燃烧计算与热平衡计算描述
第四章 燃烧反应计算
实际燃烧时，由于n 1 ，因此就多了一 部分的空气未参与燃烧反应，这样就在燃烧产 物中增加了氧成分（O2’即VO2），且使得N2’ 含量增加，这时的实际燃烧产物生成量可以写 成：
Vn= Vco2+Vh2o+ VSO2+VN2+VO2
值得注意的是，这里的VN2与Vo中的VN2是不相等 的，要多（Ln-Lo）79% ！
燃料与燃烧学
燃烧反应计算
概述
燃烧反应的静力学计算，不涉及速度即动 力学 按燃烧反应式进行物质平衡及热平衡计算
目的
合理利用燃料 选择合理的风机 组织合理的燃烧 为炉子设计和管理提供必要的原始数据
假设条件
反应速度无限快，充分混合、接触，氧化剂允许过 剩，燃烧产物包括反应完成后生产物、剩余物 气体体积均为标准状态下体积（0℃，1kmol： 22.4m3） 空气成分：干成分 O2、N2，其中体积比例为：O2： 21%、N2：79%，重量：O2：23.2%、N2：76.8% 水蒸汽按饱和水蒸气计算 燃烧反应计算知道燃料成分，固、液体燃料为应用 成分，气体燃料为湿成分
79 N 2 LnX 100 + 100
因此
Vn=(CO+H2+ (n
m 1 )CnHm +2H S+CO +N +H O)X 2 2 2 2 2 100
+
+(n -0.21)L0+
当n = 1时
0.00124gLn
Vo=(CO+H2+ (n +0.79L0
m 1 )CnHm +2H S+CO +N +H O)X 2 2 2 2 2 100
燃烧计算和热平衡
完全燃烧时的实际烟气量
1、完全燃烧时实际烟气的组成成分为： CO2、SO2、N2、O2、H2O，
不完全燃烧时的烟气量
• 当发生不完全燃烧时，烟气的成分除了CO2、SO2、 N2、O2、H2O外，还有不完全燃烧产物CO以及H2和 CmHn等。其中H和CmHn数量很少，一般工程计算中 可忽略不计。 • 因此，当燃料不完全燃烧时，可以认为烟气中不完 全燃烧产物只有CO。烟气量为：
2.化学不完全燃烧热损失q3 （1）定义：排烟中残留的可燃气体（ CO、H2、 CH4 ）未完全燃烧，残留在烟气中而造成的热 量损失。（煤粉炉：<0.5%）
（2）主要影响因素： 燃料性质：挥发分多，易出现不完全燃烧 助燃空气量 炉膛结构：炉膛容积小，烟气流程短，q3 运行工况
3.机械不完全燃烧热损失q4 （1）定义：飞灰和灰渣中含有固体可燃物（固定碳） 在锅炉内未完全燃烧就排放出炉内而造成的热量损 失。（固态排渣煤粉炉：0.5～5%） 灰渣：含量少，只占0.5～1% 飞灰：占绝大部分 （2）主要影响因素： 燃料性质：挥发分多，灰分少，煤粉细， q4 助燃空气量：空气量，q4 炉膛结构：炉膛容积大，煤粉停留时间长，q4 运行工况，锅炉负荷
4.散热损失q5 （1）定义：因锅炉外表面（锅炉炉墙、汽包、集箱、 汽水管道、烟风管道等部件）温度高于环境温度而 散失的热量。（<0.5%） （2）主要影响因素： 锅炉外表面积 锅炉保温性能 锅炉容量 锅炉负荷
5.其它热损失q6 （1）定义：因排出炉外的灰渣温度（600～800℃） 高于环境温度而造成的热量损失。 （2）主要影响因素： 排渣方式：液体排渣大于固态排渣 燃料的灰分含量：灰分高， q6 燃料的发热量：发热量低， q6
烟气分析
新03 燃料燃烧计算和锅炉机组热平衡 蓝白
第一节 燃烧过程的化学反应
锅炉设计中的重要部分 热力计算
单位质量1kg燃料燃烧
课程 设计
需要的空气量
生成的烟气量
燃料(C、H、O、N、S)完全燃烧过程： C + O2 CO2 2H2 + O2 2H2O S + O2 SO2
不完全燃烧： 2C + O2 2CO
' ky
" ky
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ky
py
解释以上各式的意义
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gr
" ky
l"
l
zf
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" ky
l
zf
解释以上各式的意义
第三节 燃烧生成的烟气量(计算)
完全燃烧的烟气：
1. 可燃物燃烧生成的CO2、H2O、SO2 2. 燃料和空气中的N2 3. 过量空气中未反应的O2 4. 水蒸汽
最佳的炉膛出口过量空气系数
q q2＋q3＋q4
q2
q4
q3
l
q2＋q3＋q4 之和最小
q3-化学不完全燃烧热损失
可燃气体不完全燃烧热损失 <0.5% 煤粉炉一般q3=0 CO、H2、CH4未完全燃烧放热随烟气带走的热损 失 影响因素：①燃料的挥发分
②炉膛过量空气系数、燃烧器结构和 布置、炉膛温度、炉内空气动力场
12 100
100
1kg燃料完全燃烧所需氧量：
1.866 Car 5.55 Har 0.7 Sar 0.7 Oar , Nm3
100
100 100 100
1kg燃料完全燃烧所需理论空气量V0：
第五章 燃烧温度
2、 理论燃烧温度的计算
t理 QD Q物 Q分 VnC产
Q 分---分解热
CO2 CO+
1 2
O2 -12600
1
H2O H2+ 2 O2 -10800 O2 O+O
H2 H+H
.
