
ROmax 2 α≈ RO2
完全燃烧且不计β 完全燃烧且不计β
21 α≈ 21−O2
推导过程
燃料的燃烧计算
不完全燃烧时的过量空气系数
α =
V V = = 0 V - ∆ Vg V 1 = ∆ Vg V 1 (α − 1)V 1− αV 0
0
10
由式 V O 2 ＝0.21 (α − 1)V ＋ 0.5 V CO ，可得 (α − 1)V ＝
0
V O 2 － 0.5 V CO 0 . 21
固体和液体燃料 N ar 比较小，可忽略不计。
0 N2
则由式
VN2 N ar 0 0 0 0 V ＝0 . 8 ＋ 0 . 79 V ， V N 2 = V N 2 + 0 . 79 (α − 1)V , 得 α V ＝ 100 0 . 79 1 将以上两式代入第一式 ，得 α ＝ 0 . 79 V O 2 − 0.5 V CO 1− 0 . 21V N 2
= V gy + V
1kg C + 1.866 Nm3 O2 → 1.866 Nm3 CO2 1kg C + 0.933 Nm3 O2 → 1.866 Nm3 CO H 2O
Car VCO2 +VCO = 1.866 100
燃料的燃烧计算
不完全燃烧时烟气中氧的体积
V O 2 = 0 . 21 (α − 1)V + 0 . 5 × 1 . 866
燃烧计算的物理模型 kg燃料为计算基础 以1kg燃料为计算基础 所有气体均视为理想气体（22.4Nm3/kmol） /kmol） 所有气体均视为理想气体（22. 假定完全燃烧 略去空气中的稀有成分，认为空气只由N 略去空气中的稀有成分，认为空气只由N2和O2 组成，且二者容积比为79 79： 组成，且二者容积比为79：21
1 α= O2 − 0.5CO 79 1− × 21 100− (RO + O2 + CO) 2
过量空气系数
ROmax 2 α≈ RO2
完全燃烧且不计β 完全燃烧且不计β
21 α≈ 21−O2
推导过程
燃料的燃烧计算
不完全燃烧时的过量空气系数
α =
V V = = 0 V - ∆ Vg V 1 = ∆ Vg V 1 (α − 1)V 1− αV 0
0
10
由式 V O 2 ＝0.21 (α − 1)V ＋ 0.5 V CO ，可得 (α − 1)V ＝
0
V O 2 － 0.5 V CO 0 . 21
固体和液体燃料 N ar 比较小，可忽略不计。
0 N2
则由式
VN2 N ar 0 0 0 0 V ＝0 . 8 ＋ 0 . 79 V ， V N 2 = V N 2 + 0 . 79 (α − 1)V , 得 α V ＝ 100 0 . 79 1 将以上两式代入第一式 ，得 α ＝ 0 . 79 V O 2 − 0.5 V CO 1− 0 . 21V N 2
= V gy + V
1kg C + 1.866 Nm3 O2 → 1.866 Nm3 CO2 1kg C + 0.933 Nm3 O2 → 1.866 Nm3 CO H 2O
Car VCO2 +VCO = 1.866 100
燃料的燃烧计算
不完全燃烧时烟气中氧的体积
V O 2 = 0 . 21 (α − 1)V + 0 . 5 × 1 . 866
燃烧计算的物理模型 kg燃料为计算基础 以1kg燃料为计算基础 所有气体均视为理想气体（22.4Nm3/kmol） /kmol） 所有气体均视为理想气体（22. 假定完全燃烧 略去空气中的稀有成分，认为空气只由N 略去空气中的稀有成分，认为空气只由N2和O2 组成，且二者容积比为79 79： 组成，且二者容积比为79：21
锅炉原理燃料燃烧计算
燃料的燃烧计算
完全燃烧时的过量空气系数
完全燃烧CO 0, 则＝ 1 1 79 O2 21 100 RO2＋O2
由完全燃烧方程式21 RO2 RO2＋O2 0，可知 ＝ 整理得 21 79＋ RO2 ＝ ， 79 1＋ ＋21 RO2
烟气分析可得到 RO2、O 2、CO、N 2 在干烟气Vgy 中所占的容积百分比
RO2 O2 CO N 2 100 ,%
RO2 VRO 2 Vgy 100 ,%
O2 VO2 Vgy VN 2 100 ,%
VCO CO 100 ,% Vgy
N2
Vgy
100 ,%
烟气分析
奥氏烟气分析仪
