第二篇 燃烧反应计算
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➢允许燃料过剩或氧化剂过剩
▪ 根据燃烧产物的组成，燃烧反 应分为两大类
➢完全燃烧 ➢不完全燃烧
▪ 大多数工业炉都要求完全燃烧，以提 高燃料利用率，但实际生产的炉子常 是不完全燃烧
▪ 在燃烧计算中，规定气体的体 积均为标准状况下的体积，并 且一切气体每公升分子的体积 在标准状况下都是22.4m3
第四章
温度比采用提高发热量更合理可行
▪ 空气的富氧程度
➢ 燃料在氧气或富氧空气中燃烧时，理论燃烧温 度比在空气中燃烧要高
➢ 富氧程度对不同燃料理论燃烧温度的影响不同， 发热量高的燃料比发热量低的燃料受的影响明 显
➢ 富氧程度在低于40％范围内变化时对理论燃烧 温度的影响比较显著，再提高富氧程度，则对 理论燃烧温度的影响越来越不显著。
▪ 燃烧产物的密度ρ，有两种计算方法
▪ 用参加反应的物质的总质量除以燃烧产物的体积。
➢ 参加反应物为固、液体时
（1
A ） 100
1. 293Ln
Vn
➢ 参加反应物为气体燃料时
［28CO 2H2
（12n
m)Cn H m
34H2S
44CO2
32O2
28N2
18H 2O]
22.4） 100
1.293Ln
▪ 由于燃烧产物的组成、生成量及平均比热都是温 度的函数，因此，计算理论燃烧温度时必须知道 产物成分及平均比热与温度的关系，计算十分复 杂。所以，对于工业炉热工计算通常采用近似计 算
➢ 忽略热分解所引起Vn•c产的变化 ➢ 分解热Q分可按分解度的近似值计算 ➢ 燃烧产物的比热按近似比热计算 ➢ 前两项确定比热和分解度时所依据的温度，可以按经
燃
➢热量的支出包括：燃烧产物含有的物理热 Q产、燃烧产物传给周围环境的热量Q传、 不完全燃烧热损失Q不、某些燃烧产物高 温下分解所消耗的热量Q分
▪ 当热量收入与支出相等时，燃烧产物达到一个 相对稳定的燃烧温度，由此得到燃烧产物的温 度
t产＝
Q低＋Q空＋Q燃－Q传－Q不－Q分 Vn • c产
▪ t产就是实际条件下燃烧产物的温度，也称为 实际燃烧温度。
▪ 实际空气消耗量用Ln表示
Ln=nL0 ▪ 式中n为“空气消耗系数”
n Ln L0
▪ 当n>1时，被称为“空气过剩系数”
▪ L0值取决于燃料的成分，燃料中可燃物含量 越高，则L0值也就越大。而Ln值和n值有关， n值则与燃烧条件有关，根据燃烧设备和操作 选取的n值越大，Ln值也就越大。
燃烧产物的生成量、成分和密度
Vn
▪ 用燃烧产物的质量除以燃烧产物的体积
＝44CO2 64SO2 18H2O 28N2 32O kg / m3
100 22.4
不完全燃烧的燃烧产物
▪ 不完全燃烧时燃烧产物生成量的变化 设燃烧产物中的可燃物仅有CO、H2和CH4，根据 燃烧反应方程式，并将空气中的O2和N2均写入反应 式中:
▪ 按标准状况下氧的密度为32／22.4＝1.429 （kg/m3)，故换算成体积需要量
L0,O2
1 1.429
8 C 8H 3
S
O • 1 100
▪ 上述氧气需要量是按着化学反应计量关系计算的， 忽略了其他因素的影响，故称为“理论氧气需要 量”
▪ 如果是在空气中燃烧，则每公斤燃料完全燃烧所 需要的空气量，称为“理论空气需要量”
▪ 在燃料和空气均不预热（Q空＝Q燃＝0）、空气
消耗系数n＝1的情况下，燃烧温度只和燃料性质
有关。这时的燃烧温度称为“燃料理论发热温度”
t热＝
Q低 V0 • c产
