第三节燃煤锅炉烟气量和污染物的确定

1燃料燃烧排烟量

1.1理论空气量的计算

1kg 煤燃烧时所需要的理论干空气量为:

V⁰ =4.7619×（1.8667×C_ar /100+5.5556×H_ar /100+0.7×S_ar /100-0.7×O_ar /100）。

1.2理论空气需要量

（1）固体和液体燃料

经简化后，燃烧1kg 固体或液体燃料所需要的理论空气量可按式（1-4）或式（1-5）计算，式中的空气量是指不含水蒸气的干空气量。对于贫煤及无烟煤挥发份V_daf ＜15%亦可按经验公式（1-6）计算，而对于挥发份V_daf ＞15%的烟煤也可按经验公式（1-7）计算；对于劣质烟煤也可按经验公式（1-8）计算；而对于燃油也可按经验公式（1-9）计算：

V⁰ =0.0889C_ar +0.265H_ar +0.0333S_daf -0.0333O_ar （1-4）

L⁰ =0.1149C_ar +0.3426H_ar +0.0431S_daf -0.0431O_ar （1-5）

V⁰ =0.238×（Q_net,ar +600）/900（1-6）

V⁰ =1.05×0.238×Q_net,ar /1000 +0.278（1-7）

V⁰ =0.238×（Q_net,ar +450）/990（1-8）

V⁰ =0.85×Q_net,ar /4186 +2（1-9）

式中：V⁰ 、L⁰ ——需要的理论空气量，m³ /kg、kg/kg；

Q_net,ar ——燃料低位发热量，kJ/kg。

（2）气体燃料

燃烧标态下其他燃料所需的理论空气量（同样是指干空气）可按式（1-10）、式（1-121）计算。也可按（1-12）、式（1-13）、式（1-14）、式（1-15）近似计算：

V⁰ =0.02381ψ(H₂ )+ 0.02381ψ(CO)+0.04762Σ(m+n/4)ψ(C_m H_n )

+0.07143ψ(H₂ S)-0.04726ψ(O₂ )（1-10）

L⁰ =0.03079ψ(H₂ )+ 0.03079ψ(CO)+0.06517Σ(m+n/4)ψ(C_m H_n )

+0.09236ψ(H₂ S)-0.06157ψ(O₂ )（1-11）

燃气Q_net,ar ＜kJ/m³ 时：V⁰ =0.000209Q_net,ar （1-12）

燃气Q_net,ar ＞kJ/m³ 时：V⁰ =0.00026Q_net,ar -0.25（1-13）

对烷类燃气（天然气、石伴油生气、液化石油气）可采用：

V⁰ =0.000268Q_net,ar （1-14）

V⁰ =0.000268Q_gt,ar （1-15）

式中：V⁰ ——需要的理论空气量；

ψ(H₂ )、ψ(CO)、ψ(C_m H_n )、ψ(H₂ S)、ψ(O₂ )——燃气中各可燃部分体积分数，%；

Q_net,ar ——标态燃气低位发热量，kJ/m³ ；

Q_gt,ar ——标态燃气高位发热量，kJ/m³ 。

（3）过量空气系数α

在锅炉运行中时间空气消耗量是大于理论空气需要量。它们二者的比值称为过量空气系数。在烟气计算时用α表示。对于锅炉炉膛来说，α的大小与燃烧设备形式、燃料种类有关。对层燃炉、室燃炉及流化床炉膛过量空气系数α₁ 见表1-10。