工作原理:利用不同的吸 收剂吸收不同的气体成分 1瓶：氢氧化钾溶液 KOH—RO2 2瓶：焦性没食子酸溶液 C6H3(OH)3—O2、RO2 3瓶：氯化亚铜氨溶液 Cu(NH3)2Cl—CO、O2 分析步骤:依次吸收 为什么分析成分是干烟 气成分？ 在实验压力下水蒸气 处于饱和状态,成比例的被 吸收
0.0889 Rar 0.265( Har Oar / 8)
实际空气量 Vk Vk ( ) 0
V
Vk ( ) V 0
式中 α、β—分别为烟气侧和空气侧的过量空 气系数
燃料的燃烧计算
过量空气系数α与漏风系数△α
V V0
奥氏烟气分析仪示意图
1，2，3—吸收瓶；4—疏形瓶；5，6，7— 旋塞；8—过滤器；9—三通旋塞；10—量 管；11—平衡瓶（水准瓶）；12—水套管； 13，14，15—缓冲瓶；16—抽气
烟气分析
干烟气容积的计算
新03 燃料燃烧计算和锅炉机组热平衡 蓝白
" l
g r
" g r " l
s m " ' k y k y k y p y
" s m " g r
' k y
解释以上各式的意义
g r
' k y " k y
l z f
B 与 Bj
燃烧消耗量(kg/s) B
计算燃料消耗量Bj
q4 Bj B(1 ) 100
真正在炉内燃烧掉的
热损失计算方法
不同的热损失界定方法 1973年前苏联1973年锅炉热力计算标准 方法 CE采用的美国机械工程师学会动力试验 规程 日本三菱公司
第九节
锅炉机组热平衡试验
─正平衡法
( 1 0 0 C ) G ( 1 0 0 C ) G f h f h l z l z 1 B A B A a r a r
定义
1 a a l z f h %
G (100 Clz ) alz lz BA ar
afh Gfh (100Cfh ) BA ar
C C f h l z Q 7 8 . 3 Aa (l a ) 4 a r z f h 1 0 0 C 1 0 0 C l z f h
1kg燃料完全燃烧所需氧量：
C H S O 3 ar ar ar ar 1 . 866 5 . 55 0 . 7 0 . 7 , Nm 100 100 100 100 1kg燃料完全燃烧所需理论空气量V0：
0
C H S O 1 ar ar ar ar 3 V ( 1 . 866 5 . 55 0 . 7 0 . 7 ), Nm 0 . 21 100 100 100 100
第三章燃料燃烧计算和锅炉机组热平衡
总和
B Aar 100
Glz
100 Clz 100
G
fh
100 C 100
fh
定义
1 Glz (100 Clz ) G fh (100 C fh )
BAar
BAar
1 alz a fh %
alz
Glz (100 Clz ) BAar
a fh
G fh (100 C fh ) BAar
方法：通过锅炉机组的热平衡试验。 现代电站锅炉的效率为90%左右，容量越大、效率越高。
动力工程系
华北电力大学
二、热平衡方程式
NCEPU
相应于每公斤固体及液体燃料：kJ/k Q6
Qr —送入锅炉的热量； Q1 —有效利用热； Q2 —排烟热损失； Q3 —化学不完全燃烧损失； Q4 —机械不完全燃烧损失； Q5 —散热损失； Q6 —其它热损失。
NCEPU
动力工程系
华北电力大学
2、理论氮气量
VN02
22.4 Nar 28 100
0.79V 0
VN02
0.8 Nar 100
0.79V 0
NCEPU
动力工程系
华北电力大学
3、理论水蒸汽量
NCEPU
（1）由煤中的水分
22.4 M ar 18 100
0.0124M ar
动力工程系
华北电力大学
NCEPU
二、理论空气量
1kg(或1m3)燃料完全燃烧时所需的最低限度的空 气量（空气重的氧无剩余）成为理论空气量。
组成
碳燃烧消耗的氧气量
1.866 Car Nm3 100
03第三章 燃料燃烧计算和锅炉机组热平衡
6
碳燃烧消耗的氧气量
C
O2 CO2
3
12kg 22.4m
22.4 3 1kg Nm 12
Car 22.4 Car 3 1.866 Nm 12 100 100
7
氢燃烧消耗的氧气量
2 H 2 O2 2 H 2O 4 22.4 22.4 3 1kg Nm 4
H ar 22.4 H ar 3 5.56 Nm 4 100 100
C a r ,C O 2 2 .4 C a r , C O 1 .8 6 6 , Nm3 12 100 100
VCO2