▪ 燃料理论发热温度是从燃烧温度的角度评价燃料性
质的一个指标
▪ 燃料理论发热温度和理论燃烧温度是可以根据燃料 性质和燃烧条件计算的
燃料理论发热温度的计算
(C 12
S 32
H 2
W 18
N ) 28
22.4 100
(n
21 )L
100 0
0.00124gLn
▪ 对于气体燃料
Vn＝［CO H2
（n
m 2 )CnHm
2H2S
CO
2
N2
H 2O］ 1010
(n
- 21 100
)L n
0.00124gL n
▪ 燃烧产物的成分表示为各组成所占的体积百分数，为与燃 料成分相区别，燃烧产物的成分分子式上加“′”即
G0
1 0.232
8 C 3
8H
S
O • 1 100
L0
1
1.429 0.21
8C 3
8H
S
O • 1 100
气体燃料的理论空气需要量
▪ 气体燃料成分（体积百分数）为
CO% H2 % CH4 % CnHm % H2S% CO2 % O2 % N2 % H2O% 100 %
➢对于一般工业炉而言，为了得到高 的燃烧温度，空气消耗系数稍大于1， 以保证完全燃烧，但不宜过大。
▪ 空气（或煤气）的预热温度
➢ 空气（或煤气）的预热温度越高，理论燃烧温 度也越高
➢ 预热对发热量高的燃料效果更显著 ➢ 对于发热量高的煤气，预热空气比预热煤气效
果更显著 ➢ 就经济效益而言，用预热的方法提高理论燃烧
化
▪ 高温下燃烧产物气体的热分解与体系的温度及压 力有关
➢ 温度升高，分解加强 ➢ 压力升高，分解减弱
▪ 在有热分解的情况下，燃烧产物成分和各组成含 量发生变化
➢ 燃烧产物中不仅含有CO2、H2O、N2、O2，而且有H2、 OH、CO、H、O、N、NO等
➢ 各组成的含量取决于燃料和氧化剂的成分，体系的压力 和温度
▪ 燃烧温度
➢ 燃料燃烧时燃烧产物达到的温度——燃烧温度。
▪ 影响燃烧温度的因素
➢ 燃料种类、燃料成分、燃烧条件、传热条件
▪ 分析燃烧过程的热量平衡，可以找出估计燃烧温 度的方法和提高燃烧温度的措施。
▪ 燃烧过程中热平衡关系包括热量的
收入和支出两个方面
➢热量的收入包括：燃料的化学热Q低、空 气带入的物理热Q空、燃料带入的物理热Q
▪ 可燃成分燃烧反应方程式为
CO
1 2
O2
CO2
H2
1 2
O2
H 2O
Cn H m
n
m 4
O2Leabharlann nCO2m 2H 2O
H2S
3 2 O2
H2O
SO2
▪ 每公斤气体体积均为22.4m3,所以1m3CO燃烧需 要氧气为1/2m3，依此类推
▪ 根据前面的推导，1m3气体燃料完全燃烧所需的 理论氧气量为
▪ 燃烧过程结束产物包含两部分
➢经化学反应的产物（充分燃烧的、不充 分燃烧的和热分解的）
➢未经化学反应的物质（未来的及混合的 燃料和空气，过剩的空气和燃料）
▪ 燃烧反应计算属于燃烧静力学 计算
➢不涉及气流混合或扩散速度等动力学问 题，仅就化学反应的平衡状态进行计算
➢假定燃料和氧化剂均匀混合，达到分子 接触
验估计
影响理论燃烧温度的因素
▪ 燃料种类和发热量
➢ 理论燃烧温度不仅与燃料发热量有关，还与燃 烧产物有关
➢ 本质地讲，燃烧温度主要取决于单位体积燃烧 产物的热含量
➢ 当Q低增加时，一般情况下V0也是增加的；t理 增加的幅度主要取决于Q低／V0比值的增加幅 度
▪ 空气消耗系数
➢空气消耗系数影响燃烧产物的生成 量和成分，从而影响理论燃烧温度
▪ 这些参数与炉内的热交换过程、压力 水平也有关系
▪ 所以，在进行炉子热工计算、 热工试验或热工分析中，要求 先进行空气需要量和燃烧产物 生成量、成分、密度的计算