表1-10炉膛过量空气系数

1.3实际烟气量

（1）固体和液体燃料

燃烧1kg 固体或液体燃料所产生的实际标态下烟气量可按式（1-16）计算：

V_y =V_RO2 +V_N2 + V_O2 + V_H2O

= V_RO2 +V⁰ _N2 + V⁰ _H2O +1.0161(α-1)V⁰ （1-16）

式中：V_y ——实际烟气比体积，m³ /kg；

V_RO2 、V_N2 、V_O2 、V_H2O ——实际烟气中RO₂ 、N₂ 、O₂ 、H₂ O的比体积，m³ /kg；

V⁰ _N2 、V⁰ _H2O 、V⁰ 、α——理论烟气中N₂ 、H₂ O、烟气的体积m³ /kg，以及所处烟道过量空气系数；

V⁰ ——数值可根据式（1-4）、式（1-10）计算，α值可参照表1-10、表1-13选取；V_RO2 、V⁰ _N2 、V⁰ _H2O 可按式（1-17）、式（1-18）、式（1-19）计算：

V_RO2 =0.01866C_ar +0.007(S_adf )（1-17）

V=0.79V⁰ +0.008N_ar （1-18）

V⁰ _H2O =0.111H_ar +0.0124M_ar +0.0161V⁰ +1.24G_wh （1-19）

式中：G_wh ——每kg燃油雾化用蒸气量（kg/kg），一般取0.3～0.6。

若空气中含湿量d＞10g /kg，则烟气空积还应加上修正量△V_H2O ，其数值可按式

（1-20）计算：

△V_H2O =0.00161αV⁰ （d-10）（1-20）

式中：△V_H2O ——修正量，m³ /kg；

燃烧1kg 固体或液体燃料所产生的实际烟气质量还可用式（1-21）简化计算：

L_y =1-0.01A_ar +1.306αV⁰ +G_wh （1-21）

式中符号同前。

若空气中含湿量d＞10g /kg，则烟气质量还应加上修正量△L_y ，其数值可按式

（1-22）计算：

△L_y =0.001306αV⁰ （d-10）（1-22）

式中：△L_y ——修正量，kg/kg；

烟气量的近似计算也可按（1-23）进行：

V_y =〔（α^{，学习想做生意没钱怎么办。} α+α^” ）（1+0.006M_zs ）+0.0124M_zs 〕Q_net,ar /4187（1-23）

式中：V_y ——烟气量，m³ /kg；

α^， 、α^” ——系数，见表1-11；

α——所处烟道过量空气系数，见表1-10、表1-13

M_zs ——折算水分，M_zs =4187M_av / Q_net,ar

表1-11系数α^， 、α^”

（2）气体燃料

标态下燃烧1m³ 气体燃料所产生的实际烟气量可按式（1-24）一样计算，但其中V_N2 、V_O2 、V_H2O 按式（1-25）、式（1-26）、式（1-27）计算：

V_RO2 =0.01ψ(CO₂ )+0.01ψ(CO)+0.01Σψ(C_m H_n )+0.01ψ(H₂ S)（1-24）

V_N2 =0.79αV⁰ +0.01N₂ （1-25）

V_O2 =0.21(α-1)V⁰ （1-26）

V_H2O =0.01ψ(H₂ )+0.01ψ(H₂ S)+0.01Σ(n/2)ψ(C_m H_n )+1.2ψ(d_g +αV⁰ d_a )（1-27）

式中：d_g ——标态下燃气的含湿量，kg/m³ ；

d_a ——标态下空气的含湿量，kg/m³ ；

燃烧1m³ 气体燃料所产生的实际烟气量也可按式（1-28）近似计算：

V_y =V⁰ _y +(α-1)V⁰ （1-28）

式中：V⁰ _y ——采用发热量估算的理论烟气量m³ /m³ ，见式（1-29）、式（1-30）、式（1-32）。

对烷烃类燃气：

V_y =0.000239Q_net,ar +α（1-29）

式中：α——对天然气取2，对石油伴生气取2.2，对液化石油气取4.5。

对炼焦煤气：

V_y =0.000272Q_net,ar +0.25（1-30）

对低位发热量＜kJ/m³ 的燃气：

V_y =0.000173Q_net,ar +1.0（1-31）

（3）烟气量的估算

锅炉生产1t/h蒸汽所产生的烟气量还可按表1-12估算：

表1-12烟气量估算表

①若α_py 不是表中数值，则V_y ^， =α^， _py /α_py ×V_y

②油气炉为微正压燃烧时。

（4）漏风系数△α

运行中的锅炉，由于锅炉炉膛内、外各烟道处内、外有压差存在，对负压运行的锅炉及各外烟道而言，则会有外界空气漏入炉膛和烟道内；对正压运行的锅炉炉膛，则会有烟气漏气进入大气。加气砖设备哪家最好 。在锅炉额定负荷运行时，锅炉炉膛及各段烟道中的漏风系数△α可参表1-13取用。

