第三章锅炉物质平衡和热平衡

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、理论空气量定义：1㎏燃料完全燃烧、无剩余氧表示：Vo ，Nm3/kg 推导：以碳的完全燃烧为例

1kg收到基燃料含有 碳，完全燃烧时需要的氧量为：同样可得到： 1kg燃料中含有氧量为：由此可得：

所以，1kg应用基燃料完全燃烧的理论空气量为 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： “过量空气系数”、“过量空气量” • 炉膛出口过量空气系数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

炉膛出口 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 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

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

（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（3）理论水蒸气容积的计算 ①燃料中的氢生成的水蒸气

②燃料中的水分生成的水蒸气 ③理论空气量带入的水蒸气 “空气含湿量dk”是指1kg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：

理论空气量带入的水蒸气容积为 ☆对于固体燃料，理论水蒸气容积为上述三部分之和，即（二）实际烟气容积

或者烟气的质量

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

四、烟气中三原子气体、水蒸气容积份额和灰粒浓度四、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（二）水蒸气容积份额及分压力

（三）灰粒浓度 3-2

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

燃料特性系数 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。

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。

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。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：

※ 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。

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。

“漏风系数”的定义 漏风系数的表达式及其确定方法：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。

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