吉大燃烧学工程燃烧计算

• (1燃料应除去灰分，1.293空气标态下密度，)
• 固、液体燃料
•
3
• 气体燃料
11A001.293Vk
Vy
222 .481C0O 0222 .41H02 0 1.29V3 k
3
Vy
2．按产物量计算
C O 2 H 2 O N 2 S O 2 O 2 % 1% 00
44CO218H2O
吉大燃烧学工程燃烧计算
1
3.1 燃烧过程的化学反应
➢ 如果燃料中所有的碳都氧化为2、所有的氢都氧化为H2O、所有的硫都氧化为2，则 这种燃烧称为完全燃烧，否则称为不完全燃烧。 ➢ 在工程燃烧计算中，一般按单位数量的燃料来考虑。单位数量的燃料是指每千克或每 标准立方米计量的燃料量，即固体和液体燃料用1燃料计算，气体燃料用1m3（标况下）燃 料计算。 ➢ 工程燃烧计算所关心的是燃烧的宏观结果，不探索反应的内部过程。
3.4 燃烧温度计算
=
(3-40)
如果不考虑系统与外界交换的功，则
022O020
(3-19)
根据燃烧反应式，式（3-19）右边各项可按下列各式计算：
22=O00.=0108.16161＋＋00..20010227.4400/..02011886/6116V0(0＋0 0.375)
(3-20) (3-21)
20=0.0080.79V0
(3-22)
1m3（标况下）气体燃料在 ＝1的情况下完全燃烧，所生成的理论烟气量，可由气体 燃料的湿成分按式（3-23）计算：
3.2 燃烧空气量的计算
• 烟气分析中常将碳和硫的燃烧产物2和2的容积一起测定，记为2，
• 可将碳和硫的完全燃烧反应式写成通式R＋O2→2，
• 其中＝ ＋0.375，相当于1燃料中的当量碳量：
•
V0= 0.0889＋0.2650.0333
(3-9)
•
L0= 0.115＋0.3430.043
(3-10)
•
① 每小时应供多少立方煤气？
•
② 每小时应供多少立方空气？
•
③ 废气量有多少？
作业4
某一工业炉采用重油作燃料，已知重油的收到成分
C % 8% 6 H % , 1% 2 O % , 0 .6 % N % , 0 .3 %,
α=1.15,空气水蒸汽饱和温度20℃，对于的含湿量为18.93干气体。
求：实际空气S 量% ， 产物0 .生2 成% 量，A 产% 物, 成分0 ,.密2 ,度M % 0 .7 %
3.3.4 烟气中三原子气体容积分数和飞灰浓度计算
烟气中的三原子气体和水蒸气容积分数及分压力计算：
2= 2/
(3-34)
22
(3-35)
2= 2p
(3-36)
22 烟气中的飞灰浓度计算：
(3-37)
为燃料中的灰分质量分数；
Aar a fh 100m y
(3-38)
为烟气携带出炉膛的飞灰占总灰分的质量分数；
3.3 燃烧烟气量的计算
3.3.2 完全燃烧时的实际烟气量计算
如果 > 1，则1燃料在实际空气量下完全燃烧所产生的烟气量称为实际烟气量。
与理论烟气量相比，在烟气组分上多了一项O2；
在烟气总量上，多了过量空气( －1)V0以及随过量空气带入烟气内的水蒸气。
实际烟气量可用式（3-24）计算：
222222222O (3-24)
2= 20+0.79 ( －1) V0=0.008 0.70
(3-26)
2 2O0+0.0161( -1) V0=0.111 ＋0.01240.0161 V0(3-27)
3.3 燃烧烟气量的计算
➢ > 1时1m3（标况下）气体燃料完全燃烧的实际烟气量，可由气体燃料的湿成分按式 （3-28）计算： ➢ 0 +1.0161 (－1) V0 (3-28)
任意截面处的过量空气系数为：
1"+∑i i
(3-16)
在空气预热器中的空气平衡式为： β'β"
(3-17)
考虑到炉膛及制粉系统的负压漏风，则有： β" 1"－ 1－
(3-18)
3.3 燃烧烟气量的计算
3.3.1 理论烟气量的计算
1固体或液体燃料在 ＝1的情况下完全燃烧，所生成的烟气量称为理论烟气量（m3）：
作业5
某加热炉采用混合发生炉煤气做燃料。由热平衡算得燃料消耗量为480 3，空气和煤气均不预热 （常温为20℃），煤气成分为：