.
.
Q 分与温度、压力有关（1）温度愈高，分解度愈大 （2）压力加大，分解度变小
在工业炉温度与压力条件下，主要有 CO2 与 H2O 的分解， 不同的温度段分解大致如下：
QD+Q物Q分 t理= ——————————
VoC产+（n-1）LoC空
如果
| t理’ t理| (指定的误差) 则求得 t理；否则，再令
t理’= t理 重复上述计算，直至
| t理’ t理|
3、影响理论燃烧温度因素 （1）燃料的 QD 对 t 理的影响 当 QD 较小时，QDt 理，但 QD 较大时，QD 再时，t 理几 乎不变。
达到的温度。
• 当不考虑Q传和Q不（即Q传=0，Q不=0） 时，有
•
t理=
QD
Q空 Q燃 Vn • c产
- Q分
• 称为理论燃烧温度（绝热完全燃烧火焰 温度）——表明某燃料在某条件下所达 到的最高温度。
量热计温度
• 理论燃烧温度计算过程中不考虑热分解 影响
• t量= QD Q空 Q燃 Vn • c产
C 产=CCO2CO2’%+CH2OH2O’%+CN2N2’%
上式中 CCO2、CH2O、CN2 都是温度的函数，即
CCO2=fCO2(t 热)，CH2O=fH2O(t 热) ，CN2=fN2(t 热)
(1)联立求解方程 设Ci=A1i+A2it+A3it2 ，i=CO2，H2O，N2 V0C产=ΣViCi
燃料燃烧计算
第三章 燃料及燃烧过程3-2 燃料燃烧计算一、燃料燃烧计算的内容及目的（一）计算内容：①空气需要量 ②烟气生成量 ③烟气成分 ④燃烧温度 （二）目的：通过对以上内容的计算，以便正确地进行窑炉的设计和对运行中的窑炉进行正确的调节。
二、燃烧计算的基本概念 （一）完全燃烧与不完全燃烧。
1、完全燃烧：燃料中可燃成分与完全化合，生成不可再燃烧的产物。
2、不完全燃烧：化学不完全燃烧：产物存在气态可燃物。
物理不完全燃烧：产物中存在固态可燃物。
（二）过剩空气系数 1、过剩空气系数的概念а=V a /V 0a2、影响过剩空气系数的因素：1）燃料种类：气、液、固体燃料，а值不同； 2）燃料加工状态：煤的细度、燃油的雾化粘度。
3）燃烧设备的构造及操作方法。
3、火焰的气氛：①氧化焰：а>1，燃烧产物中有过剩氧气。
②中性焰：а=1③还原焰：а<1，燃烧产物中含还原性气体（CO 、H 2）三、空气需要量、烟气生成量及烟气成分、密度的计算（一）固体、液体燃料：基准：计算时，一般以1kg 或100kg 燃料为基准，求其燃烧时空气需要量、烟气生成量。
方法：按燃烧反映方程式，算得氧气需要量及燃烧产量，然后相加，即可得空气需要量与烟气生成量。
1、理论空气量计算： 1）理论需氧量： V 0O2=12ar C +4ar H +32ar S －32ar O(Nm 3/kgr)2）理论空气量：V 0a =1004.22（12ar C +4ar H +32ar S －32ar O ）21100=0.089C ar +0.267H ar +0.033(S ar -O ar ) (Nm 3/kgr)2、实际空气量计算： V a =а×V o a3、理论烟气生成量的计算：V 0L =V CO2+V H2O +V SO2+V N2=1004.22 (12ar C +2ar H +18ar M +32ar S +28arN )×V o a +0.79V o a =0.01865C ar +0.112H ar +0.01243M ar +0.0068S ar +0.008N ar +0.79V o a4、实际烟气生成量的计算： 1）а>1时，V L = V 0L +(а-1)×V o a2）а<1时，在工程上进上近似认为其燃烧产物中只含有CO 一种可燃气体。
锅炉原理燃烧计算和热平衡计算资料课件
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
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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
燃料燃烧及热平衡计算参考
燃料燃烧及热平衡计算参考L n 湿=（1+0.00124×18.9）×4.35=4.452 Nm 3/Nm 3 2、天然气燃烧产物生成量 （1）燃烧产物中单一成分生成量CO)H 2C CH (CO 0.01V 6242CO 2+++⨯=’(3.4)2O V 0.21(=⨯′0n-1)L(3.5) 22n N V (N 79L )0.01=+⨯′(3.6))L 0.124g H H 3C (2CH 0.01V n 干O H 2624O H 22+++⨯=(3.7)式中CO 、CH 4 、 C 2H 6 、 H 2 ——每100Nm 3湿气体燃料中各成分的体积含量。
