第二章燃料与燃烧计算
一、名词解释
1、发热量：单位质量的燃料在完全燃烧时所放出的热量。
2、高位发热量：1kg燃料完全燃烧后所产生的热量，包括燃料燃烧时所生成的水蒸气的汽化潜热。 3、低位发热量：高位发热量中扣除全部水蒸气的汽化潜热后的发热量。 4、标准煤：规定收到基低位发热量Qnet，ar =29308kJ/kg的煤。
6、煤的挥发分：失去水分的干燥煤样置于隔绝空气的环境下加热至一定温度时，煤中的有机物分
解而析出的气态物质的百分数含量。
7、油的闪点：油气与空气的混合物与明火接触发生短暂的闪光时对应的油温。 8、完全燃烧：燃烧产物中不再含有可燃物的燃烧。 9、不完全燃烧：指燃料的燃烧产物中还含有某些可燃物质的燃烧。
10、理论空气量：1kg收到基燃料完全燃烧，而又无过剩氧存在时所需的空气量。 11、过量空气系数：实际供给的空气量与理论空气量的比值。
12、理论烟气量：供给燃料以理论空气量，燃料达到完全燃烧，烟气中只含有二氧化碳、二氧化
硫、水蒸气及氮气四中气体时烟气所具有的体积
13、烟气焓：1kg固体、液体燃料或标准状态下1m³气体燃料燃烧生成的烟气在等压下从0℃加热
到某一温度所需的热量。
二、填空
1、煤的元素分析法测定煤的组成成分有 碳、氢、氧、氮、硫、灰分、水分 ，其中碳、氢、
硫 是可燃成分， 硫 是有害成分。
2、煤的工业分析成分有 水分 、 挥发分 、 固定碳 和 灰分 。
3、表征灰的熔融特性的四个特征温度为 变形温度 、 软化温度 、 半球温度 和 流动
温度 。
4、煤的炭化程度越深，其挥发分含量 越少，着火温度 越高 ，点火与燃烧就越 困难 。 5、煤的成分分析基准常用的有 收到基 、 空气干燥基 、 干燥基 和 干燥无灰基 。 6、理论水蒸气体积，包括 燃料中氢完全燃烧生成的水蒸气 、 燃料中水分受热蒸发形成的
水蒸气 、理论空气量带入的水蒸气 三部分。
7、随同理论空气量Vk0带进烟气中的水蒸气体积为 0.0161Vk0 m3/kg。 8、烟气成分一般用烟气中某种气体的 所占干烟气总体积的体积百分数含量 来表示。 9、完全燃烧方程式为 (1+β)RO2+O2=21 ，它表明 当燃料完全燃烧时，烟气中含氧量与三
原子气体量之间的关系 ，当α=1时，其式变为 (1+β)RO2max=21 。
14、算α的两个近似公式分别为𝛼=
21、𝛼21−𝛼2=
𝛼𝛼𝛼𝛼𝛼2。两式的使用条件是𝛼𝛼2CO=0、干烟气含
有的氮气接近79%(N2=79%/Nar可忽略)、β很小。
三、选择
1、在下列煤的成分中，能用干燥无灰基表示的成分有。(1)(2)(3)(5) （1）碳（2）氧（3）挥发分（4）灰分（5）固定碳
2、煤的收到基低位发热量大小与煤中下列成分有关。(1)(2)(4)(5)(6) （1）Car（2）Oar（3）Nar（4）Har（5）Sar（6）Mar 3、煤被一场大雨淋湿后，煤的高位发热量。(2) （1）升高（2）降低（3）不变
4、煤被一场大雨淋湿后，煤的干燥基碳的百分含量。(3) （1）升高（2）降低（3）不变
5、下列各煤种中，对锅炉的安全工作危害最大的是。 (3)
A、Qnet，ar =31320kJ/kg，Sar=2.2%B、Qnet，ar =29310kJ/kg，Sar=2.5% C、Qnet，ar =25435kJ/kg，Sar=2.7% 6、煤的元素分析成分中收到基碳是。(4) （1）固定碳（2）焦碳（3）碳化物中的碳 （4）由固定碳和碳化物中的碳组成
