燃料燃烧计算

第三章 燃料及燃烧过程

3-2 燃料燃烧计算

一、燃料燃烧计算的内容及目的

（一）计算内容：①空气需要量 ②烟气生成量 ③烟气成分 ④燃烧温度 （二）目的：通过对以上内容的计算，以便正确地进行窑炉的设计和对运行中的窑炉进行正确的调节。

二、燃烧计算的基本概念 （一）完全燃烧与不完全燃烧。

1、完全燃烧：燃料中可燃成分与完全化合，生成不可再燃烧的产物。

2、不完全燃烧：

化学不完全燃烧：产物存在气态可燃物。 物理不完全燃烧：产物中存在固态可燃物。 （二）过剩空气系数 1、过剩空气系数的概念

а=V a /V 0a

2、影响过剩空气系数的因素：

1）燃料种类：气、液、固体燃料，а值不同； 2）燃料加工状态：煤的细度、燃油的雾化粘度。 3）燃烧设备的构造及操作方法。 3、火焰的气氛：

①氧化焰：а>1，燃烧产物中有过剩氧气。 ②中性焰：а=1

③还原焰：а<1，燃烧产物中含还原性气体（CO 、H 2）

三、空气需要量、烟气生成量及烟气成分、密度的计算

（一）固体、液体燃料：

基准：计算时，一般以1kg 或100kg 燃料为基准，求其燃烧时空气需要量、烟气生成量。

方法：按燃烧反映方程式，算得氧气需要量及燃烧产量，然后相加，即可得空气需要量与烟气生成量。

1、理论空气量计算： 1）理论需氧量： V 0O2=

12ar C +4ar H +32ar S －32

ar O

(Nm 3/kgr)

2）理论空气量：V 0a =

1004.22（12ar C +4ar H +32ar S －32

ar O ）21100

=0.089C ar +0.267H ar +0.033(S ar -O ar ) (Nm 3/kgr)

2、实际空气量计算： V a =а×V o a

3、理论烟气生成量的计算：V 0L =V CO2+V H2O +V SO2+V N2

=

1004.22 (12ar C +2ar H +18ar M +32ar S +28

ar

N )×V o a +0.79V o a =0.01865C ar +0.112H ar +0.01243M ar +0.0068S ar +0.008N ar +0.79V o a

4、实际烟气生成量的计算： 1）а>1时，V L = V 0L +(а-1)×V o a

2）а<1时，在工程上进上近似认为其燃烧产物中只含有CO 一种可燃气体。 因为：2CO+O 2=2CO 2，因此，每缺少一个分子的O 2，烟气中就减少两个分子的CO 2，而生成两个分子的CO ，顾总烟气体积只少了相应减少的空气中的氮气部分。

V L = V 0L -(1 -а) V o a ×

100

79

5、烟气的组成及密度计算： 1）烟气百分组成： CO 2=L

CO V V 2

×100%, H 2O=L O H V V 2×100%

SO 2=

L SO V V 2×100%, N 2=L

N V V

2×100% O 2=L O V V 2×100% 2)烟气密度：

ρ=（44CO 2+18H 2O+64SO 2+28N 2+32O 2）/（22.4*100） (kg/Nm 3)

或：ρ=L

a ar V V A 0

293.11001

1α+-

(kg/Nm 3)

（二）气体燃料 1、理论空气量

V 02

O =[21CO+21H 2+2CH 4+(m+4n )C m H n +23H 2S-O 2]×100

1

V a 0= V 0

2

O ×21

100

2、实际空气需要量：V a =а×V a o

3、理论烟气生成量： V L o =V CO2+V H2O +V N2+V SO2 (N m 3/N m 3)

4、实际烟气生成量及烟气组成计算：

当а>1时， V L =V L o +(а-1)V a o (N m 3/N m 3)

当а<1时， V L =аV L o +(1-а) (N m 3/N m 3) 5、烟气的密度： ρ=L

a g V V 0

293.1αρ+ ( kg/N m 3)

(三) 燃烧的近似计算法：

在缺乏元素分析数据时，可由燃料的工业分析数据计算其发热量，由发热量计量理论空气量及理论烟气量，再由空气系数进一步计算出。

1、固体燃料：

V a 0=0.241Q net,ar /1000+0.5 (N m 3/kg-r) V a =а×V a 0

V L 0=0.213Q net,ar /1000+1.65 (N m 3/kg-r)

V L = V L 0+(а-1)×V a 0 2、重油：

V a 0=0.203Q net,ar /1000+2.0 (N m 3/kg-r) V L 0=0.265Q net,ar /1000 (N m 3/kg-r)

3、发生炉煤气：

当Q net ，ar <12560kJ/Nm 3

时: 1000

209.00

net

a Q V =

a

a V V α=

()

33

/)1(11000

173.0Nm Nm

V Q V a

net -++=

α

当Q net ，ar >12560kJ/Nm 3

时:()

33

/25.01000

26.0Nm Nm

Q V net

a -=

()

33

/)1(25.01000

272.0Nm Nm

V Q V a

net -++=

α

4、天然气： ()33

/02

.01000

264.0Nm Nm Q V net

a +=

()33

/)1(02.11000

264.0Nm Nm

V Q V a

net -++=

α

四、根据烟气成分计算过剩空气系数

1、固体或液体燃料：

其燃料中含氮很少，烟气中氮可以为全部从空气引入。根据烟气中氮与氧的含量，可以计算空气过剩系数。

α=

a V Va =量理论空气用量中引入的实际空气用量中引入的22N N