则0.475)5222(100.01V 2CO =+⨯++⨯= Nm 3/Nm 34.4131)(1.050.21V 2O ⨯-⨯==0.046 Nm 3/Nm 3 01.0)35.47910(V 2N ⨯⨯+==3.54 Nm 3/Nm 34.35)18.90.124465322(20.01V O H 2⨯⨯++⨯+⨯⨯==1.152 Nm 3/Nm 3（2）燃烧产物总生成量实际燃烧产物量V n = V CO2+V O2+V N2+V H2O Nm 3/Nm 3(3.8)则V n =0.47+0.046+3.54+1.152=5.208 Nm 3/Nm 3 理论燃烧产物量V 0=V n -（n -1）L O(3.9)V 0=5.208-（1.05-1）×4.143=5.0 Nm 3/Nm 3(3) 燃料燃烧产物成分[2]%100V V CO nCO 22⨯=(3.10) %100V V O nO 22⨯=(3.11)%100V V N nN 22⨯=(3.12)100%V V O H nO H 22⨯=(3.13) 则9%%1005.2080.47CO 2=⨯=0.8%%1005.2080.046O 2=⨯=68%%1005.2083.54N 2=⨯=22.2%100%5.2081.152O H 2=⨯= 3.1.3 天然气燃烧产物密度的计算[3] 已知天然气燃烧产物的成分，则：ρ烟=10022.432O 28N O 18H 44CO 2222⨯+++，kg/Nm 3(3.14)式中：CO 2、H 2O 、N 2、O 2——每100Nm 3燃烧产物中各成分的体积含量ρ烟= 217.110022.40.832682822.218944=⨯⨯+⨯+⨯+⨯ Nm 3/Nm 33.1.4 天然气发热量计算 高发热量Q 高=39842CH 4+70351C 2H 6+12745H 2+12636CO （kJ/Nm 3（3.15）低发热量Q 低= 35902CH 4+64397C 2H 6+10786H 2+12636CO (kJ/ Nm 3)（3.16）式中：CH 4、C 2H 6、 H 2、CO ——分别为天然气中可燃气体的体积分数（%）。
锅炉原理燃烧计算和热平衡计算课件
安全系数
考虑到设备运行中的波动 和不确定性，通常会引入 一定的安全系数来调整燃 料需求量。
燃烧效率计算
理论燃烧效率
影响燃烧效率的因素
基于燃料完全燃烧的理论值，可以计 算出理论燃烧效率。
如空气系数、燃料粒度、燃烧器性能 等都会影响燃烧效率，需要综合考虑 这些因素来进行效率计算。
实际燃烧效率
通过测量锅炉的烟气成分、温度等参 数，结合理论值，可以计算出实际燃 烧效率。
锅炉原理燃烧计算和热平衡 计算课件
contents
目录
• 锅炉原理简介 • 燃烧计算 • 热平衡计算 • 锅炉性能优化 • 案例分析
01
锅炉原理简介
锅炉的组成
01
02
03
锅
用于盛装水或其它介质， 通过受热产生蒸汽或热水 。
炉
提供热源，使燃料燃烧产 生热量，传递给锅中的水 或其它介质。
辅助设备
包括燃烧器、鼓风机、引 风机、除渣机等，用于保 证锅炉正常运行。
锅炉的工作原理
燃料在炉膛内燃烧产生热量，通过辐射和对流的方式传递给锅中的水或其它介质。 水或其它介质吸热后升温并蒸发，产生蒸汽或热水。
蒸汽或热水通过汽水分离器、凝结水回收装置等辅助设备，最终输出供用户使用。
锅炉的分类
01
02
03
04
按用途分类
工业锅炉、电站锅炉、热水锅 炉等。
按压力分类
低压锅炉、中压锅炉、高压锅 炉、超高压锅炉等。
经验总结
总结该案例的成功经验，为其 他锅炉的性能优化提供借鉴和
参考。
THANKS
感谢观看
污染物排放计算
烟气成分分析
对锅炉排放的烟气进行成分分析 ，了解各污染物的浓度。
锅炉原理燃料燃烧计算
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
燃烧反应的热量计算与燃烧热的应用
燃烧反应的热量计算与燃烧热的应用燃烧是指燃料与氧气发生化学反应，产生光、热和其他产物的过程。
在燃烧反应中，会释放一定的能量，这个能量称为燃烧热。
燃烧反应的热量计算与燃烧热的应用是热化学中的重要内容。
一、热量计算方法在燃烧反应中，通常使用燃烧热来表示反应释放的能量。
燃料燃烧所产生的热量可以通过以下方法进行计算。
1.传统燃烧热计算传统的燃烧热计算方法是通过实验测定热量变化来获得。
实验装置通常包括一个厌氧容器，容器内置有燃料和氧气，当燃料燃烧时，容器外壁所吸收或放出的热量即为燃烧热。
2.燃烧热的热量平衡计算燃烧热的热量平衡计算是一种可以间接计算燃烧热的方法。
通过计算燃料和产物的热量之差来得到燃烧热。
二、燃烧热的应用燃烧热在能源领域、工业生产、环境保护等各个方面都有着重要的应用。
1.能源利用燃烧热是燃料所释放的能量，在能源利用中，可以利用燃烧热进行能量转化和利用。
例如，燃煤发电厂和燃气发电厂通过燃烧热将燃料中的能量转化为电能；家庭采暖中，人们会使用燃料进行燃烧，发出的热量用于取暖等。
2.燃料选择在选择燃料时，燃烧热是一个重要的参考指标。
例如，燃烧热高的燃料能够产生更多的热量，因此在供暖方面选择燃烧热高的燃料更为经济高效。
3.环境保护燃烧反应是化石燃料燃烧过程中产生二氧化碳的主要方式。
