工业锅炉热工计算概述

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2.实际烟气量
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§3-3烟气焓的计算
烟气焓的组成：理论烟气量的焓、过量空 气量的焓、飞灰的焓，即：
1.理论空气量的焓
lkg固体燃料或燃料油或1m3气体燃料完全燃烧 所需的理论空气量，在等压下从0℃加热到θ℃ （或t℃）所需的热量，称为理论空气量的焓。
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2.理论烟气量的焓
lkg固体燃料或燃料油或1m3气体燃料在理论 空气量下完全燃烧生成的烟气量，在等压下从 0℃加热到θ℃所需的热量，称为理论烟气量的
则实际烟气量为：
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§3-2气体燃料的燃烧计算及燃烧 工况监测
一、气体燃料燃烧所需空气量
➢ （1）理论空气量 （理论公式） 1m3燃气完全燃烧，且无过剩氧存在时，燃烧所需 的空气量。用符号 表示，单位为m3/m3。可燃组 分：H2、CO、CmHn和H2S。
• H完全燃烧反应方程式 2H2 + O2 = 2H2O
• CmHn完全燃烧反应方程式
CmHn+ (m + n/4)O2= mCO2+n/2 H2O 22.4m3 CmHn + (m+n/4) ×22.4m3 O2 = m×22.4
m3 CO2 + n/2×22.4m3H2O 1m3CmHn完全燃烧，需(m+n/4)m3 O2，生成m
m3CO2，n/2m3 H2O。
(hk0
hl0k )
➢ Qwh蒸汽雾化重油带入炉内的热量
Qwh Gwh (hwh 2512)
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三、锅炉有效利用热量
有效利用热量： 饱和蒸汽锅炉
过热蒸汽锅炉
热水锅炉
More Information 36
四、锅炉的各项热损失？？？
➢ 1.排烟热损失
⑴排烟热损失q2的形成 烟气离开锅炉排入大气时，烟气温度（过 高？或过低？）>>进入锅炉的空气温度， 排烟所带走的热量损失称为排烟热损失。
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• H2S完全燃烧反应方程式
2H2S + 3O2 =2SO2 + 2H2O 2×22.4m3 H2S + 3×22.4m3 O2
=2×22.4m3 S2O + 2×22.4m3 H2O 1m3 H2S完全燃烧，需1.5m3 O2，生成
1m3 SO2，1m3 H2O。
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1 m3 燃气中，含 m3 H2、 m3 CO、 m3 CmHn、 m3 H2S，完全燃烧时所需 外界供应的理论氧气量为：
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（2）排烟热损失的测定与计算
——由于固体未完全燃烧的存在，对烟 气容积的修正。More
q2是锅炉热损失的最大项，装省煤器的 水管锅炉q2≈6~12%，不装省煤器的水 管锅炉q2≈20%以上。
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2.气体不完全燃烧热损失(化学热损失)
⑴气体不完全燃烧热损失q3的形成
q3是由于部分CO、H2、CH4等可燃气体未燃 烧就随烟气排出所造成的损失。
二氧化碳体积 1kg碳完全燃烧生成1.866m3CO2，1kg燃料中 含 kg碳，燃烧后为
m3/kg
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➢ 二氧化硫体积
1kg硫完全燃烧生成0.7m3SO2，1kg燃料中含 kg硫，燃烧后为
➢ 三原子气体体积
m3/kg
m3/kg
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➢ 理论水蒸气体积 （1）燃料中氢完全燃烧生成水蒸气
m3/kg （2）燃料中水分形成的水蒸气
➢ 对于无烟煤、贫煤和褐煤
Vy0
0.248 Qnet,V ,ar 1000
0.ห้องสมุดไป่ตู้7
18
➢ 对于Qnet,v,ar<12560kJ/kg的劣质煤
Vy0
0.248 Qnet,V ,ar 1000
0.54
➢ 对于燃料油
Vy0
0.265 Qnet,V ,ar 1000
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2.实际烟气量
（1）过量空气的体积 （2）过量空气中水蒸气的体积
两边同除以Qr ，则得
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式中 Qr—1kg燃料带入炉内的热量，kJ/kg； Q1—锅炉有效利用热量，kJ/kg； Q2—锅炉排烟热损失，kJ/kg； Q3—气体（化学）不完全燃烧热损失，kJ/kg； Q4—固体（机械）不完全燃烧热损失，kJ/kg； Q5—锅炉散热损失，kJ/kg； Q6—灰渣物理热损失，kJ/kg； q—有效利用热和各项热损失的百分数。
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⑵固体不完全燃烧热损失的测定与计算
在锅炉运行中，收集每小时的灰渣、漏煤和飞 灰重量Ghz、Glm和Gfh，分析可燃物的质量百 分数Chz、Clm和Cfh（%），通过试验测定并 按照下式计算kJ/kg。（ Cfh通过灰平衡法确定）
当设计新锅炉时，q4可根据燃烧方式、燃料 种类由查表5-2选取。
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4.散热损失
➢ ⑴散热损失q5的形成 锅炉运行时，炉墙、钢架、管道、其他附 件的表面温度>周围环境温度造成的热量散 失，称锅炉的散热损失。
