第1章 燃气燃烧
燃气燃烧器安全技术规定
燃气燃烧器安全技术规定第一章总则第一条为了保障燃气燃烧器（以下称'燃烧器'）的安全运行，避免和减少燃气设备安全事故，减少财产损失，保护生命安全，为燃气设备的安全监察提供技术依据，制定本安全技术规定（以下称' 规定'）。
第二条本规定依据国务院《特种设备安全监察条例》中有关规定，并参考国内外相关标准编制。
关联法规：第三条适用范围（一）本规定适用于各类锅炉用燃气燃烧器，其它用途用燃气燃烧器可以参照本规定执行。
（二）本规定规定了燃烧器的结构与设计、安装与系统、运行与维护、安全与控制装置、技术资料与铭牌要求等。
（三）双燃料燃烧器应该同时满足本规定和TSG GB002-2006《燃油燃烧器安全技术规定》的要求。
第四条燃烧器的电气控制系统的安全性能，应该符合GB3797-89电控设备第二部分装有电子器件的电控设备》的规定。
第二章结构与设计要求第五条设计（一）燃气燃烧器一般由以下主要部分组成：燃气喷嘴、燃气阀系、风机、燃气流量调节阀、空气调节装置、点火装置、燃气压力检测开关、空气压力检测开关及火焰监测装置等。
（二）燃烧器的设计应该能保证燃烧器达到规定的输出功率及性能要求。
燃烧器的结构应该保证不会发生不稳定、变形或开裂等危及安全的问题。
（三）燃烧器各部件结构和尺寸的设计不仅必须保证燃烧器可靠经济运行，还要保证操作人员的安全。
（四）燃烧器上应当有火焰观测孔，为防止火焰喷出或烟气外漏，观测孔配件应当具有足够强度并且被有效密封。
（五）对于燃烧器的运动部件（皮带传动、风机）必须设计防护装置。
（六）为防止异物吸入，影响设备正常安全运行，燃烧器风机入口应该装有金属防护网罩。
（七）设计额定输出功率大于等于350kW的燃烧器，需配置燃气流量调节装置，使其输出功率在规定的范围内可调。
连续调节燃烧器的燃气流量调节装置应该有清晰的指示。
（八）燃烧器应该设置空气流量调节装置。
设置调节挡板的，空气挡板的位置应该有清晰的指示。
第1章 燃气的分类及其性质(1)
三、按燃烧特性分类
• 几个基本概念
• 按燃烧特性分类的原因 • 燃气的互换性
• 按燃烧特性分类
几个基本概念
• 燃烧：同时伴有发热发光的剧烈的氧化反应
• 燃烧三要素：可燃物，助燃物，着火源
• 燃烧产物：主要是H2O，CO2，燃烧充分，无污染，被誉 为绿色能源，是安全、洁净、经济的燃料。 • 如果燃气燃烧不完全，将会产生大量的CO，对人体有剧 毒。人们常说的煤气中毒就是CO中毒。
第1章
燃气的分类及其性质
1.1 燃气的分类及用途
1.2 燃气的基本性质
1.3 城市燃气的质量要求
1.4 城市燃气的输配系统
1.1
燃气的分类及用途
可燃气体（combustible gas）：
燃气
CmHn，H2，CO 不可燃气体（incombustible gas）： CO2，N2，O2
易燃易爆
1.1
事故原因：使用直排式热水器，洗澡时吸入 直排式热水器产生的一氧化碳，造成中毒。
直排式热水器禁止使用。使用燃气必须保持 通风。
目
录
1.1 燃气的分类及用途
1.2 燃气的基本性质
1.3 城市燃气的质量要求
1.4 城市燃气的输配系统
2.2
一、燃气组成的表示方法
燃气的基本性质
体积分数 yi : 各组分的分体积在燃气总体积中的比例。 分体积: 在一个混合气体体系中，在与混合气体温度、压力相同 的条件下，每种气体组分单独存在时具有的体积。 分压: 在一个混合气体体系中，在与混合气体温度、体积相同的 条件下，每种气体组分单独存在时具有的压力。 摩尔分数 yi : 各组分的摩尔数在燃气总摩尔数中的比例。 工程上有时近似地将燃气的体积分数等同于摩尔分数 摩尔: 物质的质量单位，1摩尔某种纯物质的质量在数量上等于 该物质的分子量，而质量的单位为克。 质量分数: 各组分的质量在天然气总质量中的比例。
燃气燃烧与应用 知识点
第一章燃气的燃烧计算燃烧：气体燃料中的可燃成分（H2、 C m H n、CO 、 H2S 等）在一定条件下与氧发生激烈的氧化作用，并产生大量的热和光的物理化学反应过程称为燃烧。
燃烧必须具备的条件：比例混合、具备一定的能量、具备反应时间热值:1Nm3燃气完全燃烧所放出的热量称为该燃气的热值，单位是kJ/Nm3。
对于液化石油气也可用kJ/kg。
高热值是指1m3燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，而其中的水蒸气以凝结水状态排出时所放出的热量。
低热值是指1m3燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，但烟气中的水蒸气仍为蒸汽状态时所放出的热量。
一般焦炉煤气的低热值大约为16000—17000KJ/m3天然气的低热值是36000—46000 KJ/m3液化石油气的低热值是88000—120000KJ/m3按1KCAL=4.1868KJ 计算：焦炉煤气的低热值约为3800—4060KCal/m3天然气的低热值是8600—11000KCal/m3液化石油气的低热值是21000—286000KCal/m3热值的计算热值可以直接用热量计测定，也可以由各单一气体的热值根据混合法则按下式进行计算：理论空气需要量每立方米(或公斤)燃气按燃烧反应计量方程式完全燃烧所需的空气量，单位为m3/m3或m3/kg。