空气需要量的计算
▪ 固体、液体和气体燃料的成分习惯上有不 同的表示方法，因此它们的燃烧计算表达 式有所不同
➢ 固体燃料和液体燃料的理论空气需要量 ➢ 气体燃料的理论空气需要量 ➢ 实际空气需要量
▪ 在一般工业炉的压力及温度水平下，热分解仅取 下列反应 CO2→CO＋1/2O2；H2O→H2＋1/2O2
➢ 吸收了体系中的一部分热量 ➢ 引起产物体积和成分的变化
▪ 分解吸热量Q分为上述两个反应吸热量之和 Q分CO2＝12600•VCO；Q分H2O＝10800•VH2 Q分＝ 12600•VCO ＋ 10800•VH2
▪ 影响实际燃烧温度的因素很多，而且 随炉子的工艺过程、热工过程和炉子 结构的不同而变化。
▪ 若假设燃料是在绝热系统中燃烧（Q传 ＝0），并且完全燃烧（Q不＝0），此 时产物的温度称为理论燃烧温度t理
▪ 理论燃烧温度是燃料燃烧过程的一 个重要指标，它表明某种成分的燃 料在某一燃烧条件下所能达到的最 高温度，对燃料和燃烧条件的选择、 温度制度和炉温水平的估计及热交 换计算都具有实际意义
▪ 燃料理论发热温度
t热＝
Q低 V0 • c产
V0 • c产＝VCO2 • cCO2 VH2O • cH2O VN2 • cN2
▪ 计算燃料理论发热温度的方法
➢ 联立求解方程组 ➢ 内插值近似法 ➢ 比热近似法
理论燃烧温度的计算
▪ 理论燃烧温度的表达式
➢ 高温下热分解损失的热量 ➢ 高温热分解引起的燃烧产物生成量和成分的变
▪ 燃烧反应计算的概念及其目的 ▪ 燃烧反应计算的前提基础 ▪ 燃烧产物的组成 ▪ 影响燃烧产物组成及数量的因素 ▪ 燃烧反应计算的范畴
▪ 燃烧反应计算
➢反应式：可燃物分子与氧化剂分子 之间进行的化学反应
➢计算依据：物质平衡和热量平衡 ➢计算目标：确定燃烧反应的各参数
▪ 主要参数
➢单位数量燃料燃烧所需要氧化剂的量 ➢燃烧产物的数量 ➢燃烧产物的成分 ➢燃烧温度和燃烧程度 ➢这些参数在热工研究、炉子设计和生产
操作中都至关重要
▪ 燃烧反应的实际进程和反应结果， 与体系的实际热力学条件及动力 学条件有关。在燃烧反应计算中， 要对这些条件加以规定或给予假 设。
▪ 燃烧反应计算中燃料成分是已 知的
➢应用成分（对固、液体燃料） ➢湿成分（气体燃料） ➢如果原始数据不是这样的成分，则
首先要进行必要的成分换算
▪ 燃烧反应的氧化剂，在工业炉中多数是用 空气，少数情况下也有用氧气或富氧空气。 进行燃烧计算时假定空气的组成仅为氧气、 氮气和水蒸汽。
➢干空气：氧占23.2％，氮占76.8％（质 量）；氧占21％，氮占79％（体积）
➢水蒸汽含量按某温度下饱和水蒸汽含量 计算
▪ 燃烧反应生成物的成分和数量与反 应条件有关
➢ 完全燃烧 ➢ 空气量不足情况下的燃烧，可燃物分子不能被
充分氧化 ➢ 燃料与氧化剂混合不均或来不及充分混合 ➢ 高温下某些碳氢化合物和燃烧生成物分解
固体燃料和液体燃料的理论空气需要量
▪ 固体和液体燃料成分（质量百分含量）为 C％＋H％＋O％＋N％＋S％＋A％＋W％＝100％
▪ 各成分完全燃烧方程式 C＋O2＝CO2
H2＋1／2O2＝H2O S＋O2＝SO2
▪ 每公斤燃料完全燃烧时所需要的氧气量(质量）
为
G0,O2
8 C 3
8H
S
O • 1 100
空气需要量和燃烧产物生成量
▪ 燃料燃烧所需要的空气（或氧气） 数量、燃烧产物生成量以及与此 有关的燃烧产物成分和密度，都 是根据燃烧反应的物料平衡计算 的，这些参数有广泛的实际用途