20℃时饱和水蒸汽含量为18.93干气体。
求：多若H 少空2 , ？气d % 过剩 系2 数% α=10 .1C 时，d % 风,机 风O 4 量% 至少为0 多N 少2 , d ？% , 若烟 道4 内% 烟Q 气0 n 流速 为e 5 1, .5t,K 烟4 道/ 截N 面积3 4 J 为 m 3
(3-3)
（3）硫在氧气中的完全燃烧反应 2→2+294750 (32)(22.4m3)O2→(22.4m3)2 (1)(0.7m3)O2→(0.7m3)2
(3-4)
3.1 燃烧过程的化学反应
（4）碳氢化合物在氧气中完全燃烧反应
(4) O2→n 2+(2) H2
(3-5)
（5）若用空气作为氧化剂，则1的O2必然附带加入0.79/0.21=3.76()的N2（其它惰性气体 忽略不计）。
为每公斤燃料的烟气量，，包括1燃料燃烧所需空气量及由空气所含水分转入烟气的
质量：
1－(1) 1.293 V0
为干空气的含湿量
产物成分计算 • 为与燃料成分相区别，上标 ’（体积百分数）
C O 2 % S O 2 % H 2 O % N 2 % O 2 % 1 % 00
按前公式（固液气）求→ →各产物成分 V y
• 则 1燃料完全燃烧所需的O2的体积量（m3）为：
•
2=(1.866＋5.56＋0.7－0.7)/100
• 1燃料燃烧所需的理论空气量体积数和质量数可按下式计算： • V0= 2/0.21=0.0889＋0.265＋0.0333－0.0333 [m3空气燃料]
• L0=1.293 V0= 0.115＋0.343＋0.043－0.043 [ 空气燃料] • • 式中， 1.293——干空气在标准状态（0℃,101.3）下的密度，3.
论空气需要量，简称理论空气量。 理论空气量也就是从燃烧化学反应式出发，计算出的1（或1m3）燃料所含可燃元素
完全燃烧所需的空气量。用容积V0表示，用质量L0表示。 通常先求出1燃料完全燃烧所需的O2量，然后再折算成空气量。
3.2 燃烧空气量的计算 如 1燃料中收到基碳含量为100（），氢含量为100 （），硫含量为100 （）， 100 （）
22.140022.4 100 44O C 2182O H64OS 22N 823O 22 kg/3m
22.1400
• 例题5：已知某烟煤
Car%76.32%Har%4.08%
O a % r 3 . 6 % N a % 4 r 1 . 6 % , S a % 1 r 3 . 8 % , A a % 0 r 7 . 5 % , M a % 5 r 3 . 0 %
3.1 燃烧过程的化学反应
燃料中可燃成分C、H、S与氧的化学反应与质量平衡是进行工程燃烧计算的基础 。
（1）碳在氧气中的燃烧反应计算式 完全燃烧时：
2→2+393546
(12)(22.4m3)O2→(22.4m3)2
(1)(1.866m3)O2→(1.866m3)2 不完全燃烧时：
(3-1)
22→22 110541
• 理论空气量仅取决于燃料成分，当燃料确定后其V0 为常数。
3.2 燃烧空气量的计算
3.2.2 实际空气量和过量空气系数
为了使燃料尽可能的完全燃烧，实际供给的空气量必然要多于理论空气量，而超过 理论空气量的那部分称为过量空气量。
实际空气量与理论空气量V0之比称为过量空气系数：
V0 = 或 β
(3-12)
3.2 燃烧空气量的计算
3.2.3 漏风系数和空气平衡
对于负压运行的锅炉等热能设备，环境空气会通过不严密处漏入炉内及烟道内，
致使烟气中过量空气系数增加。
相对于1燃料，漏入的空气量 V与理论空气量V0之比，称为漏风系数，用 表示：
= V0
(3-15)
漏风使烟道内的过量空气系数沿烟气流程逐渐增大。从炉膛出口开始，烟道内
(24)(22.4m3)O2→(44.8m3)
(1)(0.933m3)O2→(1.866m3)
(3-2)
3.1 燃烧过程的化学反应
