锅炉烟气体积密度计算推导

1、锅炉中所需氧气来源空气，由于氧气在空气所占体积比为21%，所以1kg燃料燃烧所需理烟气体积的及污染物排放计算锅炉中所需氧气来源空气，由于氧气在空气所占体积比为21%，所以1kg燃料燃烧所需理锅炉中所需氧气来源空气，由于氧气在空气所占体积比为21%，所以1kg燃料燃烧所需理热能与动力工程锅炉中所需氧气来源空气，由于氧气在空气所占体积比为21%，所以1kg燃料燃烧所需理锅炉中所需氧气来源空气，由于氧气在空气所占体积比为21%，所以1kg燃料燃烧所需理一. 简要分析理论烟气量一一标准状态下，1kg固体及液体燃料在理论空气量下完全燃烧所产生的燃烧产物的体积。分析可知，空气中主要含有N2，02 ;燃料中

2、主要含有 C、 H、0、N、S。各元素在空气中充分燃烧后，产物存在状态为C02、S02、N2、H20(g)。因此，可用下锅炉中所需氧气来源空气，由于氧气在空气所占体积比为21%，所以1kg燃料燃烧所需理锅炉中所需氧气来源空气，由于氧气在空气所占体积比为21%，所以1kg燃料燃烧所需理0其中：V 为标准状态下理论烟气量;y式表示：0 0 0VVco2Vso2VVyN2H 20VS02、VC0 2为标准状态下的体积；V0为标准状态下N203的N2的理论体积； V 为标准状态下的理论水蒸气体积，单位m3/kg。H20二. 理论空气量的计算理论空气量一一1kg固体及液体燃料完全燃烧且燃烧产物(烟气)中

3、无自由氧存在时所需要的空气量(指干空气)，以标准状态下 V0表示。假设：每千克燃料中 C、H、0、N、S质量含量分别为、H/100kg、0/100kg、N/100kg、S/100kg。碳的分子量为12，每千克碳燃烧所需要的氧气量为22.4/12 m3.而每千克燃料中C质3量含量为 C/100kg，因而所需的氧气为22.4/12*C/100=1.866C/100 m。同理，氢所需氧气量为22.4/(2*2*1.008)*H/100=5.55H/100 m ;3硫所需氧气量为 22.4/32*S/100=0.7S/100 m。而，每千克燃料含有氧为22.4/32*0/100=0.70/100 m3

4、因此，每千克燃料燃烧时所需氧量为：1.866C/100+5.55H/100+0.7S/100-0.70/100m论空气量为V ° =1/0.21*(1.866C/100+5.55H/100+0.7S/100-0.70/100)=0.08886C+0.2643H+0.033335S-0.033330 m3三. 烟气理论体积密度的计算1.标准状态下(P=101325pa,T=273.15K)各气体的密度及气体常数的计算由 PV=n RT 有 PV=m/M*RT而 p=m/V,带入有 p =PM/(RT)3C02: p=101325*44*10A-3/(8.3145*273.15)=1.9

5、63kg/m3Rg =R/M=8.3145/0.044=188.97J/(kg*K)S02: p=101325*64*10A-3/(8.3145*273.15)=2.855kg / mRg=R/M=8.3145/0.064=129.9J/(kg*K)N2: p=101325*28*10A-3/(8.3145*273.15)=1.249kg/m3Rg =R/M=8.3145/0.028=296.95J/(kg*K)3H20; p=101325*18*10A-3/(8.3145*273.15)=0.8031kg / mRg =R/M=8.3145/0.018=461.92J/(kg*K)2.各气体

6、体积的计算(1) 三原子气体C 所需的氧气为 22.4/12*C/100=1.866C/100 m3.3S 所需氧气量为 22.4/32*S/100=0.7S/100 m .三原子气体体积 Vro2 = Vc02 + Vs02 =0.01866C+0.007SmRO2= mCO2 + msO2 =1.963*0.01886C+2.855*0.007S=0.03663C+0.019985S出口温度为T,压强为PCO2 :体积 VCO2 = mCO2 i=0.03663C* Rg T/P=6.922CT/PSO2:体积 Vso2 = mso2 u=0.019985S Rg T/P=2.596ST/

7、P(2) 理论氮气体积分析可知，烟气中的氮气主要来自燃料中的氮以及空气中的氮气。 理论空气量中的氮，体积为0.79 V0。 燃料本身含有的氮1kg燃料中含有 N/100kg的氮元素，1kg氮气体积为22.4/28 m3，即燃料中本身含有可3产生氮气的体积为 22.4/28*N/100=0.008N m /kg则 V =0.79 V +0.008NN2=1.249*(0.79 V0 +0.008N)=0.98671 V0 +0.009992N出口温度为T，压强为P体积：VN2=mN2u= (0.98671 V0+0.009992N ) RgT/P=(0.98671 V0 +0.009992N )

8、 *296.95T/P=(293 V +2.97N)T/P0(3) 理论水蒸气体积VH2O烟气中的水蒸气有三个来源：燃料中的氢元素，燃料中的水分，空气中的水分。 燃料中的氢完全燃烧标准状态下，1kg氢气完全燃烧后产生22.4/2=11.2 m3的水蒸气，而燃料中含有氢为H/100 ,因此 1kg 燃料中氢产生 11.2*H/100=0.112H m3 / kg 体积。 随燃料带入的水分31kg燃料中形成水蒸汽的体积为 22.4/18*M/100=0.0124M m /kg 随理论空气量带入的水蒸气体积设1kg空气中含有的水蒸气为d(g/kg),则标准状态下 1.293d/1000kg.标准状态

9、下，水蒸气密度为 0.8031 kg/m3m3干空气中含有水蒸气体积为0.001293d/0.8031=0.00161dm3.其中d为空气的绝对湿度，一般情况下可取d=10g/kg，则理论空气量带入的水蒸气为、/ 00.0161 V所以，理论水蒸气体积为 V° =0.0112H+0.0124M+0.0161 V0H2O0 质量m。0=pV=0.8031* ( 0.0112H+0.0124M+0.0161H2OV0)=0.08995H+0.00996M+0.0129V°体积：VH2O = m H2O 沪(0.08995H+0.00996M+0.0129 V° ) R

10、g T/P=(0.08995H+0.00996M+0.0129 V°) *461.92T/P0=(41.55H+4.6M+5,96 V )T/P出口温度为T,压强为P3.理论烟气量V0y理论干烟气量V： = VRO2 + VN2 =0.01866C+0.007S+0.79 V+0.008NmgyW mso2m“2=0.03663C+0.019985S+0.9867 V 0 +0.009992No o(0.03663C+0.019985S+0.9867+0.009992N)0.01866C+0.007S+0.79+0.008NP= m0y / Vg：理论烟气量V0 = V0gy0+ V

11、H2O0 0=0.01866C+0.007S+0.79 V +0.008N+0.0112H+0.0124M+0.0161 V=0.01866C+0.007S+0.008N+0.0112H+0.0124M+0.8061V0 0 0 my = mgy+mH2。0 0=0.03663C+0.019985S+0.9867V +0.009992N+0.08995H+0.00996M+0.0129V0八f 0P= myWy=0.03663C +0.019985S+ 0.9867 + 0.009992N + 0.08995H + 0.00996M + 0.01290.01866C + 0.007S+ 0.008N + 0.0112H + 0.0124M + 0.8061出口温度为T,压强为P烟气量 Vy = VCO2 + VSO2+VN2 + VH2。0 0 =6.922CT/P+2.596ST/P+(293 V +2.97N)T/P+(41.55H+4.6M+5,96 V )T/P=(6.922C+2.596S+293 V 0