燃烧所需空气量和过量空气系数

1 3.93
0.05
计算结果gr 0.050.0（3 由表3 2查得），表明漏
风比较严重，应采取措施减少漏风，以保证锅炉安全经
济运行。
以上有不当之处，请大家给与批评指正， 谢谢大家！
79
100
-
O2 (RO2
O2
)
(3- 42)
当不需要的精确数值时，可使用以下两个近似公式计算。
(1)二氧化碳公式
RO
m 2
a
x
CO 2
（2）氧公式
(3- 44)
21
21- O2
(3- 45)
※ 氧公式与二氧化碳公式的比较
如图3-2所示，当 燃料成分 改变时，二 氧化碳的含量也 随着发生变化，同一含量对 应的过量空气系数差别较大， 不能正确 指导锅炉运行，容 易引起误操作。而用烟 气中 过剩氧量来监视 过量空气系 数大小，则燃料成分改变的 影 响就很小。
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
⑶当≥1且不完全燃烧时，烟气由CO2、SO2、CO、O2 、 N2 和H2O组成，其容积为
推导思路：利用过量空气系数的定义式和烟气成分的定义式 得到只包含烟气分析结果的计算公式。
推导过程要点：
由式（3 6）可知
Vk Vk 1
(1)
Vo Vk V 1 V
Vk
不完全燃烧时，有
Vk
VN2
0.8 Nar 100
0.79
VN2 0.79
1 0.79
•
N2 100
•
Vgy
N2 79
第三章 锅炉物质平衡和热平衡
本章目的：了解燃烧所需空气量、产生烟气量，锅炉热量平衡； 本章关键：学会空气量、烟气量计算，热平衡分析 本章难点：相关计算，主要在于分析
本章在全部内容的重要性：中等偏上 对后面内容影响：锅炉燃烧效率提高，涉及配风
送风方式
第一节 燃烧所需空气量及过量空气系数
※慨念：理想气体→标准状态→22.4Nm3/kg 一、理论空气量
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
①燃料中的氢生成的水蒸气
11.1 H y 0.111 H y Nm3 / kg
100
100
②燃料中的水分生成的水蒸气
22.4 W y 0.0124 W y Nm3 / kg 18 100
③理论空气量带入的水蒸气
“空气含湿2128.4量1W0d0y k0”.01是24W指yNm13k/ kgg 干空气带入的水蒸气量，单位为 g/kg干空气。 每标准立方米干空气带入的水蒸气容积为：
所以，1kg应用基燃料完全燃烧的理论空气量为
Vo
Vo O2
0.0889 (C y 0.375 S y ) 0.265 H y 0.0333 O y Nm3 / kg
0.21
R C y 0.375S y
当量碳量
※以上所计算的空气量都是干空气量！！
二、实际供给空气量及过量空气系数
定义：
表示： Vk , Nm3 / kg
Gy
Ay 1
100
Gwh
1.306V okg / kg
三、运行锅炉的烟气分析及计算 成分：CO2、SO2、O2、CO、N2 CO2＋SO2＋O2＋CO+N2=100%
其中：CO2＝VCO2 / Vgy VSO2＝VSO2 / Vgy ……..
烟气分析 分析设备：奥氏分析仪
顺序：RO2、O2、CO
1 CO2
1 CO2
RO2max
例题3 - 1 在完全燃烧时，测得某煤粉炉低温级对 流过热器进口烟气中的氧量O2 3.93%；出口烟气中的
氧量O2 4.6%；求此级对流过热器的漏风系数 gr。
解：根据式（3 73）可得
gr
21
21
1 O2
21
1 O2
21
21
1 - 4.6
21
/
kg(3 18)
（二）实际烟气容积
Vy Vyo ( 1)V o 0.0161( 1)V o
Vyo 1.0161( 1)V oNm3 / kg
或者
Vy Vgy VH2O
Vgy
VRO2
VN2
VO2
VRO2
Vo N2
(
1)V o
VH2O
Vo H 2O
0.0161(
1)V
o
烟气的质量
“漏风系数”的定义 漏风系数的表达式及其确定方法：
Vlf
Vo
(3 - 46)
某级受热面的漏风系数，可以根据烟气分析结果，利用以下 公式进行计算。
Vlf Vk Vk
Vo
Vo
21 21 O2
21 21 O2
21
21
1
O2
1 21 O2
或
RO
m 2
ax
CO2
RO
m 2
ax
CO2
Vy VCO2 VSO2 VN2 VH2O VO2 VCO Nm3 / kg
二、根据燃烧化学反应计算烟气容积