通过计算燃烧热，可以了解燃料燃烧过程中产生的二氧化碳量，从而评估其对环境的影响。
在环境保护中，可以通过降低燃料的燃烧热来减少温室气体的排放。
4.燃料储存燃烧热也可以用于燃料的储存。
在液化石油气（LPG）中，就利用了燃烧热高的特点，将液化气体储存在压力较低的容器中，通过增加燃烧热释放的能量来提供所需的热量。
总结：燃烧反应的热量计算与燃烧热的应用是热化学方面的重要内容。
通过传统的燃烧热计算和热量平衡计算，可以准确计算出燃烧热。
燃烧热在能源利用、燃料选择、环境保护和燃料储存等方面都有着广泛的应用，对于提高能源利用效率和环境保护具有重要意义。
燃烧热计算公式
燃烧热计算公式燃烧热是指物质在燃烧过程中释放的能量。
它是热化学性质的一个重要指标，对于了解物质的燃烧特性和应用具有重要意义。
燃烧热的计算公式可以根据不同的燃烧反应类型和反应条件有所不同。
下面介绍几种常见的燃烧热计算公式。
1. 单质燃烧反应的燃烧热计算公式对于单质燃烧反应，燃烧热的计算公式可以根据反应类型和反应条件来确定。
例如，对于氢气燃烧反应：2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l) ΔH = -483.6 kJ/mol上述反应中，氢气和氧气反应生成水，释放的热量为483.6 kJ/mol。
这个值可以通过实验测定得到。
2. 化合物的燃烧热计算公式对于化合物的燃烧热计算，需要了解化合物的燃烧反应式以及燃烧反应的燃烧热值。
例如，对于乙醇的燃烧反应：C2H5OH(l) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(l) ΔH = -1367 kJ/mol上述反应中，乙醇和氧气反应生成二氧化碳和水，释放的热量为1367kJ/mol。
这个值可以通过实验测定得到。
3. 燃烧热的计算公式应用燃烧热的计算公式可以用于预测燃烧过程中的能量变化，也可以用于了解不同物质的燃烧特性。
例如，可以通过计算燃烧热来确定某种燃料的热值，从而评估其作为燃料的适用性。
同时，燃烧热的计算公式也可以用于燃烧反应的热平衡计算，从而确定反应的热效应。
总结起来，燃烧热的计算公式可以根据不同的燃烧反应类型和反应条件有所不同。
通过实验测定或计算，可以确定燃烧反应的燃烧热值，从而了解反应的能量变化和燃烧特性。
燃烧热的计算公式在热化学研究和工业应用中具有重要的意义。
燃料燃烧及热平衡计算参考
燃料燃烧及热平衡计算参考城市煤气的燃料计算燃料成分表 城市煤气成分%2成分 CO 2 CO CH 4 C 2H 6 H 2 O 2 N 2 合计 含量10522546210100城市煤气燃烧的计算 1、助燃空气消耗量 2 1理论空气需要量Lo=21O O 0.5H H 3.5C CH 20.5CO 22624-++⨯+ Nm 3/Nm 3式中：CO 、CH 4 、 C 2H 6 、 H 2 、 O 2——每100Nm 3湿气体燃料中各成分的体积含量Nm 3;则Lo=212465.055.322255.0-⨯+⨯+⨯+⨯= Nm 3/Nm 32实际空气需要量L n =nL 0, Nm 3/Nm 3式中：n ——空气消耗系数,气体燃料通常n=现在n 取,则L n =×= Nm 3/Nm 3（3）实际湿空气需要量L n 湿=1+2H O g 干L n ,Nm 3/Nm 3则L n 湿=1+××= Nm 3/Nm 3 2、天然气燃烧产物生成量 1燃烧产物中单一成分生成量CO)H 2C CH (CO 0.01V 6242CO 2+++⨯=’2O V 0.21(=⨯′0n-1)L22n N V (N 79L )0.01=+⨯′)L 0.124g H H 3C (2CH 0.01V n 干O H 2624O H 22+++⨯=式中CO 、CH 4 、 C 2H 6 、 H 2 ——每100Nm 3湿气体燃料中各成分的体积含量; 则0.475)5222(100.01V 2CO =+⨯++⨯= Nm 3/Nm 3 4.4131)(1.050.21V 2O ⨯-⨯== Nm 3/Nm 3 01.0)35.47910(V 2N ⨯⨯+== Nm 3/Nm 34.35)18.90.124465322(20.01V O H 2⨯⨯++⨯+⨯⨯== Nm 3/Nm 32燃烧产物总生成量实际燃烧产物量V n = V CO2+V O2+V N2+V H2O Nm 3/Nm 3则V n =+++= Nm 3/Nm 3 理论燃烧产物量V 0=V n -n -1L OV 0=--×= Nm 3/Nm 3 3 燃料燃烧产物成分2%100V V CO nCO 22⨯=%100V V O n O 22⨯=%100V V N nN 22⨯=100%V V O H nO H 22⨯=则9%%1005.2080.47CO 2=⨯=0.8%%1005.2080.046O 2=⨯=68%%1005.2083.54N 2=⨯=22.2%100%5.2081.152O H 2=⨯=天然气燃烧产物密度的计算3 已知天然气燃烧产物的成分,则：ρ烟=10022.432O 