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
0 N2
第三章
§3.2 燃烧 产物计算
0 0 0 Vy0 =VRO 2 + VH O + VN =Vgy + VH O
2 2 2
= 0.111H y + 0.01866(C y + 0.375S y ) + 0.0124W y + 0.008N y + 0.8061 k0 +1.24Gwh V
理论烟气量的经验计算公式：pp.27~28 2．实际烟气量的计算 α> α>1)——含有过量 2 含有过量O ．实际烟气量的计算(α> 含有过量
Qr = Qnet,ar + ir +Qwt +Qwh
Mar 100 − Mar + Cd kJ/kg•℃ 100 100
（1）固体燃料应用基比热： ar = 4.187 ）固体燃料应用基比热： C
ir = Cartr
（2）液体燃料应用基比热： Car =1.738 + 0.0025tr kJ/kg•℃ ）液体燃料应用基比热： 2）蒸汽带入热Qwh——当用蒸汽雾化重油或喷入锅炉蒸汽时考虑 ）蒸汽带入热
§３
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燃烧计算和热平衡计算
基本假设： 基本假设： 1 . 空气、烟气均为理想气体，每kmol体积等于22.4Nm3；
O2 0.21 2 . 空气中只有O2和N2成分，其容积比为： = 0.79 N2
；
3 . 每kg燃料都是在完全燃烧的条件下计算。 一 、理论空气量及过量空气系数 1. 理论空气量Vk0 的计算
第三章
2）色谱层析仪 ）
§3.3 锅炉运行 时烟气分析及其 应用
2．测定：（由锅炉实验完成） ．测定：（由锅炉实验完成） ：（由锅炉实验完成
RO = 2 VRO Vgy
2
2
3）红外线烟气分析仪 ）
四、烟气成分测定的计算 1.
×100%
；
2. O2 = 4.CO =
VO
2
Vgy
×100%
3.
N2 =
§3.5.1 锅炉热 平衡及锅炉热效率
第三章
§3.5.1 锅炉热 平衡及锅炉热效率
锅炉热平衡的公式可写为： 锅炉热平衡的公式可写为： ／ Qr = Q + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 kJ／kg 1 (3-la) Qr——每公斤燃料带入锅炉的热量，kJ/kg； Q1——锅炉有效利用热量kJ/kg； Q2——排出烟气带走的热量，称为锅炉排烟热损失，kJ/kg Q3——未燃完可燃气体所带走的热量，称为气体不完全燃烧热 损失（化学不完全烧热损失），kJ/kg； Q4——未燃完的固体燃料所带走的热量，称为固体不完全燃烧 热损失（机械不完全燃烧热损失），kJ/kg； Q5——锅炉散热损失，kJ/kg； Q6——灰渣物理热损失及其他热损失，kJ/kg。 Q5 Q2 Q1 Qr Q6 Q3 Q4
Qwh = Gwh (hwh − 2510)
式中 2510——排烟中蒸汽焓近似值，kJ/kg
§3.5 锅炉热平衡及锅炉热效率
五、锅炉热效率 1．锅炉正平衡热效率 ． 2．锅炉反平衡热效率 ．
Q η = 1 ×100% Qr
Q ηgl = 1 ×100% = q1 =100 − (q2 + q3 + q4 + q5 + q6 ) % Qr 锅炉正平衡只能求得锅炉的热效率， 锅炉正平衡只能求得锅炉的热效率 ， 不能据此研究和分析影响锅炉 热效率的种种因素，以寻求提高热效率的途径。 热效率的种种因素 ， 以寻求提高热效率的途径 。 而反平衡则是依据 对各种热损失的测定来计算其锅炉热效率。 对各种热损失的测定来计算其锅炉热效率。
1 O2 − 0.5CO 1 − 3.76 100 − (RO2 + O2 + CO)
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2）完全燃烧时α的计算 ）完全燃烧时α 1 α= O2 1− 3.76 100 − (RO2 + O2 ) 3）完全燃烧时α的近似计算 ）完全燃烧时α 在锅炉实际运行时，CO的含量一般都不高，可是为完全燃 烧，而干烟气中的氮气接近 79%，即N2=79%，则：
2
0 1）过量空气中氧容积： VO = 0.21(α −1)Vk Nm3/kg
0 0 2）过量空气中氮容积： VN −VN = 0.79(α −1)Vk Nm3/kg
2 2
0 VH O −VH O = 0.0161(α −1)Vk0Nm3/kg 3）过量空气中水蒸汽容积：
2 2
4）实际烟气量——理论烟气量与过量空气之和
C + 0.375S
2）不完全燃烧方程式 ）
RO2 + O2 + 0.605CO + β (RO2 + CO) = 21
3）CO含量的计算 ） 含量的计算
CO = (21− βO2 ) − (RO2 + O2 ) 0.605 + β
%
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4）不完全燃烧RO2的计算 ）不完全燃烧 21−[O2 + (0.605 + β )CO] RO2 = 1+ β 5）完全燃烧方程式 ）
V
0 H2 O
H y 22.4 W y d =11.1 + +1.293 ×1.24Vk0 +1.24Gwh 100 18 100 100 四个来源） 四个来源 = 0.111H y + 0.0124W y + 0.0161 k0 +1.24Gwh Nm3/kg（四个来源 V
0 k
22.4 N y V = 0.79V + = 0.79Vk0 + 0.008N y Nm3/kg 18 100
§3.3 锅炉运行 时烟气分析及其 应用 α >1
2 2 2 2
Vy = VRO + VN + VO + VH O + VCO
V gy = VRO + V N + VO + VCO
2 2 2
三、烟气分析仪器及测定 1．烟气分析仪 ． 1）奥氏分析仪 ） KOH或NaOH溶液吸收RO2 ，(%)
焦性没食子酸的苛性钾溶液吸收O2及RO2，（%） 氯化亚铜氨溶液吸收CO及O2，（%）
C+ 每摩尔： Kg 12 每kg 1kg O2 = 22.4 1.866 Cy 1.866 100 CO2 ; S + O2 22.4; 32 kg 22.4 1kg 0.7 Sy 0.7 100 = SO2 ; 2H2 1kg + O2 = 2H2O 5.55 Hy 5.55 100 22.4; 2 × 2.016kg 22.4 2 × 22.4
y y y y 0 k y y y y 3
2．过量空气系数、实际空气量和漏风系数 ．过量空气系数、 1）过量空气系数 ）过量空气系数——燃烧时实际供给空气量与理论空气量之 V α = k0 比 。
α 类、燃烧方式等有关。层燃炉l" =1.3 ~ 1.4 2）实际空气量 Vk = αVk0 Nm3/kg ）实际空气量：
Vy =Vy0 + 0.21(α −1)Vk0Vy0 + 0.79(α −1)Vk0 + 0.0161(α −1)Vk0 =Vy0 +1.0161(α −1)Vk0 =VRO +VN +VO +VH O Nm3/kg
2 2 2 2
三、空气和烟气的焓
第三章
1．理论空气的焓——每kg固体(液体)燃料燃烧时所需理论空 ．理论空气的焓 气量，在等压下，从0℃加热到 ℃所需要的热量，单位kJ/kg ϑ 0 I k = Vk0 ⋅ (cϑ) kJ/kg （查表3－5） 2．理论烟气的焓——每kg固体(液体)燃料燃烧后所生成理论烟气 ．理论烟气的焓 量，在等压下，从0℃加热到 ϑ ℃所需要的热量，单位kJ/kg