C a r ,C O 2 2 2 .4 C a r , C O 2 1 .8 6 6 , Nm3 12 100 100
26
不完全燃烧时O2的体积:过量空气中氧的体积
氯化亚铜氨（吸收CO，亦吸收O2）
30
商业化的成熟产品 电厂要求上在线烟气监测系统
Testo 350
Gasmet红外傅立叶便携式多组分分析仪 31
第五节 燃烧方程式
燃料的特性系数β
0.21
0.8
N ar 0.79V 0 100 0.79 VRO2
H ar 0.125Oar 0.038 N ar 2.35 Car 0.375Sar
13
炉膛出口过量空气系数
炉内燃烧过程在炉膛出口位置结
束，对燃烧过程有影响的是炉膛 出口的过量空气系数。
l
l
对于固态排渣炉，燃用无燃煤、 贫煤和劣质烟煤时，
l 1.2 ~ 1.25
当燃用烟煤和褐煤时，
l 1.15 ~ 1.20
14
漏风系数 及空气平衡
第3章燃料燃烧计算和锅炉机组热平衡_锅炉燃烧技术
V V0
Δ α 各受热面处烟气侧漏
风系数，查表确定；△V为烟道
漏风量 为炉膛出口处过剩空气系
数，表征炉内燃烧状况的重要
物理量，在推荐值范围内选取
过剩空气系数β与漏风系数△α
ky ky ky
zf ky
Qr
四、锅炉输出热量
1、排烟热损失 2、气体不完全燃烧热损失 3、固体不完全燃烧热损失
4、散热损失
5、灰渣物理热损失 6、有效利用热
1、排烟热损失 Q2 定义
烟气排入大气所造成的热损失
计算
1、排烟热损失 Q2 影响排烟热损失的主要因素
Q2 f py , 燃性, l '', , 受热面无损程度
为理想烟气焓、理想空气焓和飞灰焓 c i 为1Nm3空气、烟气各成分和1kg灰在温度为 ℃时的焓值，见表2-9； a fh为烟气携带飞灰的质量份额。对固态排渣煤粉炉，取 a fh 0.9～0.95
0 0 I y、I k 、I fh
焓 温 表
烟气的焓值 H y
取决于燃料种类、过剩空气系数及烟气温度
效率越高Βιβλιοθήκη 热 平 衡 范 围二、锅炉热平衡方程式
Qr Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6
100 q1 q2 q3 q4 q5 q6
qi = Qi / Qr ×100
式中
Qr
输入热量
Q1 有效利用热 Q2 排烟热损失 Q3 气体不完全燃烧热损失 Q4 固体不完全燃烧热损失 Q5 散热损失 Q6 灰渣物理热损失
三、锅炉输入热量 Qr
Qr ir Qwr Qzq , kJ/kg
Δ α 各受热面处烟气侧漏
风系数，查表确定；△V为烟道
漏风量 为炉膛出口处过剩空气系
数，表征炉内燃烧状况的重要
物理量，在推荐值范围内选取
过剩空气系数β与漏风系数△α
ky ky ky
zf ky
Qr
四、锅炉输出热量
1、排烟热损失 2、气体不完全燃烧热损失 3、固体不完全燃烧热损失
4、散热损失
5、灰渣物理热损失 6、有效利用热
1、排烟热损失 Q2 定义
烟气排入大气所造成的热损失
计算
1、排烟热损失 Q2 影响排烟热损失的主要因素
Q2 f py , 燃性, l '', , 受热面无损程度
为理想烟气焓、理想空气焓和飞灰焓 c i 为1Nm3空气、烟气各成分和1kg灰在温度为 ℃时的焓值，见表2-9； a fh为烟气携带飞灰的质量份额。对固态排渣煤粉炉，取 a fh 0.9～0.95
0 0 I y、I k 、I fh
焓 温 表
烟气的焓值 H y
取决于燃料种类、过剩空气系数及烟气温度
效率越高Βιβλιοθήκη 热 平 衡 范 围二、锅炉热平衡方程式
Qr Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6
100 q1 q2 q3 q4 q5 q6
qi = Qi / Qr ×100
式中
Qr
输入热量
Q1 有效利用热 Q2 排烟热损失 Q3 气体不完全燃烧热损失 Q4 固体不完全燃烧热损失 Q5 散热损失 Q6 灰渣物理热损失
三、锅炉输入热量 Qr
Qr ir Qwr Qzq , kJ/kg
锅炉原理(第三章)
Nm3 /
Vgy =
1.866 Car 0.375Sar RO 2 CO
Nm3 / kg
3.5 燃烧方程式
不完全燃烧干烟气体积
Vgy VRO2 79 VCO VO2 V VO2 0.5VCO 21
0 N2