▪ 为正确设计炉子的燃烧装置和鼓风装 置，必须知道保证一定热负荷（燃料 消耗量）所应供给的空气量
▪ 燃烧产物的生成量、成分和密度，是 设计排烟系统所必需已知的参数
1 1
L0,O2
2
CO
2 H2
n
m 4
Cn
H
m
3 2
H
2S
O2
102
▪ 1m3气体燃料完全燃烧所需的理论空气量为
L0
1 1 0.21 2
CO
1 2
H2
n
m 4
Cn H m
3 2
H2S
O2
102
实际空气需要量
▪ 在实际条件下，要保证炉内燃料完全燃 烧，需供给比理论值多的空气；而为了 获得炉内的还原性气氛，又需供给少一 些的空气。因此，研究不同燃烧过程中 实际空气的需要量具有重要的意义。
▪ 实际燃烧产物生成量Vn
Vn Vco2 Vso2 VH2O VN2 VO2
（m3／kg或m3／m3） ▪ V0和Vn的差别在于n＝1时比n>1时的燃烧产物
生成量少一部分过剩空气量，故可写出
Vn V0 Ln L0
▪ 对于固体和液体燃料
Vn VCO2 VSO2 VH2O VN2 VO2
CO 0.5O 2 1.88N2＝CO2 1.88N2
H2 0.5O 2 1.88N2＝H2O 1.88N2
CH 4 2O2 7.52N2＝CO2 2H 2O 7.52 N2
第五章
燃烧温度
序论
▪ 工业炉在高温条件下工作的重要条件－炉内温度 的高低，而决定炉内温度高低的重要因素就是燃 烧温度
▪ 燃烧产物的生成量及成分是根据燃烧反应的物质平 衡进行计算的。
▪ 完全燃烧时，单位质量（或体积）燃料燃烧后生成 的燃烧产物包括CO2、SO2、H2O、N2、O2等，其中 O2是当空气消耗系数n大于1时才会有的。
▪ 燃烧产物的生成量
➢ 当n＝1时称为理论燃烧产物生成量（V0） ➢ 当n≠1时称为实际燃烧产物生成量（Vn）
▪ 根据燃烧产物的组成，燃烧反 应分为两大类
➢完全燃烧 ➢不完全燃烧
▪ 大多数工业炉都要求完全燃烧，以提 高燃料利用率，但实际生产的炉子常 是不完全燃烧
▪ 在燃烧计算中，规定气体的体 积均为标准状况下的体积，并 且一切气体每公升分子的体积 在标准状况下都是22.4m3
第四章
温度比采用提高发热量更合理可行
▪ 空气的富氧程度
➢ 燃料在氧气或富氧空气中燃烧时，理论燃烧温 度比在空气中燃烧要高
➢ 富氧程度对不同燃料理论燃烧温度的影响不同， 发热量高的燃料比发热量低的燃料受的影响明 显
➢ 富氧程度在低于40％范围内变化时对理论燃烧 温度的影响比较显著，再提高富氧程度，则对 理论燃烧温度的影响越来越不显著。
▪ 燃烧产物的密度ρ，有两种计算方法
▪ 用参加反应的物质的总质量除以燃烧产物的体积。
➢ 参加反应物为固、液体时
（1
A ） 100
1. 293Ln
Vn
➢ 参加反应物为气体燃料时
［28CO 2H2
（12n
m)Cn H m
34H2S
44CO2
32O2
28N2
18H 2O]
22.4） 100
1.293Ln
▪ 由于燃烧产物的组成、生成量及平均比热都是温 度的函数，因此，计算理论燃烧温度时必须知道 产物成分及平均比热与温度的关系，计算十分复 杂。所以，对于工业炉热工计算通常采用近似计 算
➢ 忽略热分解所引起Vn•c产的变化 ➢ 分解热Q分可按分解度的近似值计算 ➢ 燃烧产物的比热按近似比热计算 ➢ 前两项确定比热和分解度时所依据的温度，可以按经
燃
➢热量的支出包括：燃烧产物含有的物理热 Q产、燃烧产物传给周围环境的热量Q传、 不完全燃烧热损失Q不、某些燃烧产物高 温下分解所消耗的热量Q分
