1、2.2 煤的燃烧计算煤的燃烧计算 Coal combustion calculation2.2 煤的燃烧计算煤的燃烧计算锅炉设计的基础（炉膛、各受热面、效率计算）锅炉设计的基础（炉膛、各受热面、效率计算）锅炉性能考核的基础（效率计算）锅炉性能考核的基础（效率计算）锅炉优化运行锅炉优化运行1.空气量计算 (air volume calculation)2.烟气量的计算(gas volume calculation)3.过量空气系数计算(excess air ratio calculation)4.烟气焓的计算(gas enthalpy calculation)煤燃烧计算的基础煤燃烧计算的基础Ca
2、lculation conditions11kg煤(收到基)计算空气体积、烟气体积1kg coal(as received):air and gas2空气和烟气组分均可作理想气体，22.4Nm3/kmolair and gas as ideal gas:22.4Nm3/kmol3气体体积计算以每千克煤为计算单位，Nm3/kgair and gas calculation based on 1kg coal4煤完全燃烧coal burning out completely 1.理论空气量（干）theoretical air for combustion(1)干空气量计算：耗氧量燃料本身的氧n碳燃
3、烧消耗的氧气量 (carbon combustion)n氢燃烧消耗的氧气量 (hydrogen combustion)n硫燃烧消耗的氧气量(sulfur combustion)n燃料本身的氧量(coal oxygen)碳燃烧消耗的氧气量322124.2214.2212NmkgCOOC3100866.1100124.22NmCCarar氢燃烧消耗的氧气量322244.2214.22422NmkgOHOH310056.510044.22NmHHarar硫燃烧消耗的氧气量322324.2214.2232NmkgSOOS31007.0100324.22NmSSarar燃料本身的氧量31007.0100
4、324.22NmOOarar1kg燃料完全燃烧所需的氧量301007.01007.010055.5100866.12NmOSHCVararararO1kg燃料完全燃烧所需的理论空气量10021.02VVO3)(0333.0265.00889.0NmOSHCarararar实际空气量n炉膛内的混合不可能绝对均匀，为保证完全燃烧，需多送一部分空气，n定义过量空气系数。0VVk漏风系数负压工作下的锅炉，存在炉外的空气漏入炉内的漏风0VVk2、烟气计算烟气计算n当1kg煤完全燃烧时，烟气的组成成分为（*W）VyVy0VRO2V0N2V0H2O(-1)V0标米湿空气/公斤烟气量的表示方法kgNmVVVV
5、VVOHONSOCOy/322222kgNmVVVOHgyy/32kgNmVVVVVOHyy/)1(30020002222OHNSOCOyVVVVVVOHV2过量空气带入的水蒸汽0yV理论上燃烧所生成的烟气，不随过量空气系数而变。理论烟气量理论烟气量n计算理论烟气量中的各项气体的容积1、三原子气体烟气量2、理论氮气量3、理论水蒸汽量222SOCOROVVV02NV02OHV0002222OHNSOCOyVVVVV三原子气体烟气量222SOCOROVVV4.2232100866.1100324.224.2212100866.1100124.222222ararararSSSOOSCCCOOC10
6、07.0100866.12ARarROSCV理论氮气量0079.0100284.222VNVarN0079.01008.02VNVarN理论水蒸汽量（1）由煤中的水分（2）煤中氢元素转换的水分（3）由理论空气量V0带入的水分，即相对于每kg燃煤带入的水蒸汽容积 0.0161dV0 Nm3/kgararMM0124.0100184.22ararHH111.0100224.222不考虑过量空气中水蒸汽的容积n理论烟气量whararHGVHMV24.10161.0111.00124.000020002222OHNSOCOyVVVVV过量空气中的水蒸汽容积过量空气中的水蒸汽容积0000)1(0161.
