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。
、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V k0带进烟气中的水蒸气体积为0.0161 V k0m3/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、。两式的使用条件是CO=0 、干烟
气含有的氮气接近79%(N2=79%/N ar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）C ar（2）O ar（3）N ar（4）H ar（5）S ar（6）M ar
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、Q net，ar =31320kJ/kg，S ar=2.2%
B、Q net，ar =29310kJ/kg，S ar=2.5%
C、Q net，ar =25435kJ/kg，S ar=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M ar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Q ar，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，炉排和炉内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(C gd)和灰分(A)两部分，煤中含碳量包括固定碳(C gd)和挥发分中的碳
(C f)，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，在量筒内一直和水接触，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，为使燃料在炉内尽可能燃烧完全，实际送入炉内的空气量应大于理论空气量。
六、综合分析题
1、分析公式、在锅炉运行中有何实用意义？
答：
过量空气系数直接影响炉内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，求实际空气量。
5、已知理论干烟气量V0gy，导出实际烟气量计算式。