▪ 当热量收入与支出相等时，燃烧产物达到一个 相对稳定的燃烧温度，由此得到燃烧产物的温 度
t产＝
Q低＋Q空＋Q燃－Q传－Q不－Q分 Vn • c产
▪ t产就是实际条件下燃烧产物的温度，也称为 实际燃烧温度。
▪ 实际空气消耗量用Ln表示
Ln=nL0 ▪ 式中n为“空气消耗系数”
n Ln L0
▪ 当n>1时，被称为“空气过剩系数”
▪ L0值取决于燃料的成分，燃料中可燃物含量 越高，则L0值也就越大。而Ln值和n值有关， n值则与燃烧条件有关，根据燃烧设备和操作 选取的n值越大，Ln值也就越大。
燃烧产物的生成量、成分和密度
Vn
▪ 用燃烧产物的质量除以燃烧产物的体积
＝44CO2 64SO2 18H2O 28N2 32O kg / m3
100 22.4
不完全燃烧的燃烧产物
▪ 不完全燃烧时燃烧产物生成量的变化 设燃烧产物中的可燃物仅有CO、H2和CH4，根据 燃烧反应方程式，并将空气中的O2和N2均写入反应 式中:
▪ 按标准状况下氧的密度为32／22.4＝1.429 （kg/m3)，故换算成体积需要量
L0,O2
1 1.429
8 C 8H 3
S
O • 1 100
▪ 上述氧气需要量是按着化学反应计量关系计算的， 忽略了其他因素的影响，故称为“理论氧气需要 量”
▪ 如果是在空气中燃烧，则每公斤燃料完全燃烧所 需要的空气量，称为“理论空气需要量”
▪ 在燃料和空气均不预热（Q空＝Q燃＝0）、空气
消耗系数n＝1的情况下，燃烧温度只和燃料性质
有关。这时的燃烧温度称为“燃料理论发热温度”
t热＝
Q低 V0 • c产
▪ 燃料理论发热温度是从燃烧温度的角度评价燃料性
质的一个指标
▪ 燃料理论发热温度和理论燃烧温度是可以根据燃料 性质和燃烧条件计算的
燃料理论发热温度的计算
(C 12
S 32
H 2
W 18
N ) 28
22.4 100
(n
21 )L
100 0
0.00124gLn
▪ 对于气体燃料
Vn＝［CO H2
（n
m 2 )CnHm
2H2S
CO
2
N2
H 2O］ 1010
(n
- 21 100
)L n
0.00124gL n
▪ 燃烧产物的成分表示为各组成所占的体积百分数，为与燃 料成分相区别，燃烧产物的成分分子式上加“′”即
G0
1 0.232
8 C 3
8H
S
O • 1 100
L0
1
1.429 0.21
8C 3
8H
S
O • 1 100
气体燃料的理论空气需要量
▪ 气体燃料成分（体积百分数）为
CO% H2 % CH4 % CnHm % H2S% CO2 % O2 % N2 % H2O% 100 %
➢对于一般工业炉而言，为了得到高 的燃烧温度，空气消耗系数稍大于1， 以保证完全燃烧，但不宜过大。
▪ 空气（或煤气）的预热温度
➢ 空气（或煤气）的预热温度越高，理论燃烧温 度也越高
➢ 预热对发热量高的燃料效果更显著 ➢ 对于发热量高的煤气，预热空气比预热煤气效
果更显著 ➢ 就经济效益而言，用预热的方法提高理论燃烧
化
▪ 高温下燃烧产物气体的热分解与体系的温度及压 力有关
➢ 温度升高，分解加强 ➢ 压力升高，分解减弱
▪ 在有热分解的情况下，燃烧产物成分和各组成含 量发生变化
➢ 燃烧产物中不仅含有CO2、H2O、N2、O2，而且有H2、 OH、CO、H、O、N、NO等
➢ 各组成的含量取决于燃料和氧化剂的成分，体系的压力 和温度
▪ 燃烧温度
➢ 燃料燃烧时燃烧产物达到的温度——燃烧温度。