它是燃气完全燃烧所需的最小空气量。
过剩空气系数:实际供给的空气量v与理论空气需要量v0之比称为过剩空气系数。
α值的确定α值的大小取决于燃气燃烧方法及燃烧设备的运行工况。
工业设备α——1.05-1.20民用燃具α——1.30-1.80α值对热效率的影响α过大，炉膛温度降低，排烟热损失增加，热效率降低；α过小，燃料的化学热不能够充分发挥，热效率降低。
应该保证完全燃烧的条件下α接近于1.烟气量含有1m3干燃气的湿燃气完全燃烧后的产物运行时过剩空气系数的确定计算目的：在控制燃烧过程中，需要检测燃烧过程中的过剩空气系数，防止过剩空气变化而引起的燃烧效率与热效率的降低。
沼气燃烧知识
1、相对穿透深度与射程定义及其在气流混合过程中的 物理意义。 2、燃气自由射流的特点与图形 3、不同相交气流的流动规律 4、旋转射流的特点与产生旋转射的方法、旋流数的计 算； 第四章燃气燃烧的火焰传播 火焰面：未燃气体和已燃气体的分界面即为火焰锋 面，亦称火焰前沿（前锋）。 常压条件下火焰前锋的 厚度：10-2~10-1mm 火焰传播速度：火焰前锋沿其法线方向朝新鲜混气传 播的速度。用 Sn 表示。 测定 Sn 的实验方法的概述两种主要方法 静力法：静力法是让火焰焰面在静止的可燃混合物中 运动。 动力法：动力法则是让火焰焰面处于静止状态，而可 燃混合物气流则以层流状态作相反方内运动。 管子法、本生火焰法 影响火焰传播速度的因素 1.混气成分的影响
高热值是指 1m3 燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原 始温度，而其中的水蒸气以凝结水状态排出时所放出 的热量。
低热值是指 1m3 燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始 温度，但烟气中的水蒸气仍为蒸汽状态时所放出的热 量。 一般焦炉煤气的低热值大约为 16000—17000KJ/m3 天然气的低热值是 36000—46000 KJ/m3 液化石油气的低热值是 88000—120000KJ/m3 按 1KCAL=4.1868KJ 计算： 焦炉煤气的低热值约为 3800—4060KCal/m3 天然气的低热值是 8600—11000KCal/m3 液化石油气的低热值是 21000—286000KCal/m3 热值的计算 热值可以直接用热量计测定，也可以由各单一气体的 热值根据混合法则按下式进行计算：
销毁的数量，这个过程就称为不稳定的氧化反应过
程。
着火： 由稳定的氧化反应转变为不稳定的氧化反应而
引起燃烧的一瞬间。
支链着火：在一定条件下，由于活化中心浓度迅速增
燃气燃烧与应用总结归纳
燃气燃烧与应用总结归纳-2..第一章燃气的燃烧计算燃烧：气体燃料中的可燃成分（H2、 C m H n、CO 、 H 2S 等）在一定条件下与氧发生激烈的氧化作用，并产生大量的热和光的物理化学反应过程称为燃烧。
燃烧必须具备的条件：比例混合、具备一定的能量、具备反应时间热值 :1Nm3燃气完全燃烧所放出的热量称为该燃气的热值，单位是kJ/Nm3。
对于液化石油气也可用kJ/kg 。
3高热值是指 1m 燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，而其中的水蒸气以凝结水状态排出时所放出的热量。
3低热值是指 1m燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，但烟气中的水蒸气仍为蒸汽状态时所放出的热量。
3一般焦炉煤气的低热值大约为16000—17000KJ/m3天然气的低热值是36000—46000 KJ/m液化石油气的低热值是88000—120000KJ/m3按 1KCAL=4.1868KJ 计算：焦炉煤气的低热值约为 3800—4060KCal/m3天然气的低热值是 8600—11000KCal/m33液化石油气的低热值是21000—286000KCal/m热值可以直接用热量计测定，也可以由各单一气体的热值根据混合法则按下式进行计算：理论空气需要量每立方米 ( 或公斤 ) 燃气按燃烧反应计量方程式完全燃烧所需的空气量，单位为333m/m或 m/kg 。
它是燃气完全燃烧所需的最小空气量。
过剩空气系数 : 实际供给的空气量v 与理论空气需要量v0之比称为过剩空气系数。
α值的确定α值的大小取决于燃气燃烧方法及燃烧设备的运行工况。
工业设备α—— 1.05-1.20民用燃具α—— 1.30-1.80α值对热效率的影响α过大，炉膛温度降低，排烟热损失增加，热效率降低；α过小，燃料的化学热不能够充分发挥，热效率降低。
应该保证完全燃烧的条件下α接近于 1.3烟气量含有1m干燃气的湿燃气完全燃烧后的产物运行时过剩空气系数的确定计算目的：在控制燃烧过程中，需要检测燃烧过程中的过剩空气系数，防止过剩空气变化而引起的燃烧效率与热效率的降低。
燃气应用技术复习要点及答案
燃气应用技术第1章燃气燃烧（24）1、燃烧、热值、着火概念燃烧：气体中可燃组分在一定条件下与氧发生剧烈的、产生大量热、光的物理化学反应过程。
热值：是指标准单位体积的燃气在完全燃烧时所放出的全部热量，单位为 kJ/Nm3。
着火温度：定义：可燃气体在空气中能引起自燃的最低温度。