Nm3 /kg
不完全燃烧方程式：
21=RO 2 +0.605CO+O 2 RO 2 CO
max
RO
21 2= 1+
3.6 运行中过量空气系数的确定
运行中
0.79 VO 0.5VCO 2 1 0.21VN2
1
79 O 2 0.5CO 1 21N 2
1
运行中，不完全燃烧的过量空气系数
79 O2 0.5CO 1 21 100- RO2 O2 CO
VCO VCO2 1.866Car,CO 1.866Car,CO2 1.866Car + = Nm3 /kg 100 100 100
(2) 不完全燃烧时烟气中的氧体积
VO2 0.5
VN2
1.866Car,CO 100
0 N2
+0.21 1V 0
Nm3 /kg
Nm3 /kg
0.79 V + VO2 0.5VCO 0.21
pRO2 rRO2 p pH2O rH2O p
kg/kg kg/kg
p——烟气总压力，MPa；一般取 p=0.098 MPa
Aar my =1 1.306V 0 100
afh——飞灰占总灰分的质量份额，一般取 0.9~0.95 my ——1kg燃料燃烧得到的烟气质量， kg/kg 1.306αV0 ——1kg燃料燃烧所需空气及所含水分转入烟气的质量，kg/kg
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1.0161 1V 0
过量湿空气
V
0 H 2O
H ar M ar 11.1 1.24 0.0161V 0 100 100
16
第三节
燃烧产生烟气量（燃烧产物）的计算
（4）实际工况下实际烟气量的计算
α>1 不完全燃烧 O2 ≠ 0 CO ≠ 0
Vg VCO VCO2 VSO2 VN2 VO2 VH2O
Gat 1.24Gat 0.804
da=10g/kg空气
V
0 H 2O
H ar M ar 11.1 1.24 0.0161V 0 100 100
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
(Car 0.375Sar ) N ar H ar M ar 0 V 1.866 0.8 0.79V 11.1 1.24 0.0161V 0 100 100 100 100
气体燃料： Nm3（烟气）/ Nm3收到基燃料
8
第三节 2.燃烧工况
燃烧产生烟气量（燃烧产物）的计算
燃料在没有过剩空气的情况下完全燃烧
理论工况
燃烧产物（烟气）组成：CO2、SO2、N2和H2O 理论烟气量：Vg0 实际送入的空气量大于理论空气量，以保证燃料完全燃烧
设计工况
燃烧产物（烟气）组成：CO2、SO2、N2 、H2O和剩余O2
变化
Car 1.866 100
17
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
Gg 1
Aar d A 1 a 1.293V 0 1 ar 1.306V 0 kg/kg 100 1000 100
p：烟气总压力
三原子气体容积份额（分压力）
α=1 完全燃烧 O2 = 0 CO = 0
（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
10
第三节
燃烧产生烟气量（燃烧产物）的计算
CO2+SO2
（2）理论烟气量的计算
二氧化碳和二氧化硫容积
三原子气体RO2
C + O2 → CO2
12kg C + 22.41Nm3 O2 → 22.41Nm3 CO2 1kg C + 1.866Nm3 O2 → 1.866Nm3 CO2
24
第五节 3.完全燃烧方程
燃烧方程
21 RO2 ( RO2 O2 ) CO 0.605
α＞1且完全燃烧：CO=0
1 RO2 O2 21
α＞1且完全燃烧：CO=0 O2=0
判 断 燃 烧 状 况
RO2
max
21 1
25
第五节 4.说明
燃烧方程
Vg 水蒸汽容积份额（分压力）
rH2O VH2O Vg
rRO2
VRO2
pRO2 rRO2 p
pH2O rH2O p
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
飞灰浓度
飞灰系数
0.95
Aar fa 100Gg Aar fa 100Vg
kg/kg烟气
实际燃烧过程中（O2
≠0 ）不可能达到RO2max