7、理论空气量的大小是由元素所决定的。(1)(5)(4)(6) （1）C（2）M（3）A（4）O（5）H（6）S（7）N 8、烟气焓的单位为“kJ/kg”其中“kg”是指。(2) （1）每kg烟气（2）每kg燃料（3）每kg工质
9、当α=1时，不完全燃烧比完全燃烧烟气中氧的分容积。(1) （1）多（2）少（3）一样
10、能够用奥氏烟气分析仪直接测定的成分有。(1)(2)(3) (1)RO2（2）O2（3）CO（4）CO2（5）N2
四、判断题
1、煤中含灰量多少，不影响煤的发热量高低。（×） 2、煤的挥发分越多，则其发热量越高。（×）
3、煤的收到基水分Mar越大，则该煤低位发热量越低。（√）
4、在同一煤种成分中收到基的含量等于可燃基（干燥无灰基）的含量。（×） 5、褐煤挥发分析出温度高于烟煤挥发分析出温度。（×） 7、煤的挥发分多少，基本上能反映煤燃烧的难易程度。（√） 8、实际空气量就是燃料完全燃烧实际需要的空气量。（×）
9、烟气成分分析中，RO2、O2、CO等分别表示这些气体的容积占全烟气容积的百分数。（×）
10、理论空气需要量只与煤中的C，H，O，N，S的含量有关。（×） 11、当α=1时，燃料完全燃烧和不完全燃烧生成的烟气容积是相同的。（×） 12、有两种燃料，只要其Aar含量不同，则其燃料特性系数β一定也不同。（×）
五、问答题
1、什么是标准煤？为什么要引入标准煤的概念？ 答：
① 规定收到基低位发热量Qar，net=29308kJ/kg的煤为标准煤。
② 由于不同煤的发热量差别很大，同一锅炉在相同工况下燃用不同的煤时，为了达到 相同的产热量，需要燃用不同量的煤，难以根据它所消耗煤量多少来判别其运行的经济性，为此引入了标准煤的概念。
2、煤中水分的存在对锅炉工作有哪些影响？ 答：
由于水分的存在，①使煤中的可燃质相对减少，发热量降低；②因水分汽化需吸收部分热量而导致炉膛温度下降，影响煤的着火、燃烧；③燃用高水分煤时，烟气体积增大，锅炉排烟热损失增加；④还可能加剧尾部受热面的低温腐蚀和堵灰。
3、煤中灰分的存在对锅炉工作有哪些影响？ 答：
①煤中灰分含量多，可燃成分相对减少，着火和燃烧困难；②受热面易积灰；③如提高烟速将加剧受热面的磨损；④若灰熔点低，炉排和炉受热面上可能引起结渣，破坏锅炉正常燃烧和恶化传热过程；⑤飞灰随烟气进入大气，污染环境。
4、什么是挥发分？挥发分的存在对锅炉工作有哪些影响？ 答：
①失去水分的干燥煤样置于隔绝空气的环境中加热至一定温度时，煤中有机质分解而析出的气态物质的百分数含量为挥发分，主要由各种碳氢化合物、氢气、一氧化碳、硫化氢等可燃气体和少量氧气、二氧化碳和氮等不可燃气体组成。
③ 挥发分含量高，煤的着火迅速，燃烧稳定，易于完全燃烧，但需要较大的炉膛空间 以保证挥发分的完全燃烧；低挥发分的煤，燃烧过程几乎集中在炉排上，炉层温度很高，需要加强炉排的冷却。
5、煤中的固定碳，焦碳和煤中含碳量是否相同？为什么？ 答：
不同。
焦碳包括固定碳(Cgd)和灰分(A)两部分，煤中含碳量包括固定碳(Cgd)和挥发分中的碳(Cf)，而固定碳仅是煤中含碳量的一部分。
6、煤的元素分析成分有哪些？哪些是可燃元素？其中可燃硫会给锅炉工作带来什么危害？ 答：