2、燃烧必备的条件一定的氧气——提供燃烧所需充足氧气，并与燃料充分混合接触一定的温度——有点火源、具有维持燃烧的条件、保证一个高温环境外将燃烧产物——烟气和灰及时排走。
一定的时间——混合、燃烧时间3、燃烧计算内容4、燃烧所需空气量的两种计算方法5、燃烧产生烟气量的两种计算方法①按燃气组分计算②按发热量近似计算6、燃烧温度、理论燃烧温度、实际燃烧温度概念燃烧温度是燃气燃烧时放出的热量加热烟气，使之能达到的温度，也称烟气温度。
7、了解焓温图8、燃烧反应机理9、火焰传播速度的定义、影响因素法向火焰传播速度Sn（燃烧速度）单位时间、单位火焰面积上所燃烧的可燃混合物体积①可燃混合物的性质：导热系数——越大-Sn也越大分子结构——越是不饱和的碳氢化合物-Sn越大②燃气浓度： Sn随燃气浓度的变化均呈“”形。
③初始温度：升高——Sn显著增大。
④压力：压力增大——CmHn与空气混合物的Sn减小⑤添加剂：可以增大或减小火焰传播速度。
⑥孔口直径d：d越小，Sn越小；当d＜dc，熄火。
10、火焰传播极限的定义、影响因素定义：能使火焰持续不断传播所必需的最高、最低燃气浓度，称为火焰传播浓度上、下限。
上下限之间的范围就是火焰传播浓度极限。
燃气所在环境组分：在纯氧中：极限范围扩大，加入惰气：极限范围缩小，含尘、水蒸气：极限范围改变。
混合物的温度、压力：提高，则极限范围扩大燃烧空间大小、形状、壁面材料：极限范围改变11、强化燃烧的方法预热燃气和空气、可以提高S n，从而提高燃烧温度、方法：烟气余热预热空气、部分高温烟气重新引回燃气、空气入口处加强气流紊动燃烧反应速度>>分子间的扩散混合速度——提高混合速度——极大提高燃烧速度。
燃气燃烧
第一章燃烧：燃气中的可燃成分在一定条件下与氧发生激烈的氧化作用并伴以发热发光的物理化学反应过程，称为燃烧。
燃烧必备条件：燃气中的可燃成分和空气按一定比例呈分子状态混合；破坏旧分子和生成新分子所需要的能量（可燃气体混合物具有一定的能量）；具有完成燃烧反应所需的时间。
高热值：是指燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，而其中的水蒸汽以凝结水状态排出时所放出的热量。
低热值：是指燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，但烟气中的水蒸汽仍为蒸汽状态时所放出的热量燃气燃烧反应方程式：第二章1、影响燃气燃烧反应速度的因素,结论:2、链反应的概念：有一些化学反应并非一部完成，而是由多部基元反应组成。
一环扣一环进行，经历链的生成、链的发展以及链的消亡几个过程，这种反应称为链反应。
链反应的基本原理：1.链的引发，即活化中心（原子,基,原子碎片）生成；2.链的传递，即进行基元反应；3.链的终止，即活化中心消亡。
可燃气体的燃烧均为链反应3、支链着火与热力着火区别:支链着火:由于系统的活化中心浓度的变化引起的着火.热力着火:由于系统的热力条件变化引起的着火4、画出支链反应与压力的关系图，说明产生上下限的原因：存在压力下限（B点）的原因：因为在B点以下（以左），系统的压力低，容器内反应物质浓度小，为数不多的活化中心很容易直接撞到器壁上消亡，链的中断几率大，所以反应速度就小。
另外根据质量作用定律其浓度小反应度也小，故此，存在压力下限（B点）。
存在压力上限（C点）的原因：当容器内的压力升高到一定程度后，容器内反应物质浓度变大，活化中心在气相中消亡数增大；即两个活化中心在第三体碰撞下消亡的数量加大，反应速度变为缓慢，故存在压力上限（C点）5、着火半岛：表明了支链着火与温度、压力之间的关系。
处于着火上下限之间的半岛形即为着火区，半岛以外不能着火。
6、支链反应速率与活化中心浓度的关系(定量讨论支链着火的条件)假设：W0--为外界能量的作用（分子热运动）而生成的初始活化中心浓度；（与活化中心浓度无关）W1- 为链分枝速度（与活化中心瞬时浓度有关）W2--为活化中心消亡的速度；（与活化中心瞬时浓度有关）（1）ϕ > 0时：反应自动加速，能自燃（链着火）；（2）ϕ< 0时：反应趋于一个极限值，反应速度极其缓慢，进行稳定的氧化反应，不能着火；（3）ϕ=0时：这一工况参数合乎稳定工况和不稳定工况的边界状态。
燃气燃烧与应用知识点
第一章燃气的燃烧计算燃烧：气体燃料中的可燃成分〔H2、 C m H n、CO 、 H2S 等〕在一定条件下与氧发生剧烈的氧化作用，并产生大量的热和光的物理化学反响过程称为燃烧。
燃烧必须具备的条件：比例混合、具备一定的能量、具备反响时间热值:1Nm3燃气完全燃烧所放出的热量称为该燃气的热值，单位是kJ/Nm3。
对于液化石油气也可用kJ/kg。
高热值是指1m3燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，而其中的水蒸气以凝结水状态排出时所放出的热量。
低热值是指1m3燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，但烟气中的水蒸气仍为蒸汽状态时所放出的热量。