1 RO2 O2 21
判断烟气分析成分的合理性
RO2 O2 21
26
第六节 1.过量空气系数
（1）定义
过量空气系数
V 实际供给的空气量与理论空气量之比 0 V
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
VRO2 V 1V V
0 N2 0
Vdg
0 H2O
0.0161 1V
VH2O
0
15
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
VRO2 1.866 Car S (C 0.375Sar ) 0.7 ar 1.866 ar 100 100 100
N ar 100
过量干空气
Vg0
0 VN2 0.79V 0 0.8
N2 —— VN2
O2 —— VO2 H2O —— VH2O
0 VN2 VN2 0.79 1V 0
Vg
VO2 0.21 1V 0
0 VH2O VH2O 0.0161 1V 0
1V 0
N2 VN 2 100% Vdg
O2
VO2
100%
RO2 O2 CO N2 100
22
第五节 1.定义
燃烧方程
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
RO2 0.605CO O2 ( RO2 CO) 21
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 ）
第三章 燃料燃烧计算和锅炉热平衡计算
1
第一节
概述
燃烧计算 （物质平衡） 辅助计算 热平衡计算
空气量的计算（成分、容积） 烟气量的计算（成分、容积） 空气、烟气焓 锅炉有效利用热 锅炉各项损失 锅炉效率
（能量平衡）
2
第二节 1.计算前提
燃烧所需空气量的计算
理想气体
标准状态（0℃,101325Pa）
实际烟气量：Vg
实际送入的空气量大于理论空气量，仍为不完全燃烧
实际工况
燃烧产物（烟气）组成：CO2、SO2、N2 、H2O、剩余O2和CO 实际烟气量：Vg
9
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）
5
第二节
燃烧所需空气量的计算
燃料本身包含的氧量
（2）理论空气量的计算
V 0 1 (1.866 C a r 5.56 H a r 0.7 S a r 0.7 O a r ) 0.21 100 100 100 100
外界提供的理论空气量
0.0889(Car 0.375Sar ) 0.265Har 0.333Oar Nm3/kg
0
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
水蒸汽
1kg H + 5.56Nm3 O2 → 11.1Nm3 H2O
Mar：
M ar 22.41 M ar 1.24 18 100 100
1.293V 0 d a 0.0161V 0 V0： 0.804 1000
Gat：
受热面1
α" 1 α' 2
∆α2 α" 2
受热面2
1 1 1
2 2 2
1 2
2 1 1 2
34
第六节
过量空气系数
（3）各受热面空气平衡
f
35
第六节
（4）空气平衡表
过量空气系数
21 RO2 ( RO2 O2 ) CO 0.605
23
第五节
燃烧方程
Oar H ar 0.038 N ar 8 2.35 Car 0.375Sar
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 Oar H ar ：自由氢（尚未与氧化合的氢，消耗外界氧的氢） 8
受热面名称 炉膛、屏 凝渣管 高温 过热器 低温 过热器 高温 省煤器 高温 低温 低温 空气预热器 省煤器 空气预热器
α'
1.15
1.20
1.23
1.26
1.28
1.31
1.33
Δα
0.05
0.03
0.03
0.02
0.03
0.02
0.03
α"
1.20
1.23
1.26
1.28
1.31
1.33
1.36
0.278
3.实际空气量的计算
V ( ) 0 V
（定义）
V ( ) V 0
α烟气侧过量空气系数 β空气侧过量空气系数
7
第三节 1.计算前提
燃烧产生烟气量（燃烧产物）的计算
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