▪ 影响燃烧温度的因素
➢ 燃料种类、燃料成分、燃烧条件、传热条件
▪ 分析燃烧过程的热量平衡，可以找出估计燃烧温 度的方法和提高燃烧温度的措施。
▪ 燃烧过程中热平衡关系包括热量的
收入和支出两个方面
➢热量的收入包括：燃料的化学热Q低、空 气带入的物理热Q空、燃料带入的物理热Q
▪ 可燃成分燃烧反应方程式为
CO
1 2
O2
CO2
H2
1 2
O2
H 2O
Cn H m
n
m 4
O2Leabharlann nCO2m 2H 2O
H2S
3 2 O2
H2O
SO2
▪ 每公斤气体体积均为22.4m3,所以1m3CO燃烧需 要氧气为1/2m3，依此类推
▪ 根据前面的推导，1m3气体燃料完全燃烧所需的 理论氧气量为
▪ 燃烧过程结束产物包含两部分
➢经化学反应的产物（充分燃烧的、不充 分燃烧的和热分解的）
➢未经化学反应的物质（未来的及混合的 燃料和空气，过剩的空气和燃料）
▪ 燃烧反应计算属于燃烧静力学 计算
➢不涉及气流混合或扩散速度等动力学问 题，仅就化学反应的平衡状态进行计算
➢假定燃料和氧化剂均匀混合，达到分子 接触
验估计
影响理论燃烧温度的因素
▪ 燃料种类和发热量
➢ 理论燃烧温度不仅与燃料发热量有关，还与燃 烧产物有关
➢ 本质地讲，燃烧温度主要取决于单位体积燃烧 产物的热含量
➢ 当Q低增加时，一般情况下V0也是增加的；t理 增加的幅度主要取决于Q低／V0比值的增加幅 度
▪ 空气消耗系数
➢空气消耗系数影响燃烧产物的生成 量和成分，从而影响理论燃烧温度
▪ 这些参数与炉内的热交换过程、压力 水平也有关系
▪ 所以，在进行炉子热工计算、 热工试验或热工分析中，要求 先进行空气需要量和燃烧产物 生成量、成分、密度的计算
空气需要量的计算
▪ 固体、液体和气体燃料的成分习惯上有不 同的表示方法，因此它们的燃烧计算表达 式有所不同
➢ 固体燃料和液体燃料的理论空气需要量 ➢ 气体燃料的理论空气需要量 ➢ 实际空气需要量
▪ 在一般工业炉的压力及温度水平下，热分解仅取 下列反应 CO2→CO＋1/2O2；H2O→H2＋1/2O2
➢ 吸收了体系中的一部分热量 ➢ 引起产物体积和成分的变化
▪ 分解吸热量Q分为上述两个反应吸热量之和 Q分CO2＝12600•VCO；Q分H2O＝10800•VH2 Q分＝ 12600•VCO ＋ 10800•VH2
▪ 影响实际燃烧温度的因素很多，而且 随炉子的工艺过程、热工过程和炉子 结构的不同而变化。
▪ 若假设燃料是在绝热系统中燃烧（Q传 ＝0），并且完全燃烧（Q不＝0），此 时产物的温度称为理论燃烧温度t理
▪ 理论燃烧温度是燃料燃烧过程的一 个重要指标，它表明某种成分的燃 料在某一燃烧条件下所能达到的最 高温度，对燃料和燃烧条件的选择、 温度制度和炉温水平的估计及热交 换计算都具有实际意义
▪ 燃料理论发热温度
t热＝
Q低 V0 • c产
V0 • c产＝VCO2 • cCO2 VH2O • cH2O VN2 • cN2
▪ 计算燃料理论发热温度的方法
➢ 联立求解方程组 ➢ 内插值近似法 ➢ 比热近似法
理论燃烧温度的计算
▪ 理论燃烧温度的表达式
➢ 高温下热分解损失的热量 ➢ 高温热分解引起的燃烧产物生成量和成分的变
▪ 燃烧反应计算的概念及其目的 ▪ 燃烧反应计算的前提基础 ▪ 燃烧产物的组成 ▪ 影响燃烧产物组成及数量的因素 ▪ 燃烧反应计算的范畴
▪ 燃烧反应计算
➢反应式：可燃物分子与氧化剂分子 之间进行的化学反应
➢计算依据：物质平衡和热量平衡 ➢计算目标：确定燃烧反应的各参数
