燃料燃烧及热平衡计算参考
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燃料燃烧及热平衡计算参考
3.1 城市煤气的燃料计算
3.1.1 燃料成分
表2.2 城市煤气成分（%）[2]
成分 CO 2 CO CH 4 C 2H 6 H 2 O 2 N 2 合计 含量
10
5
22
5
46
2
10
100
3.1.2 城市煤气燃烧的计算 1、助燃空气消耗量[2]
（1）理论空气需要量
Lo=21O O 0.5H H 3.5C CH 20.5CO 2
2624-++⨯+ Nm 3/Nm 3 (3.1)
(3.1)式中：CO 、CH 4 、 C 2H 6 、 H 2 、 O 2——每100Nm 3湿气体燃料中各成分的体积含量（Nm 3）。则
Lo=21
2465.055.322255.0-⨯+⨯+⨯+⨯
= 4.143 Nm 3/Nm 3
（2）实际空气需要量
L n =nL 0, Nm 3/Nm 3 (3.2)
(1.2)式中：n ——空气消耗系数，气体燃料通常n=1.05 1.1 现在n 取1.05，则
L n =1.05×4.143=4.35 Nm 3/Nm 3
（3）实际湿空气需要量 L n
湿
=（1+0.00124
2H O
g 干）
L n
，
Nm 3/Nm 3
（3.3） 则
L n 湿=（1+0.00124×18.9）×4.35=4.452 Nm 3/Nm 3 2、天然气燃烧产物生成量 （1）燃烧产物中单一成分生成量
CO)H 2C CH (CO 0.01
V 6242CO 2+++⨯=’
(3.4)
2
O V 0.21(=⨯′0n-1)L
(3.5) 2
2n N V (N 79L )0.01=+⨯′
(3.6)
)L 0.124g H H 3C (2CH 0.01V n 干
O H 2624O H 22+++⨯=
(3.7)
式中CO 、CH 4 、 C 2H 6 、 H 2 ——每100Nm 3湿气体燃料中各成分的体积含量。 则
0.475)5222(100.01V 2CO =+⨯++⨯= Nm 3/Nm 3 4.4131)(1.050.21V 2O ⨯-⨯==0.046 Nm 3/Nm 3
01.0)35.47910(V 2N ⨯⨯+==3.54 Nm 3/Nm 3
4.35)18.90.124465322(20.01V O H 2⨯⨯++⨯+⨯⨯==1.152 Nm 3/Nm 3
（2）燃烧产物总生成量
实际燃烧产物量
V n = V CO2+V O2+V N2+V H2O Nm 3/Nm 3 (3.8) 则
V n =0.47+0.046+3.54+1.152=5.208 Nm 3/Nm 3 理论燃烧产物量
V 0=V n -（n -1）L O (3.9) V 0=5.208-（1.05-1）×4.143=5.0 Nm 3/Nm 3 (3) 燃料燃烧产物成分[2]
%100V V CO n
CO 22⨯=
(3.10)
%100V V O n O 22⨯=
(3.11)
%100V V N n
N 22⨯=
(3.12)
100%V V O H n
O H 22⨯=
(3.13)
则
9%%1005.2080.47
CO 2=⨯=
0.8%%1005.2080.046O 2=⨯=
68%%1005.2083.54
N 2=⨯=
22.2%100%5.2081.152
O H 2=⨯= 3.1.3 天然气燃烧产物密度的计算[3] 已知天然气燃烧产物的成分，则：
ρ烟=
100
22.432O 28N O 18H 44CO 2
222⨯+++，kg/Nm 3
(3.14)
式中：CO 2、H 2O 、N 2、O 2——每100Nm 3燃烧产物中各成分的体积含量
ρ烟=
217.110022.40.8
32682822.218944=⨯⨯+⨯+⨯+⨯ Nm 3/Nm 3 3.1.4 天然气发热量计算 高发热量
Q 高=39842CH 4+70351C 2H 6+12745H 2+12636CO （kJ/Nm 3
（3.15）
低发热量
Q 低= 35902CH 4+64397C 2H 6+10786H 2+12636CO (kJ/ Nm 3)
（3.16）
式中：CH 4、C 2H 6、 H 2、CO ——分别为天然气中可燃气体的体积分数（%）。 则
Q 高=39842×0.22+70351×0.05+12745×0.46+12636×0.05=18777kJ/Nm 3 Q 低=35902×0.22+64397×0.05+10786×0.46+12636×0.05=16710kJ/ Nm 3 3.1.5 天然气理论燃烧温度的计算
n 1
Q t V C =
低理
（3.17）
式中：t 理——理论燃烧温度（℃）
Q 低——低发热量(kcal/ Nm 3)，Q 低=16710kJ/ Nm 3 V n ——燃烧产物生成量（Nm 3/Nm 3）, V n =5.208Nm 3/Nm 3
C 1——燃烧产物的平均比热[KJ/(Nm 3 •℃)]。估计理论燃烧温度在1900℃
左右，查表[3]取C 1=1.59 kJl/(Nm 3 •℃
则
201859
.1208.516710
t =⨯=理℃
3.2 加热阶段的热平衡计算
采用热平衡计算法, 热平衡方程式：
Q 收1＝Q 支1
（3.18）
3.2.1 热收入项目
天然气燃烧的化学热Q 烧
Q 烧=BQ 低
(3.19)
式中:B 1——熔化室燃料的消耗量(Nm 3/h) [8] 3.2.2 热量支出项目 1、加热工件的有效热量
是物料所吸收的热量Q 料，用下式计算【4】 【5】：
Q 料=G （t 料-t 初）C 料
(3.20)
式中:G ——物料的重量（kg/h ）,炉子加热能力为G=15×18×13=3510 kg/h.
t 料——被加热物料的出炉温度（℃ ）， 查表得t 料=160℃， t 初——被加热物料的进炉温度（℃ ），为室温，则t 初=20℃ C 料——物料的平均热容量,kJ/(kg •℃) 查表得C 料=0.88 kJ /(kg •℃) 则
Q 料=3510×（160-20）×0.88=432432 kJ/40min