V 0 O2
0.5 H2 100
0.5 CO 100
(m n ) CmHn 0.5 H2S O2
4 100
100 100
理论空气量：
（2）实际空气量：
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二、燃烧生成的烟气量
1.理论烟气量（理论公式） 燃料燃烧后生成烟气，如过量空系数α=1， 又达到完全燃烧，则烟气中只含有CO2、 SO2、水蒸气H2O、N2四种气体，这时烟 气的体积称为理论烟气量。
0.455
➢ 对于燃料油
VK0
0.263 Qnet,V ,ar 1000
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2.实际空气量Vk
➢ 实际空气量Vk比理论空气量 多出的空气， 称为过量空气，二者之比称为过量空气系数， 即：
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➢ 炉膛出口过量空气系数
通常用锅炉炉膛出口处的过量空气系数 表 示锅炉过量空气系数的大小。
=f（燃料种类、燃烧方式、燃烧设备完善 程度），供热锅炉常用层燃炉 =1.3~1.6。
焓。 （可查表得到）
=
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3.过量空气的焓： 4.飞灰的焓：
下列情况飞灰焓可忽略不计，否则必须计算。
➢ 在层燃炉和煤粉炉中，当 ➢ 在流化床锅炉中，当
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对于其他情况的燃煤、燃气、燃油锅炉，由于 烟气中飞灰的含量很少或者根本没有飞灰 ，其 焓占据烟气焓的比例很小或者为零，由此产生 的误差在工程上是可以接受的，可以不予考虑。
q3 3.2 pyCO (%)
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3.固体不完全燃烧热损失
⑴固体不完全燃烧热损失q4的形成 q4是由于进入炉膛的燃料，有一部分没有参 与燃烧或未燃尽而被排出炉外所造成的损失。 由三部分组成：灰渣损失Qhz、漏煤损失 Qlm、飞灰损失Qfh，是锅炉热损失中的主 要项目。
q4=f(燃料特性、燃烧方式、锅炉结构、运行 工况)
除炉膛外，锅炉其他部位的漏风，基本上都 不能起到助燃的作用，对燃烧不利，而且增 加了烟气量与引风机的动力消耗。教材P48 表3-1列出了负压燃烧锅炉各部位漏风系数 的经验值。
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二、燃烧所生成的烟气量
1.理论烟气量（理论公式）
燃料燃烧后生成烟气，如过量空系数α=1，又达到完 全燃烧，则烟气中只含有CO2、SO2、水蒸气H2O、 N2四种气体，这时烟气的体积称为理论烟气量。
q3=f（炉子的结构、燃料特性、燃烧过程的 组织、运行水平）
降低q3的有效措施：保持炉膛足够的高 温和适量的过量空气系数，注意炉内一 次风、二次风的配比和强烈混合，保证 整个火焰充满整个炉膛。
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⑵气体不完全燃烧热损失的测定与计算 用烟气分析仪测定烟气中的CO、H2、CH4。
实际上烟气中的H2，CH4的含量很少， 可忽略不计。可用简化公式进行计算：
一、燃料燃烧所需的空气量的计算
➢ 1．理论空气量 （理论公式） • 1kg接收基燃料完全燃烧，而又无过剩氧存 在时所需的空气量，称为理论空气量。 • C完全燃烧反应方程式 C + O2 = CO2 12kg C + 22.4m3O2 = 22.4m3 CO2 1kg C 完全燃烧，需1.866m3O2 ，并产生 1.866m3CO2。
11.1m3H2O。
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1kg接收基燃料中，含 kg碳、 kg硫、 kg氢，而1kg接收基燃料中已含有 kg氧， 在标准状态下其容积为： m3/kg
所以，1kg接收基燃料完全燃烧时所需外界供 应的理论氧气量为：
m3/kg
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理论空气量
m3/kg ：
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经验公式计算理论空气量——当缺乏燃料 的元素分析资料时，理论空气量可根据 燃料的发热量进行近似计算。简化公式 有：
m3/kg
（3）理论空气量 带入的水蒸气
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（4）燃用重油，且用蒸汽雾化时，带入炉内 的水蒸气，雾化1kg重油消耗蒸汽量为Gwh， 这部分水蒸气的体积为1.24Gwhm3/kg。 m3/kg
理论氮气体积 理论空气中的含有氮： 燃料本身所含的氮：
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理论烟气量
m3/kg 为干烟气体积。
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可用经验公式计算理论烟气量——当缺乏 燃料的元素分析资料时，理论空气量可 根据燃料的发热量进行近似计算。简化 公式有：
➢ 对于Vdaf<15%的贫煤和无烟煤
VK0
0.241 Qnet,V ,ar 1000
0.61
➢ 对于Vdaf>15%的烟煤和褐煤
VK0
0.253 Qnet,V ,ar 1000
0.278
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➢ 对于Qnet,v,ar<12500kJ/kg的劣质烟煤
VK0
0.241 Qnet,V ,ar 1000
2.研究的目的 寻求提高锅炉热效率的途径。
3.锅炉热平衡? 为了全面评定锅炉的工作状况，必须对锅炉进 行测试，这种测验称为锅炉热平衡（或热效率） 试验，如图3-1所示。