▪ 主要参数
➢单位数量燃料燃烧所需要氧化剂的量 ➢燃烧产物的数量 ➢燃烧产物的成分 ➢燃烧温度和燃烧程度 ➢这些参数在热工研究、炉子设计和生产
操作中都至关重要
▪ 燃烧反应的实际进程和反应结果， 与体系的实际热力学条件及动力 学条件有关。在燃烧反应计算中， 要对这些条件加以规定或给予假 设。
▪ 燃烧反应计算中燃料成分是已 知的
➢应用成分（对固、液体燃料） ➢湿成分（气体燃料） ➢如果原始数据不是这样的成分，则
首先要进行必要的成分换算
▪ 燃烧反应的氧化剂，在工业炉中多数是用 空气，少数情况下也有用氧气或富氧空气。 进行燃烧计算时假定空气的组成仅为氧气、 氮气和水蒸汽。
➢干空气：氧占23.2％，氮占76.8％（质 量）；氧占21％，氮占79％（体积）
➢水蒸汽含量按某温度下饱和水蒸汽含量 计算
▪ 燃烧反应生成物的成分和数量与反 应条件有关
➢ 完全燃烧 ➢ 空气量不足情况下的燃烧，可燃物分子不能被
充分氧化 ➢ 燃料与氧化剂混合不均或来不及充分混合 ➢ 高温下某些碳氢化合物和燃烧生成物分解
固体燃料和液体燃料的理论空气需要量
▪ 固体和液体燃料成分（质量百分含量）为 C％＋H％＋O％＋N％＋S％＋A％＋W％＝100％
▪ 各成分完全燃烧方程式 C＋O2＝CO2
H2＋1／2O2＝H2O S＋O2＝SO2
▪ 每公斤燃料完全燃烧时所需要的氧气量(质量）
为
G0,O2
8 C 3
8H
S
O • 1 100
空气需要量和燃烧产物生成量
▪ 燃料燃烧所需要的空气（或氧气） 数量、燃烧产物生成量以及与此 有关的燃烧产物成分和密度，都 是根据燃烧反应的物料平衡计算 的，这些参数有广泛的实际用途
▪ 为正确设计炉子的燃烧装置和鼓风装 置，必须知道保证一定热负荷（燃料 消耗量）所应供给的空气量
▪ 燃烧产物的生成量、成分和密度，是 设计排烟系统所必需已知的参数
1 1
L0,O2
2
CO
2 H2
n
m 4
Cn
H
m
3 2
H
2S
O2
102
▪ 1m3气体燃料完全燃烧所需的理论空气量为
L0
1 1 0.21 2
CO
1 2
H2
n
m 4
Cn H m
3 2
H2S
O2
102
实际空气需要量
▪ 在实际条件下，要保证炉内燃料完全燃 烧，需供给比理论值多的空气；而为了 获得炉内的还原性气氛，又需供给少一 些的空气。因此，研究不同燃烧过程中 实际空气的需要量具有重要的意义。
▪ 实际燃烧产物生成量Vn
Vn Vco2 Vso2 VH2O VN2 VO2
（m3／kg或m3／m3） ▪ V0和Vn的差别在于n＝1时比n>1时的燃烧产物
生成量少一部分过剩空气量，故可写出
Vn V0 Ln L0
▪ 对于固体和液体燃料
Vn VCO2 VSO2 VH2O VN2 VO2
CO 0.5O 2 1.88N2＝CO2 1.88N2
H2 0.5O 2 1.88N2＝H2O 1.88N2
CH 4 2O2 7.52N2＝CO2 2H 2O 7.52 N2
第五章
燃烧温度
序论
▪ 工业炉在高温条件下工作的重要条件－炉内温度 的高低，而决定炉内温度高低的重要因素就是燃 烧温度
▪ 燃烧产物的生成量及成分是根据燃烧反应的物质平 衡进行计算的。
▪ 完全燃烧时，单位质量（或体积）燃料燃烧后生成 的燃烧产物包括CO2、SO2、H2O、N2、O2等，其中 O2是当空气消耗系数n大于1时才会有的。
▪ 燃烧产物的生成量
➢ 当n＝1时称为理论燃烧产物生成量（V0） ➢ 当n≠1时称为实际燃烧产物生成量（Vn）