※计算思路： 实际烟气容积=理论烟气容积+过量空气容积（干）+过量空气带入 的水蒸气容积 或：实际烟气容积=干烟气容积+水蒸气容积
（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
定义：1㎏燃料完全燃烧、无剩余氧 推导：以碳的完全燃烧为例
表示：Vo ，Nm3/kg
C O2 CO2 12kgC 22.4Nm3O2 22.4Nm3CO2 1kgC 1.866Nm3O2 1.866Nm3CO2
1kg收到基燃料含有 C y 100
kg
碳，完全燃烧时需要的氧量为：1.866
•二、漏风系数的计算 ※锅炉的通风方式： （1）锅炉通风的任务——送入燃料燃烧需要的空气，排出燃 烧产生的烟气。
（2）锅炉通风的方式——主要采用“平衡通风”，即同时 使用送风机和引风机，炉膛保持微负压 的方式；另外还有
“负压通风”和“正压通风”的方式。 （3）平衡通风的特点——锅炉不向外喷火焰和冒烟气，但会 有空气从未密封处或密封不严密处漏入炉膛内，从而使烟气 沿烟气流程的过量空气系数不断增大。
21 O2
1
%
(3- 38)
当燃料完全燃烧而且 1时，CO 0,O2 0, RO2达到最大,
用RO
m 2
ax表示，即
ROm2 ax
1
21
%
(3- 39)
由上式可知，燃料一定时，
为定值，RO
m 2
ax也为定值。
常用燃料的ROm2 ax值如表 3 3 所示。
燃料特性系数
2.35 Har - 0.126Oar 0.038Nar
容积浓度 Aya fh kg / Nm3烟气
100Vy
式中 afh 烟气中飞灰量占燃料总 灰量的份额， 简称飞灰份额，可查表 4 3-12。
第三节 燃烧方程式
•一、完全燃烧方程式及RO2最大值 • 定义：>1、CO=0 • 完全燃烧方程式为
21 O2 (1 )RO2
或写成
(3- 36)
RO 2
二、不完全燃烧方程式 定义：燃料不完全燃烧时，各烟气成分之间的关系。 表达：燃料的元素成分、烟气分析所得各烟气成分。
CO 21 - O2 - (1 )RO 2 % 0.605
(3 - 41)
第四节 根据烟气成分求过量空气系数及烟气焓
一、运行时过量空气系数的计算 运行时过量空气系数可以由烟气分析结果加以确定。
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
0.8 N y 100
Nm3 / kg
（3）理论水蒸气容积的计算
Vgy
0.21V VO2 - 0.5VCO
V 1 • O2 0.5CO Vgy O2 0.5CO Vgy
0.21 100
21
代入(1)式可得：
1
1
1-
O2
0.5CO 21
Vgy
1 79 • O2 0.5CO
21
N2
N 2 Vgy
79
(3- 43)
完全燃烧时，CO 0,则：
21
21-
Car 0.375Sar
(3- 37)
由式（3-36）可以看出，当燃料的 值一定时，无论过量空气 量如何，干烟气成分都应满足该式。如不满足，可能有以下几
种情况：
（1）烟气分析不准确； （2）有碳未燃尽； （3）烟气中有CO存在; （4）(2)、(3)同时存在。 在有CO存在时，若无未燃尽碳,可用式 （3-41）计算CO . 如烟气分析完全而准确，则可用式 （3-36）求出 值，并与用 式 （3-37）求出的 值相比较，从而判断有无未燃尽碳存在。
“过量空气系数”、“过量空气量”
炉膛出口过量空气系数
" l
的作用及最佳值
与燃料种类、燃烧方式以及 燃烧设备的完善程度有关
炉ຫໍສະໝຸດ Baidu出口
固态排渣煤粉炉中， 无烟煤和贫煤的炉 膛出口过量空气系数 为1.25，而烟煤与 褐煤则为1.20。 思考：这是为什么？
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
Cy 100
Nm3
同样可得到： 5.56 H y Nm3
100
0.7 S y Nm3 100
1kg燃料中含有氧量为：
22.4 O y 0.7 O y Nm3
32 100
100
由此可得：
Vo O2
1.866
Cy 100
5.56 H y 100
0.7 S y 100
0.7 O y 100
Nm3 / kg
四、烟气中三原子气体、水蒸气容积份额和灰粒浓度
（一）三原子气体容积份额及分压力
rRO2
VCO2 VSO2 Vy
VRO2 Vy
pRO2 rRO2 p
（二）水蒸气容积份额及分压力
rH 2O
VH2O Vy
pH2O rH2O p
（三）灰粒浓度
质量浓度 Aya fh kg / kg烟气
100Gy