28N O 18H 44CO 2222⨯+++,kg/Nm 3式中：CO 2、H 2O 、N 2、O 2——每100Nm 3燃烧产物中各成分的体积含量ρ烟= 217.110022.40.832682822.218944=⨯⨯+⨯+⨯+⨯ Nm 3/Nm 3天然气发热量计算 高发热量Q 高=39842CH 4+70351C 2H 6+12745H 2+12636COkJ/Nm 3低发热量Q 低= 35902CH 4+64397C 2H 6+10786H 2+12636CO kJ/ Nm 3式中：CH 4、C 2H 6、 H 2、CO ——分别为天然气中可燃气体的体积分数%; 则Q 高=39842×+70351×+12745×+12636×=18777kJ/Nm 3 Q 低=35902×+64397×+10786×+12636×=16710kJ/ Nm 3 天然气理论燃烧温度的计算n 1Q t V C =低理式中：t 理——理论燃烧温度℃Q 低——低发热量kcal/ Nm 3,Q 低=16710kJ/ Nm 3 V n ——燃烧产物生成量Nm 3/Nm 3, V n =Nm 3C 1——燃烧产物的平均比热KJ/Nm 3 •℃;估计理论燃烧温度在1900℃左右,查表3取C 1= kJl/Nm 3 •℃则201859.1208.516710t =⨯=理℃加热阶段的热平衡计算采用热平衡计算法, 热平衡方程式：Q收1＝Q支1热收入项目天然气燃烧的化学热Q烧Q烧=BQ低式中:B1——熔化室燃料的消耗量Nm3/h 8热量支出项目1、加热工件的有效热量是物料所吸收的热量Q,用下式计算4 5：料Q料=Gt料-t初C料式中:G——物料的重量kg/h ,炉子加热能力为G=15×18×13=3510 kg/h.t料——被加热物料的出炉温度℃, 查表得t料=160℃,t初——被加热物料的进炉温度℃,为室温,则t初=20℃C料——物料的平均热容量,kJ/kg •℃查表得C料= kJ /kg •℃则Q料=3510×160-20×=432432 kJ/40min2、加热辅助工具的有效热Q料筐的吸热辅=G辅×t辅－t初Q辅G——辅助工具的重量kg/h , G=200×15=300 0 kgC料——物料的平均热容量,kJ/kg •℃查表得C料= kJ /kg •℃则Q=3000×160-20×=188160 KJ/40min辅3、通过炉体的散热损失Q散11炉墙平均面积炉墙面积包括外表面面积和内表面面积;简化计算可得：F外墙=+××2= m2F内墙=+××2= m2F 墙均 = F 外墙+ F 内墙÷2=+÷2= m 2 2炉底平均面积炉底面积包括外底面面积和内底面面积;简化计算可得：F 底均=×+×÷2= m 23炉顶平均面积由于炉子是规则的长方形,故炉底和炉顶近似看做相等的面积,故 F 顶均=F 底均= m 2计算炉墙散热损失：根据经验,参照生产中应用的同类炉子,本炉子炉墙所用材料及厚度如下选用： 外层为不锈钢钢板：s 4=6mm,λ4=m•℃钢板是外壳,厚度较薄,计算炉体散热损失时,最外层温度计算到炉衬材料的最外层,钢板不计算在内;以下都是这样; 内层也采用不锈钢板：s 1=,λ1=m•℃炉衬材料：第二层为硅酸铝耐火纤维,s 2=100mm, λ2=m•℃ 第三层硅钙板,s 3=75mm, λ3=+×10-3 tW /m•℃炉墙结构如下图：图 时效炉炉墙结构图计算炉墙散热,根据下式：1n 1ni i 1i it t Q s F +=-=λ∑散首先,炉内温度达到250℃才可以满足要求,因为炉膛内壁为不锈钢板,导热极好,可以计算可以忽略;第二层耐火纤维内侧温度为t 2=250℃;我们假定界面上的温度及炉壳温度,3t ′=135℃,4t ′=60℃,则耐火纤维的平均温度s2t 均=250+135/2=℃,硅钙板的平均温度 s3t 均=135+60/2=℃,则2λ= W /m•℃3λ=××10-3 ×= W /m•℃当炉壳温度为60℃,室温t a =20℃时,查表得∑α= W/m 2•℃ ①求热流②验算交界面上的温度3t 、4t083.01.04.95250t 2223⨯-=-=λs qt = ℃ ∆=%4.013506.135135t '33'3=-=-t t 〈5%,满足设计要求; ③计算炉壳温度t 17.270667.01.04.9506.135t t 33345=⨯-=-==λs qt ℃t 5=℃〈60℃,满足满足炉壳表面平均温度≤60℃的要求;④计算炉墙散热损失Q 墙散=q •F 墙均=×=10058W=36207 KJ/40min 计算炉底散热损失：根据经验,参照生产中应用的同类炉子,本炉子炉底和炉顶结构和炉墙类似,它们的热流密度平均综合起来计算;通过查表得知炉顶炉底的综合传热系数为：=∑顶α W/m 2.℃, =∑底α W/m 2.℃Q 顶底=∑顶α+∑底α÷2= W/m 2.