一般焦炉煤气的低热值大约为16000—17000KJ/m3天然气的低热值是36000—46000 KJ/m3液化石油气的低热值是88000—120000KJ/m3按1KCAL=4.1868KJ 计算：焦炉煤气的低热值约为3800—4060KCal/m3天然气的低热值是8600—11000KCal/m3液化石油气的低热值是21000—286000KCal/m3热值的计算热值可以直接用热量计测定，也可以由各单一气体的热值根据混合法那么按下式进展计算：理论空气需要量每立方米(或公斤)燃气按燃烧反响计量方程式完全燃烧所需的空气量，单位为m3/m3或m3/kg。
它是燃气完全燃烧所需的最小空气量。
过剩空气系数:实际供应的空气量v与理论空气需要量v0之比称为过剩空气系数。
α值确实定α值的大小取决于燃气燃烧方法及燃烧设备的运行工况。
工业设备α——1.05-1.20民用燃具α——1.30-1.80α值对热效率的影响α过大，炉膛温度降低，排烟热损失增加，热效率降低；α过小，燃料的化学热不可以充分发挥，热效率降低。
应该保证完全燃烧的条件下α接近于1.烟气量含有1m3干燃气的湿燃气完全燃烧后的产物运行时过剩空气系数确实定计算目的：在控制燃烧过程中，需要检测燃烧过程中的过剩空气系数，防止过剩空气变化而引起的燃烧效率与热效率的降低。
燃烧燃气与应用一
CmHn m n O2 mCO 2 n H 2O H
4
2
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1Nm3燃气完全燃烧所放出的热量称为该燃气的热值，单位为千焦 每标准立方米。 燃气热值分为高热值和低热值。 高热值是指1Nm3燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度， 而其中的水蒸气以凝结水状态排出时所放出的热量。 低热值是指1Nm3燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度， 但其中的水蒸气仍为蒸汽状态时所放出的热量。 燃气的高热值与低热值的差值为水蒸气的气化潜热。 混合可燃气体的热值计算公式：
过剩空气系数的确定
过剩空气系数是实际空气量和理论空气量之比：
V V 1 V 0 V V 1 V V
式中V 过剩空气量（Nm3干空气/ Nm3干燃气）
（一）完全燃烧时过剩空气系数的确定
当完全燃烧时，过剩氧含量VO2可以按干烟气中自由氧的容积成分
O’2确定，即：VO
2
O2' 100
V
dr f
式中VR02-烟气中三原子气体的体积（可有燃气组分直接算出） V0H2O-烟气中水蒸气的体积（可由燃气组分与理论空气量V0算出） V0N2-烟气中氮气的体积（由燃气中N2含量与理论空气量V0计算
出）
当燃烧过程中的过剩空气系数α＞1时，实际空气量Vf为：
Vf Vf0 ( 1)V 0
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其中最经常见到的就是甲烷、 丙烷、丁烷、氢气等几种可 燃气体。
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第一节 燃气的热值
气体燃料中的可燃成分（碳氢化合物、氢气、 一氧化碳、 硫化氢等 ）在一定条件下与氧发生激烈的氧化作用，并产 生大量的热和光的物理化学反应过程称为燃烧。
燃烧必备的条件：燃气中的可燃成分和空气中的氧气需按 一定比例呈分子状态混合；参与反应的分子在碰撞时必须 具有破坏旧分子和生成新分子所需的能量；具有完成反应 所必须的时间。
沼气燃烧知识
第一章燃气的燃烧计算在检测燃气燃烧设备的烟气中的有害物质时，需要根燃烧：气体燃料中的可燃成分（H2、CmHn、CO 、H2S 据烟气样中氧含量或二氧化碳含量确定过剩空气系等）在一定条件下与氧发生激烈的氧化作用，并产生数，从而折算成过剩空气系数为1 的有害物含量。
大量的热和光的物理化学反应过程称为燃烧。
根据烟气中O2 含量计算过剩空气系数燃烧必须具备的条件：比例混合、具备一定的能量、20.9 a具备反应时间20.9 O 2 3 O2′---烟气样中的氧的容积成分热值:1Nm 燃气完全燃烧所放出的热量称为该燃气的热（2）根据烟气中CO2 含量计算过剩空气系数3值，单位是kJ/Nm 。
对于液化石油气也可用kJ/kg。
C O 2m 3 高热值是指1m 燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原a 始温度，而其中的水蒸气以凝结水状态排出时所放出C O 2的热量。
CO2m——当＝1 时，干燃烧产物中CO2 含量，；3 低热值是指1m 燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始CO2′——实际干燃烧产物中CO2 含量，。
温度，但烟气中的水蒸气仍为蒸汽状态时所放出的热 1.4 个燃烧温度定义及计算公式量。
热量计温度：一定比例的燃气和空气进入炉内燃烧，3一般焦炉煤气的低热值大约为16000—17000KJ/m 它们带入的热量包括两部分：其一是由燃气、空气带3天然气的低热值是36000—46000 KJ/m 入的物理热量燃气和空气的热焓；其二是燃气的化3液化石油气的低热值是88000—120000KJ/m 学热量热值。
如果燃烧过程在绝热条件下进行，这按1KCAL4.1868KJ 计算：两部分热量全部用于加热烟气本身，则烟气所能达到3焦炉煤气的低热值约为3800—4060KCal/m 的温度称为热量计温度。