表1-13额定负荷下锅炉各段烟道中的漏风系数△α

2燃煤锅炉污染物排放量

2.1燃煤锅炉烟尘排放量和排放浓度

（1）单台燃煤锅炉烟尘排放量可按下式计算

M_Ai =(B×10⁹ /3600)(1-η_C /100)(A_ar /100+ Q_net,ar q₄ /)α_fh （1-32）

式中：M_Ai ——单台燃煤锅炉烟尘排放量，mg/s；

B——锅炉耗煤量，t/h；

η_C ——除尘效率，%；

A_ar ——燃料的收到基含灰量，%；

q₄ ——机械未完全燃烧热损失，%；

Q_net,ar ——燃料的收到基低位发热量，kJ/kg；

α_fh ——锅炉排烟带出的飞灰份额。链条炉取0.2，煤粉炉取景0.9，创业故事。人工加煤取0.2～0.35，抛煤机炉取0.3～0.35。

（2）多台锅炉共用一个烟囱的烟尘总排放量按式（1-33）计算。

M_A =ΣM_Ai （1-33）

多台锅炉共用一个烟囱出口处烟尘的排放浓度按式（1-34）计算。

C_A =（M_A ×3600）/〔ΣQ_i ×(273/T_s )×(101.3/P₁ )〕（1-34）

式中：C_A ——多台锅炉共用一个烟囱出口处烟尘的排放浓度（标态），mg/m³ ；

ΣQ_i ——接入同一座烟囱的每台锅炉烟气总量，m³ /h；

T_s ——烟囱出口处烟温，K；

P₁ ——当地大气压，KPa；

2.2燃煤锅炉SO₂ 排放量的计算

（1）单台锅炉排放量可按式（1-35）计算：

M_SO2 =B×C×278×(1-η_SO2 /100)×S_ar /50（1-35）

式中：M_SO2 ——单台锅炉SO₂ 排放量，m³ /S；

B——锅炉耗煤量，t/h；

C——含硫燃料燃烧后生成SO₂ 的份额，随燃烧方式而定，链条炉取0.8～0.85，煤粉炉取0.9～0.92，沸腾炉取0.8～0.85。

η_SO2 ——脱硫率（%），干式除尘器取零，其他脱硫除尘器可参照产品特性选取；

S_ar ——燃料的收到基含硫量，%；

多台锅炉共用烟囱的二氧化硫总排量和烟囱出口处SO₂ 的排放浓度可参照烟尘排放的计算方法进行计算。

2.3燃煤锅炉氮氧化物排放量的计算

单台锅炉氮氧化物排放量可按下式（1-36）计算。

G_NOX =B(βn+10^-6 V_y C_NOX )(1-36)

式中：G_NOX ——单台锅炉氮氧化物排放量，m³ /S；

B——锅炉耗煤量，t/h；

β——燃烧时氮向燃料型NO的转变率（%），与燃料含氮量n有关，一般层燃炉取25%～50%，煤粉炉取20%～25%。

n——燃烧中氮的含量（质量分数%），燃煤取0.5%～2.5%，平均值取1.5%。

V_y ——燃烧生成的烟气量（标态），m³ /Kg；

C_NOX ——燃烧时生成的温度型NO的浓度（标态）（mg/m³ ），一般取93.8 mg/m³ 。

多台烟囱共用一个烟囱的氮氧化物总排放量和烟囱出口处氮氧化物的排放浓度，可参照烟尘排放的计算方法进行计算