℃ 则炉底和炉顶的散热量为 Q 顶底= q 1×F 底均+F 顶均23322a 295.4W/m12.1710.06670.0750.0830.120250α1λs λs t t q =++-=++-=∑=×+=5029 W =12069KJ/40min 通过炉体的散热量为Q 散= Q 顶底+Q 墙散=36207+12069=48276 KJ/40min 4、废烟气带走的热量Q 烟Q 烟=BV n t 烟c 烟式中：V n ——实际燃烧产物量N Nm 3/Nm 3,前面计算得V n = N Nm 3/Nm 3 t 烟——出炉废烟气温度℃, t 烟=160℃c 烟——出炉烟气的平均比热容,查表得c 烟= kJ/Nm 3•℃则Q 烟=B ××160×=1183B5、炉子的蓄热Q 蓄炉体的蓄热可分为三部分,金属的蓄热Q 金、耐火纤维毡的蓄热Q 耐、和硅钙板、蓄热Q 板;查表可知：金属的比热容C 金= KJ/Kg.℃ 耐火纤维毡的比热容C 耐= KJ/Kg.℃ 硅钙板的比热容C 板= KJ/Kg.℃ Q=GC 金t 均-t o则Q 金=435708 KJ/40min Q 耐=110565 KJ/40min Q 板=166725 KJ/40min Q 蓄=Q 金+Q 耐+Q 板=435708+110565+166725=712998 KJ/40min 6、燃料漏失引起的热损失Q 漏Q 漏=BKQ 低式中：K ——燃料漏失的百分数,对于气体燃料,指经储气器和气管漏气,取K=1% 则Q 漏=B ×1%×16710=7、燃料不完全燃烧的热损失Q 不在有焰燃烧炉中,废烟气中通常含有未燃烧的可燃气体,对于城市煤气,它的不完全燃烧的热损失用下式：Q 不=BV n bQ 低式中b 为不完全燃烧气体的百分比,取2%;Q不=B××2%×16710=1740B8、其它热损失Q它例如炉子计算内外表面积时,实际炉子比计算中的要复杂,表面积要比计算的大,这部分还有能量损失;等还有其它的损失;其它热损失约为上述热损失之和的5% 7%,取7%,故Q它=Q料+Q辅+Q散+Q蓄+Q烟+Q漏+Q不根据热量的收支平衡,由公式,可从中求出每小时的平均燃料消耗量B;Q烧=Q料+Q辅+Q散+Q蓄+Q烟+Q漏+Q不+Q它代入前面计算数值得16710B=+则B= Nm3/40min= Nm3/h在工程设计中,炉子的最大燃料消耗量应比理论消耗量大,即：B max=式中：为燃料储备系数;取,则B max=×= Nm3/40min=h根据最大燃料消耗量来确定燃烧器的数目,其总燃烧能力应大于B max利用求得的B值计算上面的未知量天然气燃烧的化学热Q烧= BQ低=×16710=1843113 kJ/40min废烟气带走的热量Q烟=1183B=1183×= 130485 kJ/40min燃料漏失引起的热损失Q漏==×=18431 kJ/40min燃料不完全燃烧的热损失Q不=1740B=1740×=191922 kJ/40minQ它=Q料+Q辅+Q散+Q蓄+Q烟+Q漏+Q不=×432432+188160+48276+712998+130485+18431+191922=120589 kJ/40min。
第3章燃烧计算和热平衡计算
过部分为过剩空气量。将实际空气 Vk 和理论空气量 V 0 之比称为
过量空气系数,即 V K / V 0 或k Kg / Kg —进入炉膛以后，用于烟气量计算的过量空气系数；
k —进入炉膛以前，用于空气量计算的过量空气系数；
2020/4/2
Cc,as 100 Cc,as
ad ,a
Cd ,a 100 Cd,a
af ,a
Cf ,a 100 Cf
,a
)
328.664Aar Qin
100%
ao.a--溢流灰中灰分占入炉燃料总灰分的份额
ac.as---冷灰或冷炉斗灰渣中灰分占入炉燃料总灰分的份额
Co.a --溢流灰中可燃物含量的百分数 Cc.as --冷灰或冷炉斗灰渣中可燃物含量的百分数
§3-1 燃料的燃烧计算
单位燃料燃烧实际所需的空气量为： V K V 0
炉中的过量系数是指炉膛出口处的 l 。它的最佳值与燃料 种类、
燃烧方式及燃烧设备的完善程度有关，对链条炉，l 1.3 ~ 1.5
对油炉和天然气炉，
l
1.1
燃煤工业锅炉采用工业通风，炉膛和其后的烟道都处于负压
状态，
通过炉墙和烟道要渗入一部分冷空气，随烟气流动空气过量 系数将
增大。常用漏风系数表示。漏风系数大，会造成更大的排烟 损失。
2020/4/2
§3-1 燃料的燃烧计算
气体燃料，可按气体组成用化学计量方程式求的理论空 V 0
气量
V
0
=0.0476
0.5CO+0.5H
2
+1.5H
2S+0.5
(m+
2
第3章燃料燃烧计算和锅炉机组热平衡_锅炉燃烧技术
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
第二篇 燃烧反应计算
▪ 实际空气消耗量用Ln表示
Ln=nL0 ▪ 式中n为“空气消耗系数”
n Ln L0
▪ 当n>1时，被称为“空气过剩系数”
▪ L0值取决于燃料的成分，燃料中可燃物含量 越高，则L0值也就越大。而Ln值和n值有关， n值则与燃烧条件有关，根据燃烧设备和操作 选取的n值越大，Ln值也就越大。
燃烧产物的生成量、成分和密度