3天然气的低热值是8600—11000KCal/m 燃烧热量温度：如果不计参加燃烧反应的燃气和空气3液化石油气的低热值是21000—286000KCal/m 的物理热，即ta＝tg＝o，并假设a ＝1．则所得的烟气热值的计算温度称为燃烧热量温度。
燃烧理论与技术大纲
燃烧理论与技术》课程教学大纲课程编号：08211011课程类别：专业基础课程授课对象：能源与动力工程、热能工程、工程热物理、建筑环境等专业开课学期：第6学期学分：3学分主讲教师：王俊琪等指定教材：同济大学、重庆建筑大学等编，《燃气燃烧与应用（第三版）》，中国建筑工业出版社，2005年教学目的：通过对该课程的学习，使学生掌握有关燃气燃烧的基本知识，学会相应的燃气燃烧的计算方法，能够利用化学反应动力学原理解释相关的燃烧现象及燃烧的速度，理解不同气流的混合原理和燃气燃烧火焰的传播机理及传播速度的测定方法，深刻认识燃气各种燃烧的方法，并能利用流体力学、化学反应动力学原理分析各种燃烧方法的机理。
在此基础上，进一步掌握各种不同种类的燃烧器原理、构造及其设计原理与方法，深入理解有关民用燃气用具、燃气工业炉窑的类型、结构，并能进行有关设计计算和热力计算。
第一章燃气的燃烧计算课时：1周，共3课时教学内容第一节燃气的热值一、燃烧及燃烧反应计量方程式燃烧的定义与条件；不同燃烧反应的计量方程式。
二、燃气热值的确定燃气低热值和高热值的定义及其计算方法；混合气体热值的计算。
第二节燃烧所需空气量一、理论空气需要量理论空气量的概念；理论空气量的精确计算方法和近似计算方法。
二、实际空气需要量实际空气量和过剩空气系数的概念；常用设备的过剩空气系数。
第三节完全燃烧产物的计算一、烟气量烟气的主要成分；按烟气组分计算的理论及实际烟气量；根据燃气的热值近似计算不同燃气的烟气量。
二、烟气的密度烟气密度的计算。
第四节运行时烟气中的CO含量和过剩空气系数一、烟气中CO含量的确定烟气中CO含量确定的方法及公式；燃气是否完全燃烧的判别式；工业中常用的RO2的计算方法。
二、过剩空气系数的确定完全燃烧和不完全燃烧时过剩空气系数的确定方法。
第五节燃气燃烧温度及焓温图一、燃烧温度的确定热量计温度和理论燃烧温度的概念及计算公式；影响理论燃烧温度的具体因素分析。
第1章 燃气的分类及其性质
• 为保证用气设备热负荷的稳定，所供燃气W波动范围不 超过5%
• 燃烧势CP （燃烧速度指数， Combustion Potential)：是 反映燃烧稳定状态的参数，即反映燃烧火焰产生 离焰、黄焰、回火和不完全燃烧的倾向性参数。
石油伴生气、凝析气田气、炼厂石油气 92~121 MJ/Nm3
CH4 60%，CO2 35% 21 MJ/Nm3
常规天然气根据来源分类
气田气（纯天然气） Natural gas ： CH4一般90%以上， C2H6,C3H8,CO2,H2S等 热值：34-36 MJ/Nm3
石油伴生气 Associated gas ： CH4含量80~90%， 热值42 MJ/Nm3
易燃易爆
1.1 燃气的分类及用途
• 按不同气源分类 • 按燃气的热值分类 • 按燃烧特性分类
一、按不同气源分类
燃气
天然气
常规天然气 非常规天然气
人工燃气
液化石油气 生物气(沼
气)
固体燃料干馏煤气 固体燃料气化煤气 油制气
焦炉、连续直立炭化炉、 立箱炉对煤进行干馏
压力气化煤气、水煤 气和发生炉煤气
高炉煤气（炼铁，CO N2， 3800~4200 kJ/Nm3 ）
根据燃气互换性的要求，当气源厂供给用户的燃气性质发 生改变时，置换气必须对基准气具有互换性，否则就不能 保证用户安全、满意和经济地用气。
可见，燃气互换性是对燃气生产单位提出的要求，它限制 了 燃气性质的任意改变。
按燃烧特性分类
• 影响燃烧特性的参数 —H S 燃烧速度(火焰传播速
度) H/ S
燃气燃烧理论基础燃气燃烧理论基础-V1
燃气燃烧理论基础燃气燃烧理论基础-V1燃气燃烧理论基础在现代社会中，燃气燃烧是极为普遍的现象，涉及的应用领域也十分广泛。
在此背景下，燃气燃烧理论成为了热力学、化学等学科中的一部分，其基础理论涉及到气体的热力学性质和化学反应动力学等方面。
本文将介绍燃气燃烧的基础理论。
第一部分：燃气的热力学性质1.1 燃气的物理性质燃气的物理性质包括密度、粘度、导热性等。
其中，密度与燃气的压力和温度密切相关。
随着温度的升高，燃气分子的平均动能增加，分子的有效半径增大，从而使密度降低。
同时，压力的升高会使得燃气分子之间的相互作用增强，引起分子的回旋运动增加，这也会导致燃气密度的增加。
粘度是指流体内部分子之间相互作用的抵抗。
在燃气中，粘度与温度密切相关，随着温度的升高，燃气分子的运动增快，分子间碰撞的三维弹性碰撞增加，分子间距离的均方根速度添加增加，从而导致粘度的下降。
导热性是指流体内部传递热量的物理性质。
在燃气中，热传递的速度与燃气的温度、密度和压力有关，燃气的导热性与热传导方式、燃气分子内部运动等因素也有关。
1.2 燃气的热力学性质燃气的热力学性质包括热容、热传导系数、等焓热容、等压热容等。
其中，热容是指物质在受到一定热量输入后产生的温度变化。
燃气的热容与气体的组成、温度密切相关。
温度升高，燃气分子的运动速度增加，热容度跟着增加；而在低温、高压下，燃气分子之间的相互作用增大，产生相互作用引起的热能变化趋势加强，燃气的热容度也相应提高。