0 g
VRO2
VN20
VH2O0
Nm3（烟气）/kg（收到基燃料）
Vdg0
14
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 （α>1 完全燃烧 O2 ≠ 0 CO = 0）
过量的空气 过量空气带入的水蒸汽
Vg Vg0 1V 0 0.0161 1V 0
当量碳量 收到基燃料
G 0 1.293V 0
kg（空气）/kg（收到基燃料）
6
第二节
燃烧所需空气量的计算
（3）理论空气量的经验估算
●
无烟煤、贫煤 烟煤
0
V 0.238
0
Qar ,net 600 900
过量湿空气
V
0 H 2O
H ar M ar 11.1 1.24 0.0161V 0 100 100
16
第三节
燃烧产生烟气量（燃烧产物）的计算
（4）实际工况下实际烟气量的计算
α>1 不完全燃烧 O2 ≠ 0 CO ≠ 0
Vg VCO VCO2 VSO2 VN2 VO2 VH2O
Gat 1.24Gat 0.804
da=10g/kg空气
V
0 H 2O
H ar M ar 11.1 1.24 0.0161V 0 100 100
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
(Car 0.375Sar ) N ar H ar M ar 0 V 1.866 0.8 0.79V 11.1 1.24 0.0161V 0 100 100 100 100
气体燃料： Nm3（烟气）/ Nm3收到基燃料
8
第三节 2.燃烧工况
燃烧产生烟气量（燃烧产物）的计算
燃料在没有过剩空气的情况下完全燃烧
理论工况
燃烧产物（烟气）组成：CO2、SO2、N2和H2O 理论烟气量：Vg0 实际送入的空气量大于理论空气量，以保证燃料完全燃烧
设计工况
燃烧产物（烟气）组成：CO2、SO2、N2 、H2O和剩余O2
变化
Car 1.866 100
17
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
Gg 1
Aar d A 1 a 1.293V 0 1 ar 1.306V 0 kg/kg 100 1000 100
p：烟气总压力
三原子气体容积份额（分压力）
α=1 完全燃烧 O2 = 0 CO = 0
（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
10
第三节
燃烧产生烟气量（燃烧产物）的计算
CO2+SO2
（2）理论烟气量的计算
二氧化碳和二氧化硫容积
三原子气体RO2
C + O2 → CO2
12kg C + 22.41Nm3 O2 → 22.41Nm3 CO2 1kg C + 1.866Nm3 O2 → 1.866Nm3 CO2
24
第五节 3.完全燃烧方程
燃烧方程
21 RO2 ( RO2 O2 ) CO 0.605
α＞1且完全燃烧：CO=0
1 RO2 O2 21
α＞1且完全燃烧：CO=0 O2=0
判 断 燃 烧 状 况
RO2
max
21 1
25
第五节 4.说明
燃烧方程
Vg 水蒸汽容积份额（分压力）
rH2O VH2O Vg
rRO2
VRO2
pRO2 rRO2 p
pH2O rH2O p
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
飞灰浓度
飞灰系数
0.95
Aar fa 100Gg Aar fa 100Vg
kg/kg烟气
实际燃烧过程中（O2
≠0 ）不可能达到RO2max
1 RO2 O2 21
判断烟气分析成分的合理性
RO2 O2 21
26
第六节 1.过量空气系数
（1）定义
过量空气系数
V 实际供给的空气量与理论空气量之比 0 V
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
VRO2 V 1V V
0 N2 0
Vdg
0 H2O
0.0161 1V
VH2O
0
15
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
VRO2 1.866 Car S (C 0.375Sar ) 0.7 ar 1.866 ar 100 100 100