1 1
L0,O2
2
CO
2 H2
n
m 4
Cn
H
m
3 2
H
2S
O2
102
▪ 1m3气体燃料完全燃烧所需的理论空气量为
L0
1 1 0.21 2
CO
1 2
H2
n
m 4
Cn H m
3 2
H2S
O2
102
实际空气需要量
▪ 在实际条件下，要保证炉内燃料完全燃 烧，需供给比理论值多的空气；而为了 获得炉内的还原性气氛，又需供给少一 些的空气。因此，研究不同燃烧过程中 实际空气的需要量具有重要的意义。
▪ 实际燃烧产物生成量Vn
Vn Vco2 Vso2 VH2O VN2 VO2
（m3／kg或m3／m3） ▪ V0和Vn的差别在于n＝1时比n>1时的燃烧产物
生成量少一部分过剩空气量，故可写出
Vn V0 Ln L0
▪ 对于固体和液体燃料
Vn VCO2 VSO2 VH2O VN2 VO2
➢干空气：氧占23.2％，氮占76.8％（质 量）；氧占21％，氮占79％（体积）
➢水蒸汽含量按某温度下饱和水蒸汽含量 计算
▪ 燃烧反应生成物的成分和数量与反 应条件有关
➢ 完全燃烧 ➢ 空气量不足情况下的燃烧，可燃物分子不能被
锅炉燃料燃烧计算与锅炉热平衡
? 答案： 通过实时、在线监测锅炉过量空 气系数。
? 炉膛出口及烟道各处的过量空气系数？ 烟气分析测出某处的烟气成分，再由过 量空气系数的计算式算出。
第三节 烟气分析
★实际干烟气的基本物质 3-41至3-48
河北理工大学本科优秀课程
锅炉
主讲：王子兵 副教授
第三章 燃料燃烧计算和锅炉机组热平衡
★ 完全燃烧计算 ★ 烟气分析 ★ 不完全燃烧计算 ★ 锅炉过量空气系数的确定 ★ 空气和燃烧产物的焓 ★ 锅炉热平衡计算
第一节 完全燃烧计算
一、完全燃烧的计算内容
1.---------2.---------3.---------4.----------
第一节 完全燃烧计算
二、空气量计算
11..实理际论空空气气量量：固体、液体燃料计算公式
V 0 ? 1 ??1 .866 C ar ? 5 .55 H ar ? 0 .7 S ar ? 0 .7 Q ar ??
0 .21 ?
100
100
100
100 ?
? 0 .0889 ?C ar ? 0 .375 S ar ?? 0 .265 H ar ? 0 .0333 O ar
L0=1.293V0 =0.115Kar+0.342Har-0.043Oar
第一节 完全燃烧计算
气体燃料计算公式
V0
?
1? 0.21??0.5H2
?
0.5CO?
?
??m ? ?
n 4
???Cm
Hn
?
1.5H2S
?
? O2 ?
燃烧热计算标准生成热
燃烧热计算标准生成热燃烧热是指在标准状态下，单位摩尔物质完全燃烧所释放的热量，通常用单位摩尔焓（J/mol）来表示。
燃烧热的计算对于研究燃烧反应的热力学过程具有重要意义，也在工业生产和能源利用中有着广泛的应用。
本文将介绍燃烧热的计算标准以及生成热的相关知识。
首先，我们来看燃烧热的计算标准。
在标准状态下，燃烧热的计算需要满足以下条件：温度为25摄氏度，压力为1大气压，物质处于标准状态。
通常情况下，我们可以利用热力学数据手册中给出的标准生成焓来计算燃烧热。
对于简单物质，其燃烧反应可以表示为：C_xH_yO_z + (x + y/4 z/2) O2 → x CO2 + y/2 H2O。
通过这个燃烧反应式，我们可以根据标准生成焓的数据来计算燃烧热。
需要注意的是，计算过程中要考虑到反应物和生成物的物质的物态（固体、液体、气体）以及反应的放热或吸热特性。
其次，我们来了解一下生成热的相关知识。
生成热是指在标准状态下，单位摩尔物质生成的过程中释放的热量，通常用单位摩尔焓（J/mol）来表示。
生成热与燃烧热有着密切的联系，可以通过生成热的数据来推导出燃烧热。
对于化合物的生成热，我们可以利用热力学数据手册中给出的标准生成焓来进行计算。
在实际的工程和科研中，燃烧热和生成热的计算对于燃料的选择、燃烧过程的优化以及能源利用效率的提高都具有重要的意义。
通过准确计算燃烧热和生成热，可以帮助我们更好地理解燃烧反应的热力学特性，指导工程实践中的燃烧过程控制和优化，推动清洁能源的开发和利用。
综上所述，燃烧热的计算标准和生成热的相关知识对于研究燃烧反应的热力学过程具有重要意义。
通过准确计算燃烧热和生成热，可以为工程实践和科学研究提供重要的参考，推动清洁能源的发展和利用，促进能源的可持续发展。
希望本文能够帮助读者更好地理解燃烧热和生成热的计算方法，为相关领域的研究和实践提供一定的帮助。
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式中 α 、β —分别为烟气侧和空气侧的过剩空气系数
5
过剩空气系数α与漏风系数△α
V 0 V
(2 24)
Δα各受热面处烟气侧漏风系数，查 表3-2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
VO2 Vgy
100, % (2 33)
ห้องสมุดไป่ตู้