7、0)1(00161.0222VVdVVVOHOHVH实际烟气量实际烟气量000)1(0161.0)1(VVVVyy00)1(0161.1VVVyyOHgyyVVV2每 kg 燃料燃烧后产生的烟气的质量0306.11001VGAGwhary三原子气体的容积份额三原子气体的容积份额n在辐射换热计算中，三原子气体RO2，H2O均参与辐射换热。n三原子气体的容积份额222ROyROROpVVrOHyOHOHpVVr222immiVpVp烟气中的飞灰浓度烟气中的飞灰浓度n对辐射换热有较大的作用，即每kg烟气中飞灰的质量。nafh烟气携带出炉膛的飞灰占总灰量的份额（PC（0.850.95）、CFB（0.4
8、0.6）。kgkgGaAyfhar/1003、过量空气系数计算过量空气系数计算 烟气分析的目的烟气分析的目的 过量空气系数的推导过量空气系数的推导 烟气分析的手段烟气分析的手段烟气分析的目的烟气分析的目的n对于一台正在运行中的锅炉，如何知道实际送入锅炉的空气量？如何知道空气量是否合适？锅炉燃烧调整？n答案：通过实时、在线监测锅炉过量空气系数。n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。过量空气系数的推导过量空气系数的推导由锅炉过量空气系数的定义出发推导完全燃烧的情况下，与烟气成分之间的关系：KggkkkVVVVVVV110)(100792121
9、222OROO锅炉空气系数的不同表达式（a）完全燃烧；（b）Nar可被忽略再略去2max2)(RORO22121O)(100792121222OROO测定烟气中的O2，即可计算得到过量空气系数n广泛采用22121O测定烟气中的RO2，也可计算得到过量空气系数n用的较少2max2)(RORO烟气成分随过量空气系数的变化21CO2%，O2%O2CO2三、烟气分析烟气分析n烟气分析手段：吸收剂吸收燃烧吸收色谱分析化学方法导热性导磁性导电性光学性物理方法烟气成分分析仪煤质元素分析仪煤质元素分析仪n各种分析设备均已经商业化。电厂均要求上烟气在线监测系统，EMS。n在燃烧正常的情况下，煤粉炉炉膛出口烟气中
10、的主要成分含量范围：RO2=1416%；O2=25%5、烟气焓值计算烟气焓值计算焓值的概念与计算焓值的概念与计算n描述流动介质进行能量交换的关系时，焓是最有用和有效的；n单位质量的物质所含的全部热能，仅与状态有关，而与途径无关；n实际计算中需要知道燃烧产物（常压）的温度与焓值间的关系；n水蒸汽则需要根据温度和压力来求得焓值；n前人均已经制成表格、图线或程序。空气、烟气焓值的定义空气、烟气焓值的定义n相应于1公斤收到基燃料的空气（或烟气），由温度0加热到所需要的热量，称为空气的焓或烟气的焓。n单位：kJ/kg，kcal/kg空气焓的计算空气焓的计算 每标准立方米干空气连同其相应的水蒸汽在温度时的
11、焓，kJ/Nm3，可以查表得到。n每公斤空气含有10克水。kc)(kkkcVII)(00bb烟气焓的计算烟气焓的计算 烟气的组成VyVy0VRO2V0N2V0H2O(-1)V0标米干空气的湿空气/公斤 烟气焓的组成n热力学：混合气体的焓等于各组成气体焓的和，外加灰分的焓。hfharkyycaAcVII)(100)()1(00IyIy0IRO2=VRO2I0N2=V0N2I0H2O=V0H2O(-1)I0=(-1)V0Ifh 理论烟气焓 1m3的成分在温度时的焓值，查表。OHOHNNROROycVcVcVI22)()()(0202220ic)(飞灰热焓值IfhhfharcaA)(100 烟焓表n通过燃烧产物的焓值的计算，列出焓值与温度对应的表格（编程计算），是锅炉热力计算的基础：即，),(fIy复习内容n掌握煤的燃烧计算和烟气焓值计算方法（查找所需表格）；n根据烟气成分会计算空气过剩系数。
