空气需要量以及燃烧产物生成量

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• 工业上生成和使用的人造气体燃料有哪些？
• 炼铁产生的高炉煤气 • 炼焦产生的焦炉煤气 • 转炉炼钢产生的转炉煤气 • 煤气化产生的发生炉煤气 • 重油大分子量碳氢化合物分解产生的重油
裂化气
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• 具有毒性的煤气成分有哪些？
第四章 空气需要量和燃烧 产物生成量
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• 气体燃料有什么优点？
• 气体燃料的燃烧过程最容易控制，也最容 易实现自动调节
• 气体燃料可以进行高温预热，因此可以用 低热值燃料来获得较高的燃烧温度，有利 于节约燃料，降低能耗
• 气体燃料在冶金工业的燃料平衡中占有重 要地位。
• 常将焦炉煤气与高炉煤气或发生炉煤气配比 成混合煤气(发热量约8000kJ/m3)
• 转炉煤气发热量比配比的混合煤气的略低 (7000kJ/m3左右)
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燃烧计算
• 确定单位数量燃料燃烧所需要的氧化剂(空 气或氧气)的数量
• 确定燃烧产物的数量 • 确定燃烧产物的成分 • 确定燃烧温度 • 确定燃烧完全程度
(CO %V)VVtCotOal mCVO to/taalir mCO/aVirtotal 310.2100k65kg/gm /m 3 3 0.002% 49
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• 发生炉煤气有哪几种？
• 根据气化剂和气化过程的不同，将发生炉 煤气分为三种
– 空气发生炉煤气，空气为气化剂（气化温度高、 热量低）
• 硫元素的燃烧，方程式和质量关系
• S ＋ O2 ＝ SO2 • 32 32 64 （kg） • 1 1 2 （kg）
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每公斤燃料需要的氧气量
• 需要的氧气质ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ为
• G0,O2 = (8C/3 + 8H – O + S) /100 （kg）
• 需要的氧气体积
• 先计算氧气的密度，按标准状态计算 • 密度 = 32 / 22.4 = 1.429 (kg/m3)，因此 • L0,O2 = (8C/3 + 8H – O + S) /100 /1.429 (m3)
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• 气体燃料的发热量如何确定？ • （1）由容克式量热计直接测定 • （2）按各成分气体发热量之和计算，查附
表3获得各成分气体的发热量
QgC% OQCO C4 H %QCH 4 H2%QH2 ......
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• 我国车间允许的最高CO浓度为 30mg/m3， 20oC时对应允许的体积浓度是多少？（空 气在20oC时密度1.205kg/m3）
• 干成分的数值比湿成分的数值大 • 换算关系如下：
100 (X%d )(X%w )10(0 H 2O )w
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• 已知50oC时饱和蒸汽为1234Pa，平衡状 态空气中的水蒸气含量是多少？
• 水蒸气体积百分数如下
H 2O % P P 0 s 1.011 2133 504 1.1 2% 8
(O2%m )
mO2 mO2 mN2
MO2 NO2
MO2 NO2 MN2 NN2
MO2 VO2
MO2 (O2%V)
MO2 VO2 MN2 VN2 MO2 (O2%V) MN2 (N2%V)
3221% 23.3% 3221%2879%
( N 2 % m M ) O 2 ( O M 2 % N 2 V ( N M 2 % N ) 2 V ( N 2 % ) V 3 ) 2 2 2 % 7 1 2 8 % 7 9 8 % 9 7 .7 % 6
• 碳元素的燃烧，方程式和质量关系
• C ＋ O2 ＝ CO2 • 12 32 44 （kg） • 1 8/3 11/3 （kg）
• 氢元素的燃烧，方程式和质量关系
• 4H ＋ O2 ＝ 2H2O • 4 32 36 （kg） • 1 8 9 （kg）
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各成分的燃烧计算
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计算的作用
• 要设计炉子的燃烧装置和鼓风系统，就必 须知道为保证一定热负荷（燃料消耗量） 所应供给的空气量
• 而设计排烟系统，就必须知道燃烧产物 （或烟气）的生成量、成分和密度
• 在进行炉内热交换、压力、温度等的热工 计算、热工测试或热工分析时也需要进行 供给空气量和燃烧产物生成量、成分和密 度的计算
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固体和液体燃料理论空气量的计算
• 固体和液体燃料的成分表示法，质量百分比 含量
• C％＋H％＋O％＋N％＋S％＋A％＋W％＝ 100％
• 按照化学反应质量守恒的原则，列出各成分 完全燃烧的反应方程式。依据方程式计算各 物质的量
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各成分的燃烧计算
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燃烧计算中的干空气
• 仅由氧气和氮气组成 • 体积百分比氧气为21％，氮气为79％ • 氧气、氮气的摩尔体积相同（在标准状态下
为22.4L/mol） • 质量百分比氧气为23.3%，氮气为76.7％
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由体积百分比确定质量百分比
• 已知干空气中体积百分比氧气21％，氮气79％， 如何确定质量百分比
– 水煤气，水蒸气为气化剂（热量高，但制造工 艺和设备要求复杂）
– 混合发生炉煤气，空气中加入适量水蒸气为气 化剂（避免上两种的缺点，最常用），也简称 发生炉煤气
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• 高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气、发生炉
煤气的发热量对比情况如何？
• 高炉煤气的发热量最低(4000kJ/m3左右)， 发生炉煤气其次(6000kJ/m3左右) ，焦炉煤 气发热量最大(16000kJ/m3左右)
• 有：硫化氢(H2S)、氰化氢(氰氢酸HCN)、 二氧化硫(SO2)、一氧化碳(CO)、氨气 (NH3)、苯(C6H6)
• 硫化氢(H2S)体积百分数达0.1~0.2可短时间 内置人死亡，一氧化碳(CO)体积百分数达 0.5~1.0可短时间内置人死亡
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• 煤气中的各气体其干成分数值大还是湿成 分数值大？湿成分如何换算成干成分？