CO N2
VCO 100, % (2 34) Vgy Vgy 100, % (2 35)
9
VN2
烟气分析方法： 化学吸收法 电气测量法 红外吸收法 色谱分析法 等 奥氏烟气分析仪 图3-1 氢氧化钾溶液 RO2 焦性没食子酸溶液 O2 氯化亚铜的氨溶液 CO
理论烟气容积
Vy0
α =1、完全燃烧：O2 = 0；CO = 0
O Vy0 VRO2 VN02 VH (2 25) 2O
(Car 0.375Sar ) N ar 1.866 0.8 0.79V 0 (2 26～27) 100 100 H ar M ar 11.1 1.24 0.0161V 0 , Nm3 / kg (2 28) 100 100
1kg C + 1.866 Nm3 O2 → 1.866 Nm3 CO2
1kg H + 5.56 Nm3 O2 → 11.1 Nm3 H2O 1kg S + 0.7 Nm3 O2 → 0.7 Nm3 SO2
4
燃烧所需要的空气量
理论空气量 V
0
1kg 燃料完全燃烧时所需要的最小空气量(无剩余
氧)可通过燃料中可燃元素（C、H、S）的燃烧化学反应方程式求得
第三章 燃烧计算 与热平衡计算
1
内容提要
燃烧所需空气量计算 燃烧产物计算 锅炉运行中烟气分析及其应用 空气、烟气焓的计算及温焓表 锅炉热平衡 锅炉热平衡试验方法
2
第一节 燃烧所需空气量计算 燃料的燃烧工况
理论工况 燃料在没有过剩空气的情况下完全燃烧 燃烧产物（烟气）组成成分 理论烟气量 CO2、SO2、N2和H2O
焓温表 对给定的燃料和各受热面前、后的过剩空气系数α 计
算出该受热面对应烟气温度 范围内的烟气焓 H y ，制成的烟气
（ — H y ）表 由（ H 、α ）查焓温表可很快确定烟气温度 ； y 由（ 、α ）查表可很快确定烟气焓 H y
实际烟气容积 Vy
α >1、完全（不完全）燃烧：O2 ≠0；CO=0（ CO≠0）
Vy VCO2 VSO2 VN2 VH 2O VO2 Vy0 1V 0 0.0161 1V 0 Vy0 1.0161( 1)V 0 , Nm3 / kg (2 29)
8
第三节 锅炉运行中烟气分析及其应用
烟气分析是以1kg燃料燃烧生成的干烟气（除去水分后的烟气）容积为基 础，采用奥氏分析仪进行的 烟气分析可得到 RO2、O2、CO、N2 在干烟气Vgy中所占的容积百分比
RO2 O2 CO N 2 100, % (2 31) RO2 O2 VRO2 Vgy 100, % (2 32)
实际烟气量 Vy
3
煤的燃烧反应
煤中可燃元素的燃烧反应是燃烧计算的基础，1kg收到基燃料包括
S ar Car H ar Kg的碳、 kg的氢、 kg的硫 100 100 100
碳完全燃烧反应方程式
C + O2 → CO2 12 kg C + 22.41 Nm3 O2 → 22.41 Nm3 CO2
RGH-1型烟气全分析仪 燃烧法和化学吸收法 图3-2
RO2、不饱和烃、O2 选择性吸收法 CO、H2、CH4、饱和烃 氧化铜燃烧管分段燃烧
温度补偿压力计系统
10
第四节 空气、烟气焓的计算及温焓表
烟气焓 H y 1kg燃料燃烧生成的烟气在定压下从0（℃）加热到 （℃）
时所需要的热量
0 Hy Hy 1 Hk0 H fh , kJ / kg (2 45)
0 0 0 Hy VRO2 c RO VN c V H 2O c H O (2 46) N 2
2 2 2
0 Hk V 0 c k (2 47)
Aar H fh a fh c h (2 48) 100
4182
a fh Aar Qar .net
6
过剩空气系数β与漏风系数△α
ky ky ky
zf ky
进口处空气侧过剩空气系数
、ky ky
为空气预热器出、
膛、制粉系统和空预器漏风系数，
查表3-2、3-3确定
、 zf 、ky分别为炉
7
第二节 燃烧产物计算
0 Vy
设计工况 实际送入的空气量大于理论空气量，以保证燃料完全燃烧 燃烧产物（烟气）组成成分 实际烟气量 CO2、SO2、N2、H2O和剩余O2 Vy
实际工况 实际送入的空气量大于理论空气量，仍为不完全燃烧 燃烧产物（烟气）组成成分 CO2、SO2、N2 、 H2O、剩余O2 和未完全燃
烧气体CO
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
=0.0889（Car+0.375Sar）+0.265Har-0.0333Car =0.0889Rar +0.265Har-0.0333Car 实际供给空气量 Vk α （ β ）=Vk/V0
6时可不计算
0 0 Hy 、Hk 、H fh 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3-5；
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
11
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