热传导系数是指单位长度内热量传递的量。
燃气中的热传导系数主要受到温度和燃气分子间碰撞的影响。
在低温、高压下，燃气分子间的相互作用越强，热传导系数也会越小。
第二部分：燃气燃烧的基础理论2.1 燃烧反应的定义燃烧反应是指物质与氧气在一定温度和压力条件下进行的氧化性反应。
在燃烧反应中，氧气会与燃料反应，放出热能，同时产生焦炭、一氧化碳、二氧化碳、三氧化硫等化合物。
燃烧反应是现代工业生产和生活中不可缺少的反应类型之一。
燃气燃烧与应用_知识点
第一章燃气的燃烧计算燃烧：气体燃料中的可燃成分（H2、 C m H n、CO 、 H2S 等）在一定条件下与氧发生激烈的氧化作用，并产生大量的热和光的物理化学反应过程称为燃烧。
燃烧必须具备的条件：比例混合、具备一定的能量、具备反应时间热值:1Nm3燃气完全燃烧所放出的热量称为该燃气的热值，单位是kJ/Nm3。
对于液化石油气也可用kJ/kg。
高热值是指1m3燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，而其中的水蒸气以凝结水状态排出时所放出的热量。
低热值是指1m3燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，但烟气中的水蒸气仍为蒸汽状态时所放出的热量。
一般焦炉煤气的低热值大约为16000—17000KJ/m3天然气的低热值是36000—46000 KJ/m3液化石油气的低热值是88000—120000KJ/m3按1KCAL=4.1868KJ 计算：焦炉煤气的低热值约为3800—4060KCal/m3天然气的低热值是8600—11000KCal/m3液化石油气的低热值是21000—286000KCal/m3热值的计算热值可以直接用热量计测定，也可以由各单一气体的热值根据混合法则按下式进行计算：理论空气需要量每立方米(或公斤)燃气按燃烧反应计量方程式完全燃烧所需的空气量，单位为m3/m3或m3/kg。
它是燃气完全燃烧所需的最小空气量。
过剩空气系数:实际供给的空气量v与理论空气需要量v0之比称为过剩空气系数。
α值的确定α值的大小取决于燃气燃烧方法及燃烧设备的运行工况。
工业设备α——1.05-1.20民用燃具α——1.30-1.80α值对热效率的影响α过大，炉膛温度降低，排烟热损失增加，热效率降低；α过小，燃料的化学热不能够充分发挥，热效率降低。
应该保证完全燃烧的条件下α接近于1.烟气量含有1m3干燃气的湿燃气完全燃烧后的产物运行时过剩空气系数的确定计算目的：在控制燃烧过程中，需要检测燃烧过程中的过剩空气系数，防止过剩空气变化而引起的燃烧效率与热效率的降低。
燃气安全使用培训内容
第1章 燃气使用概述 第2章 燃气安全知识 第3章 燃气安全检查 第4章 燃气危险与安全防范 第5章 燃气事故处理案例分析 第6章 总结与展望
目录
01
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04
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● 01
第一章 燃气使用概述
● 04
第4章 燃气危险与安全防范
01
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03
04
燃气泄漏的危害
燃气泄漏可能导致严重后果，如爆炸、中毒等对人身 安全和财产造成巨大威胁。因此，学员在日常生活中 应提高对燃气泄漏的警惕性，及时采取应对措施，以 确保家庭和公共安全。
燃气安全防范措施
01 02 03 04
注意通风
定期检查燃气设施
储存燃气安全
见再
意见建议收集
收集学员意见
提供意见反馈渠道 综合分析意见内容
1
提出建议
改进建议和优化方案 关注学员需求
2
3
4
感谢致辞
感谢所有参与本次燃气安全使用培训的学员和组织者， 您们的热情参与和支持是我们工作的动力和责任。展 望未来，我们期待与您合作，共同促进燃气安全工作 的发展，为社会安全做出更大的贡献。
谢谢观看！
不乱动燃气管道
保持通风良好，避免燃 气积聚
保障设施完好，防止事故发 生
避免燃气泄露或遭到损坏
避免燃气泄漏，确保使用 安全
燃气事故处理流程
报警
第一时间拨打应急电话报警
1
撤离
急救
提供必要的急救措施，如人工 呼吸、心肺复苏等
3
隔离
燃气燃烧理论基础燃气燃烧理论基础4064
H =ΣHi ri = H1 r1+ H2 r2+… … +Hn rn 4. 理想气体状态方程
PV = RT
P/ρ = RT
V — 比容（Nm3/kg ） ρ — 密度
R — 通用气体常数，8.31J/（Mol﹒K）
燃气基础知识
燃气基础知识
二、城市燃气的分类
1. 燃烧特性参数
华白数W：与燃烧热负荷有关的参数
第五章 大气式燃烧器
2. 混合管
使得燃气与空气充分混合，速度场、温度场、浓度场均匀分布。 渐缩管有利于速度场均匀分布，不利于温度场、浓度场均匀分布； 渐扩管反之。 混合管取圆柱形，长度 =（1-3）dt
3. 扩压管
截面扩大，混合气速度降低，使气体的部分动压变为静压，提高压 力，混合均匀。扩压管张角6 ～8°。