N ar 100
过量干空气
Vg0
0 VN2 0.79V 0 0.8
N2 —— VN2
O2 —— VO2 H2O —— VH2O
0 VN2 VN2 0.79 1V 0
Vg
VO2 0.21 1V 0
0 VH2O VH2O 0.0161 1V 0
1V 0
N2 VN 2 100% Vdg
O2
VO2
100%
RO2 O2 CO N2 100
22
第五节 1.定义
燃烧方程
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
RO2 0.605CO O2 ( RO2 CO) 21
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 ）
第三章 燃料燃烧计算和锅炉热平衡计算
1
第一节
概述
燃烧计算 （物质平衡） 辅助计算 热平衡计算
空气量的计算（成分、容积） 烟气量的计算（成分、容积） 空气、烟气焓 锅炉有效利用热 锅炉各项损失 锅炉效率
（能量平衡）
2
第二节 1.计算前提
燃烧所需空气量的计算
理想气体
标准状态（0℃,101325Pa）
实际烟气量：Vg
实际送入的空气量大于理论空气量，仍为不完全燃烧
实际工况
燃烧产物（烟气）组成：CO2、SO2、N2 、H2O、剩余O2和CO 实际烟气量：Vg
9
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）
5
第二节
燃烧所需空气量的计算
燃料本身包含的氧量
（2）理论空气量的计算
V 0 1 (1.866 C a r 5.56 H a r 0.7 S a r 0.7 O a r ) 0.21 100 100 100 100
外界提供的理论空气量
0.0889(Car 0.375Sar ) 0.265Har 0.333Oar Nm3/kg
0
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
水蒸汽
1kg H + 5.56Nm3 O2 → 11.1Nm3 H2O
Mar：
M ar 22.41 M ar 1.24 18 100 100
1.293V 0 d a 0.0161V 0 V0： 0.804 1000
Gat：
受热面1
α" 1 α' 2
∆α2 α" 2
受热面2
1 1 1
2 2 2
1 2
2 1 1 2
34
第六节
过量空气系数
（3）各受热面空气平衡
f
35
第六节
（4）空气平衡表
过量空气系数
21 RO2 ( RO2 O2 ) CO 0.605
23
第五节
燃烧方程
Oar H ar 0.038 N ar 8 2.35 Car 0.375Sar
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 Oar H ar ：自由氢（尚未与氧化合的氢，消耗外界氧的氢） 8
受热面名称 炉膛、屏 凝渣管 高温 过热器 低温 过热器 高温 省煤器 高温 低温 低温 空气预热器 省煤器 空气预热器
α'
1.15
1.20
1.23
1.26
1.28
1.31
1.33
Δα
0.05
0.03
0.03
0.02
0.03
0.02
0.03
α"
1.20
1.23
1.26
1.28
1.31
1.33
1.36
0.278
3.实际空气量的计算
V ( ) 0 V
（定义）
V ( ) V 0
α烟气侧过量空气系数 β空气侧过量空气系数
7
第三节 1.计算前提
燃烧产生烟气量（燃烧产物）的计算
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
0 g
VRO2
VN20
VH2O0
Nm3（烟气）/kg（收到基燃料）
Vdg0
14
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 （α>1 完全燃烧 O2 ≠ 0 CO = 0）
过量的空气 过量空气带入的水蒸汽
Vg Vg0 1V 0 0.0161 1V 0
当量碳量 收到基燃料
G 0 1.293V 0
kg（空气）/kg（收到基燃料）
6
第二节
燃烧所需空气量的计算
（3）理论空气量的经验估算
●
无烟煤、贫煤 烟煤
0
V 0.238
0
Qar ,net 600 900