Материальный баланс процесса горения
Целью составления материального баланса процесса горения является определение количества окислителя, необходимого для полного сгорания единицы количества топлива (1 кг или 1м3), и количества образующихся при этом продуктов сгорания.
2.1 Материальный баланс процесса горения для твёрдого топлива при коэффициенте избытка воздуха 
1,25; 1,50; 1,75
2.1.1 Теоретический (стехиометрический) расход окислителя 
, м3/кг определяется по формуле:
, (2.1)
где 
, 
, 
, 
– содержание соответствующего компонента в рабочей массе топлива, %.
2.1.2 Действительный расход окислителя 
, м3/кг
Как показывает практика сжигания топлива, если в зону горения подается окислитель в теоретическом количестве, то горение будет не полным, что приведёт к определенным потерям теплоты (химический недожог). Для снижения химического недожога в зону горения подаётся действительное количество воздуха, которое определяется по формуле:
, (2.2)
где 
– коэффициент избытка воздуха, т.е. отношение действительного количества воздуха к теоретическому. Величина этого коэффициента определяется соотношением:
. (2.3)
2.1.3 Объём продуктов сгорания в твёрдом топливе
В состав продуктов сгорания входят следующие газы: 
, 
, 
, 
и избыточный воздух.
Объём трёхатомных газов и ( 
, м3/кг) определяется по формуле:
. (2.4)
Объём азота и водяного пара (
и 
, м3/кг) зависит от коэффициента избытка воздуха 
, поэтому вначале определяют теоретическое значение (при 
):
, м3/кг; (2.5)
, м3/кг. (2.6)
Таким образом, теоретический объём продуктов сгорания ( 
, м3/кг) будет равен:
, (2.7)
а действительный объём ( 
, м3/кг) с учетом избыточного воздуха
. (2.8)
2.1.3 Масса продуктов сгорания в твёрдом топливе
Масса продуктов сгорания при сжигании 1 кг твёрдого топлива ( 
, кг/кг):
, (2.9)
где 
– коэффициент уноса золы. Для пылеугольных топок 
. Для слоевых топок 
.
2.1.4 Концентрация золы в продуктах сгорания
Концентрация золы в продуктах сгорания ( 
, г/м3) определяется по формуле
. (2.10)
Результаты расчета материального баланса процесса горения для твёрдого топлива при изменении коэффициента избытка воздуха приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1
| | 1,25 | 1,50 | 1,75 |
| , м3/кг | 5,16 | ||
| , м3/кг | 6,45 | 7,74 | 9,03 |
| , м3/кг | 0,94 | ||
| , м3/кг | 4,08 | ||
| , м3/кг | 0,64 | ||
 , м3/кг | 5,67 | ||
| , м3/кг | 6,96 | 8,25 | 9,54 |
| , кг/кг (для пылеугольных топок) | 9,41 | 11,10 | 12,78 |
| , кг/кг (для слоевых топок) | 9,26 | 10,95 | 12,63 |
| , г/м3 (для пылеугольных топок) | 29,75 | 25,10 | 21,70 |
| , г/м3 (для слоевых топок) | 7,83 | 6,60 | 5,71 |
2.2 Материальный баланс процесса горения для газообразного топлива при коэффициенте избытка воздуха 1,05; 1,10; 1,15
2.2.1 Теоретический (стехиометрический) расход окислителя , м3/м3 определяется по формуле:
, (2.11)
где 
и 
– количество атомов углерода и водорода, соответственно.
2.2.2 Действительный расход окислителя , м3/м3 вычисляется следующим образом:
. (2.12)
Объём трёхатомных газов и ( , м3/м3) определяется по формуле
. (2.13)
Объём азота ( , м3/м3) определяется по формуле
. (2.14)
Объём водяного пара ( 
, м3/м3) определяется по формуле
(2.15)
Теоретический объём продуктов сгорания ( , м3/м3) при :
. (2.16)
Действительный объём продуктов сгорания ( , м3/кг) при 
:
. (2.17)
2.2.3 Масса продуктов сгорания при сжигании 1 м3 газообразного топлива , кг/м3 определяется по формуле
, (2.18)
где 
– влагосодержание газообразного топлива, г/м3. 
г/м3.
– плотность сухого газа, кг/м3. Она определяется по формуле
(2.19)
Результаты расчета материального баланса процесса горения для газообразного топлива при изменении коэффициента избытка воздуха приведены в таблице 2.2.
Таблица 2.2