在燃气-空气混合气中 1. 浓度确定时，仅在一定的温度、压力条件下，才能着火； 2. 在一定的温度（压力）条件下，燃气与空气的比例在一定
的范围内火焰才能传播； 3. 能使火焰持续不断传播所必须的最低（高）燃气浓度，称
为火焰传播浓度下（上）限。
第三章 燃气燃烧的火焰传播
单一燃气的爆炸极限
燃气名称 氢
口琴式燃烧器
平板式多孔红外燃烧器
第五章 大气式燃烧器
第五章 大气式燃烧器
二、大气式燃烧器的特点和应用范围 优点：
1. 火焰短，火力强，燃烧温度高； 2. 可用于不同燃气，燃烧较安全、环保，热效率高，CO含量低； 3. 可用低压燃气，空气靠燃气引射，具有自调性，煤气空气按比例
调节； 4. 适用性强，可满足各种工艺需要。
2— 脱火曲线 (气流速度上限) 4— 回火曲线 (气流速度下限) 1— 光焰曲线，α过小时,由于
第01章-燃气的燃烧计算
实际烟气量：V f =VRO2 +VH2O +VN2 +VO2
24
第三节 完全燃烧产物的计算
（二）按燃气热值近似计算
1.理论烟气量
V
0 f
=0.239Hl 1000
+a
天然气，a = 2 石油伴生气，a = 2.2 液化石油气，a = 4.5
习题
第三节 完全燃烧产物的计算
=15989kJ/ Nm3
H
w l
=
Hldr
0.833 0.833+dg
=15989 0.833 =15753kJ / Nm3 0.833+0.0125
28
第三节 完全燃烧产物的计算
（二）理论空气需要量 1.按组分计算
= 3.86Nm3 /Nm3
2.按低热值计算
V0 =
0.26 Hl -0.25 =
体积比为： 氮气/氧气 = 79/21 = 3.76
14
第二节 燃烧所需空气量
（一）单一可燃气体理论空气需要量
（1）氢燃烧反应的理论空气需要量： H2+(0.5O2+0.5×3.76N2 )=H2O+0.5×3.76N2
1Nm3H2燃烧所需空气量为：0.5+0.5×3.76=2.38Nm3 （2）碳氢化合物的理论空气需要量：
28
第三节 完全燃烧产物的计算
（二）理论空气需要量 1.按组分计算
= 3.86Nm3 /Nm3
2.按低热值计算
0.26
V0 =
Hl -0.25 =
0.26
×15753-0.25 = 3.85Nm3 /Nm3
1000
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水蒸气体积
n V 0.01 H C H H S 120(d V d ) 2 m n 2 g 0 a 2 N2体积
0 H 2O
0 VN 0.01N 2 0.79V0 2
理论烟气总体积
0 0 V f0 VRO2 VH V N2 2O
0 f
对热值<12.6MJ/Nm3燃气：
0.173H l V 1 1000
0 f
27
2）实际烟气量——有过量空气（含O2）
过量空气的体积
V V0 (a 1)V0
实际烟气量=理论烟气量+过量空气
V f V f0 0.21(a 1)V0 0.79(a 1)V0 120d a (a 1)V0 V f0 1.0161 (a 1)V0 Nm3/Nm3
21:79
20
2）需理论空气量V0
理论空气量：1Nm3燃气完全燃烧，且无过剩氧 存在时所需的空气量；Nm3空气/Nm3燃气。 ①按组分计算
n n Cm H n (m )O2 mCO2 H 2 O 4 2
n 1 : (m ) 4
1 1 3 H 2 O2 H 2 O CO O2 CO2 H 2 S O2 SO 2 H 2 O 2 2 2
1 : 0.5
1 : 0.5
1 : 1.5
21
标态下燃气燃烧所需的理论空气量
1 n V0 0.5H 2 0.5CO (m )Cm H n 1.5H 2 S O2 21 4
②按热值计算——燃气的发热量越高，燃烧所 需理论空气量也越多
V0 0.268 Hl 1000 V0 0.24 Hh 1000
8
3）应用特点
① 清洁、安全：含杂质极少，燃烧完全，污染小； 不含CO等有害物质 ② 高效、经济：比人工煤气节约建设投资；热值 高、热利用率较高，且目前价格较低。 ③ 易于运输和储存 ④ 用途广泛：广泛应用于化工、发电、工业和城 市商业、民用等各个方面，在发电和工业方面的 效益特别突出。 ⑤ 资源较为丰富：我国的资源较丰富，但开发利 用程度较低。
9
1.1.2 人工燃气
1）分类
干馏煤气：
煤在隔绝空气的情况下干 馏得到的副产品；可作为城市气源。 炼焦时的副产品。主要由H2和CH4构成，并有少 量CO、CO2、N2、O2和其他烃类；其低发热值为 18MJ/Nm3，密度为0.4～0.5kg/Nm3。主要作燃 料和化工原料。
10
焦炉煤气：
城市有机工业废水、垃圾及酒厂、柠檬酸厂等工业也产 生大量的沼气。
用途：沼气燃气发电机组所产生的余热可以制热水、蒸
汽、冷冻水，组成热电冷三联供系统——能源利用率达 到80%。
意义：充分利用生物能源，而且有利于环保，发酵后的
残余物可作优质有机肥料，因而在广大农村和城市工厂 发展生物制气是很有意义的。
每层气体都相继经历加热、着火、燃烧
物质发生极迅速的物化反应，产生高温、高压而 来不及泄出引起的爆炸。 以亚音速传播的爆炸
爆燃
36
火焰传播速度
法向火焰传播速度Sn（燃烧速度） 单位时间、单位火焰面积上所燃烧的可燃混合物体积。
37
影响Sn的因素