（2）氢在氧气中的完全燃烧反应 2H22→2H22 2418452 (4) H2+(22.4m3)O2→(44.8m3) H2O (1) H2+(5.56m3)O2→(11.1m3) H2O
＝2
2=0.018662
0.01866
2+ =0.01866
(3-31)
（2）不完全燃烧时烟气中O2和N2的体积计算
2=0.21 ( -1) V0+0.5 0.018660.21 ( -1) V0+0.5 (3-32)
2= 20+0.79(2-0.5 )/0.21
(3-33)
3.3 燃烧烟气量的计算
C O 2 %
V CO 2 100 Vy
%
S O 2 %
V SO 2 100 Vy
%
H 2O %
V H 2 O 100 Vy
%
10% 0
N 2 %
V N 2 100 Vy
%
O 2 %
V O 2 100 Vy
%
产物密度
• •
有1．两按种燃方料法量计算算（按参加反应物质重mV量产y）物m燃Vym空
2+3.76N2→2+3.76N2
(3-6)
低温时，N2不参与反应，在高温情况下，一部分N2会分解，生成N原子，继而与O2或O 原子反应生成和2,但在工程计算时这部分影响不予考虑。
3.2 燃烧空气量的计算
3.2.1 理论空气量 1（或1m3）燃料完全燃烧时所需的最小空气量（燃烧产物烟气中氧气为零）称为理
➢ 3.3.3 不完全燃烧时烟气量的计算
➢ 当燃料不完全燃烧时，可以认为烟气中不完全燃烧产物只有。此时实际烟气量可表示为
：
➢
22222 2O
(3-29)
➢ 为不完全燃烧时的干烟气量；
➢
2222+ 222+ (3-30)
3.3 燃烧烟气量的计算
（1）不完全燃烧时烟气中2和的体积计算
设不完全燃烧时生成2的碳量为2，生成的碳量为，则有
实际空气量和过量空气量可用下两式计算：
= V0 －V0 = V0 ( －1)
(3-13) (3-14)
3.2 燃烧空气量的计算
在燃烧设备中，对燃烧有重大影响的是炉膛出口处的过量空气系数1“； 1“的大小直接影响燃烧效率和热效率； 1“过大会造成大的排烟热损失，使炉温降低，不利于燃烧； 1“过小会造成固体及气体不完全燃烧损失过大，且污染物排放浓度高； 对于气化炉，实际空气量小于理论空气量，用空气消耗系数N表示实际空气量与理 论空气量之比，即 V0。
0=[22 H2 +∑(2) + H222s]/100 +0.806 V0 (3-23)
标况下干空气的密度：1.293 ／ 3(=28.96/22.4)， 标况下水蒸气的密度：18 ／ 22.4＝0.804 ／3 所以单位体积空气中的水蒸气量为：
为空气中所含的水蒸气量（克／千克空气）
习惯上，空气中所含的水蒸气量（含湿量）用“克／千克空气”表示，其值一般取为 ＝10，或根据温 度查数据表得到含湿量。 由理论空气量V0带入的水分为0.0161 V0(3／)。 V0的单位： 3 ／
求：理论空气量,理论燃烧产物,生成物成分,密度？
作业3
• 已知某厂用焦炉煤气做工业炉燃料，煤气28℃（31.13干气体）,化验出煤气成分为：
•
H2 4
C2H4 2
O2
N2
•
57.9 25.4 9.0 2.9 3.1 0.4 1.3
%
• 求：一、① 燃烧计算时的湿成分；②发热量
•
二、若该炉热负荷 335×105，且α=1.05
3.4 燃烧温度计算
3.4.1 燃烧温度的几种表示法
燃料燃烧产生的烟气所达到的温度称为燃料的燃烧温度。 能量平衡方程：
=
(3-40)
其中 ——燃料的低热值，； 、 ——燃料和空气的入炉显热， ； ——燃烧产物发生热裂解时的吸热量， ； ——燃烧过程中向系统外的散热量， ； ——燃烧过程中不完全燃烧热损失的热量，； ——燃烧后燃烧产物所拥有的热量，； ——系统对外做的功， 。
• 对于气体燃料（设含H2、、H2S、、O2），应按其收到基湿成分为基准进行计算：
• V0=4.76[0.5H2s +0.5 +1.5H2 +∑(4) 2s]/100 (3-11)
• 式中 H2s、、H2、、O2s 为气体燃料中各组分的湿成分体积百分数，%。式（3-11）中V0
是指不含水蒸气的干空气。