② 碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)、硫(S)、灰分(A)和水分(M)。 ② 碳(C)、氢(H)、硫(S)为可燃元素。
③ 硫(S)的燃烧产物是二氧化硫(SO2)和三氧化硫(SO3)，当与烟气中水蒸气相遇会生成亚硫酸和硫酸，对锅炉尾部受热面将产生严重腐蚀；排入大气会污染环境。
7、在α>1的条件下，完全燃烧或不完全燃烧时烟气各由哪些成分组成？ 答：
完全燃烧烟气成分：二氧化碳、氧气、氮气、二氧化硫、水蒸气。
不完全燃烧烟气成分：二氧化碳、氧气、氮气、二氧化硫、水蒸气、一氧化碳。
8、烟气成分分析的原理是什么？测出的数值有何实际意义？ 答：
烟气成分分析常用奥氏烟气分析仪，分析原理为利用具有选择性吸收气体特性的化学溶剂，在同温同压下分别吸收烟气中的相关气体成分，从而根据吸收前后体积的变化求出各组成气体的体积百分数含量。
根据烟气分析所得的结果和燃料的元素分析成分，可以计算运行锅炉的烟气量、烟气中的一氧化碳含量和过量空气系数，从而确定送风机以及引风机的风量。
9、在对烟气成分进行分析时，测定的成分为什么是以干烟气容积为基准？ 答：
由于含有水蒸气的烟气在吸入烟气分析仪后，在量筒一直和水接触，所以烟气中的水蒸气为饱和水蒸气，水蒸气和干烟气的体积比例是一定的，因此在选择性吸收过程中，随着烟气中某一成分被吸收，水蒸气也成比例被凝结，所以量筒上测到的数值是干烟气各组成气体的体积。所以，测定的成分以干烟气体积为基准。
10、什么是实际空气量？为什么按实际空气量供应空气？
答：
①实际空气量为实际送入锅炉的空气量，理论空气量与过量空气量之和。
②在锅炉运行时，由于锅炉的燃烧设备不完善和燃烧技术条件等的限制，送入的空气不能做到与燃料理想的混合，为使燃料在炉尽可能燃烧完全，实际送入炉的空气量应大于理论空气量。
六、综合分析题
1、分析公式𝛼=21−O 、α=
2
21
RO2
max
RO2
在锅炉运行中有何实用意义？
答：
过量空气系数直接影响炉燃烧好坏以及热损失的大小，是一个重要的运行指标，根据烟气分析结果求出过量空气系数，并且因为锅炉实际运行中，CO含量一般不高，干烟气中的氮气含量接近79%，可以用这两种简化计算的方法可方便地计算出过量空气系数，借此可以作为判断燃烧及运行工况好坏和进行通风调节的依据，及时对燃烧进行监督和调节。
七、计算题
1、已知：某种煤的组成成分如下：Mar=5.00%，Ad=20.00%，Cdaf=90.80%，Hdaf=3.80%，Odaf=3.10%，Ndaf=1.30%，Sdaf=1.00%，求：该煤的收到基组成。
2、已知：某台锅炉实际燃煤量为30t/h，其发热量Qar，net=14655kJ/kg，求：该台锅炉每小时标准燃煤量Bb=？
3、推导理论空气量的计算公式。
4、某锅炉燃京西无烟煤，其特性如下：Cdaf=94%，Hdaf=1.4%，Odaf=3.7%，Ndaf=0.6%，Sdaf=0.3%，Aar=24%，Mar=4%。燃料特性系数β=0.024，当过量空气系数为1.1时，际空气量。
5、已知理论干烟气量V0gy，导出实际烟气量计算式。
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