①可燃混合物的性质： 导热系数——越大-Sn也越大 分子结构——越是不饱和的碳氢化合物-Sn越大 ②燃气浓度： Sn随燃气浓度的变化均呈“ ③初始温度： 升高——Sn显著增大。 ④压力： 压力增大——CmHn与空气混合物的Sn减小 ”形。
dபைடு நூலகம்
熄 火 距 离
强制点火：高温点火源加
热、着火、燃烧——最小点 火能 城市 燃气 与天 然气 最小 点火 能的 比较
35
点火能与电极间距 的关系曲线
最 小 点 火 能
熄火距离
1.3.3 燃烧的火馅传播
火焰传播方式 正常：
局部 点燃
极薄 焰面
加热临近 混合物
新焰 面
焰面 移动
燃烧 扩展
爆炸
23
1.2.4 燃烧生成的烟气量计算
1）理论烟气量
理论烟气量：当只供给理论空气量Vo时，燃气完 全燃烧后产生的烟气，Nm3烟气／Nm3干燃气 理论烟气成分：CO2、SO2、水蒸汽 、 N2四种气 体。
24
①按燃气组分计算
n n C m H n (m )O2 mCO 2 H 2 O Q 4 2
4）烟气焓温图（实际烟气的） 烟气和空气的焓
1m3干燃气燃烧所生成的烟气及所需的理论空气量在 等压条件下从0℃加热到对应温度所需要的热量， kJ/Nm3干燃气。
实际与理论烟气焓值的关系
I f I ( 1)I f (t f , )
0 f 0 a
32
焓温图
If（ kJ/Nm3干燃气）
物理热 化学热 烟气 排热 散热 不完全燃 烧热损失 分 解 热
30
I g I a H l I f Q 2 Q3 Q 4
1Nm3干燃气完全燃烧生成烟气的焓
I f (VRO2 cRO2 VN2 cN2 VH2OcH2O VO2 cO2 )t f C f t f
一定的氧气——提供燃烧所需充足氧气，并与
燃料充分混合接触
一定的点火源 一定的（维持燃烧）条件
保证一个高温环境外 将燃烧产物（烟气和灰）及时排走。
19
一定的时间——混合、燃烧时间
1.2.3 燃烧所需的空气量
1）假设：
燃气、空气和烟气所含有的各种组成气体， 包括水蒸汽在内均认为是理想气体，在标 准状态下1kmol的体积是22.4Nm3； 空气只是氧和氮的混合气体，其体积比为
热值单位： kJ/m3干燃气
22
3）需实际空气量V
过量空气系数α 为燃气在炉内尽可能燃烧完全，实际送入 炉内的空气量V>理论空气量V0。
V 过量空气系数： a 1 V0
过量空气量=实际空气量-理论空气量 所需实际空气量： V aV
0
α控制量：工业燃具中，一般在1.05~1.20； 民用燃具中，一般在1.3~1.8。
高炉煤气：炼铁时的副产品，主要成分是CO和H2， 热值约4MJ/m3。一般用作焦炉加热。 气化煤气：煤加入水蒸气反应产生的煤气。产物 是H2和CO。不能单独作为城市气源。 油制气：是石油加工的副产品。实质是重油等在 高温下裂解。其组成与热值和焦炉煤气接近，可 作化工原料、城市气源。 煤的地下气化技术：是对地下煤层就地进行气化 的工艺过程。其成分主要有CO、N2、CO2，还有少 量CH4和H2S。
0.0161 (a 1)V0
实际干烟气体积
28
3）烟气密度
标准状况下烟气的密度计算：
f
dr g 1.293V0 (d g Vd a )
Vf
29
1.2.5 燃气燃烧温度 1）燃烧温度定义
是燃气燃烧时放出的热量加热烟气，使之能达 到的温度，也称烟气温度。
2）燃烧温度计算（完全燃烧） 热平衡— I I H I Q Q Q g a l f 2 3 4
1 : m : n 2
1 1 3 H 2 O2 H 2 O CO O2 CO2 H 2 S O2 SO 2 H 2 O 2 2 2
1
:
1
1
:
1
1
:
1: 1
25
三原子（CO2、SO2）气体体积
VRO2 VCO2 VSO 2 0.01mCm H n CO CO2 H 2 S
实际烟气温度
tf I g I a Hl (Q2 Q3 Q4 ) Cf
平均定压容积比 热，kJ/m3﹒k
理论烟气温度
tth I g I a H l Q4 Cf
μ :高温系数
工业炉窑——0.65~0.85 稳定燃烧的炉子——0.9
31
实际烟气温度
t act tth
燃气应用技术
山东农业大学水土学院
燃气应用技术
第1章 第2章 第3章 第4章 第5章 第6章 第7章
燃气燃烧 燃气燃烧器 民用燃气用具 燃气锅炉 燃气工业炉 燃气空调 燃气汽车
2
教材及参考文献
《燃气应用技术》，花景新编，化工出版社； 《燃气供应》，詹淑慧编，建工出版社； 《燃气燃烧与应用》（第三版），建工出版社； 《燃气燃烧与燃烧装置》，刘蓉编，机工出版 社 《城镇燃气设计规范》GB50028—2006。
α =3.5 α =1.0 tf
33
1.3 燃气燃烧过程
1.3.1 燃烧反应机理
自由基 游离基 = 活化中心 稳定分子
碰撞、反应 很小能量
新活化中心
碰撞 反应
特点：
稳定分子 连锁反应
机理复杂 需能量 产生各种中间活性产物(活化中心） 一步步完成
34
1.3.2 点火
自燃点火：
无外来火源，靠自热或 外热而发生燃烧的现象。 电极
煤层气：在成煤过程中形成并聚集在合适构造中， 成分为CH4，少量的CO2，热值在40 MJ/m3； 矿井气：煤层气在矿井空间与空气的混合气体， 成分为CH4、N2、O2 、CO2，热值在12-20 MJ/m3；