煤气燃烧计算
燃气燃烧时耗氧量计算
燃气燃烧所需空气量及燃烧产物燃气的燃烧计算，是按照燃气中可燃成分与氧进行化学反应的反应方程式，根据物质平衡和热量平衡的原理，来确定燃烧反应的诸参数，包括：燃烧所需要的空气量、燃烧产物的生成量及成分、燃烧完全程度、燃烧温度和烟气焓。
这些参数是燃气燃烧设备设计、热工管理必要的数据，也是评定生产操作、提高热效率、进行传热和空气动力计算不可缺少的依据。
考虑到燃气、空气和燃烧产物各组成所处的状态，可以相当精确地把它们当作理想气体来处理。
所以，燃烧计算中气体的体积都按标准状态(0℃、101325Pa)计算，其摩尔体积均为22．4L，计算基准可以用1m3的湿燃气，也可以用1m3干燃气。
必须注意的是，后者还要带入所含的饱和水汽量，这就是大多数场合下所使用的基准——含有1m3干燃气的湿燃气。
确定燃气燃烧所需空气量和燃烧产物量，属于燃烧计算的物料平衡的内容。
一、空气需要量(一)理论空气需要量V0V0是指1m3燃气按燃烧反应方程式完全燃烧所需要供给的空气量，m3空气／m3干燃气，它是燃气完全燃烧所需的最小空气量。
V0的计算方法为，先按照燃烧反应方程式和燃烧计算的氧化剂条件(假设干空气体积仅由21％的氧和79％的氮组成)，确定燃烧所需的理论氧气量，然后换算成理论空气需要量。
从单一可燃气体着手。
例如，CO的燃烧反应方程式，连同随氧带入的氮，可表示为CO+0．502+3．76×0．5N2=C02+1．88N2上式表明，1m3的C0完全燃烧，理论需氧量为0．5m3，随氧带入的氮量为1．8 8m3，相当的理论空气需要量是0．5/0．21=2.38m3。
对气态重碳氢化合物C m H n，燃烧反应方程式为C m H n+(m+n/4)O2+3．76(m+n/4)N2=mC02+ (n／2)H20+3．76(m+n／4)N2 (1—1)也清楚地表明，1m3的C m H n完全燃烧，需要(m+n／4)m3的理论氧，同时带入3．76(m+n／4)m3的氮，故理论空气需要量为(m+n／4)／0．21=4．76(m+n／4)m3。
燃料及燃烧2 燃烧计算及燃烧理论
Va0 VO0 2
100 8.9Car 26.7 H ar 3.3( Sar Oar )(Nm3 / kg) 21
洛阳理工学院
材料工程基础
②气体燃料
院系：材料科学与工程系
教师：罗伟
可燃组成有CO2、 CO、H2、CH4、CmHn、H2S、H2O、N2、O2(体积百 分含量）
0 百分含量，VO 和 VO0分别为生成RO2和H2O的需氧量（ /m3） 2 2
0 0 (VO2 RO2 VO2 H 2 O ) O2
V
0 O2
RO2 V H 2 O
0 O2
令k
0 0 VO2 RO2 VO2 H 2O
RO2
K：单位燃料燃烧时的理论需氧量 与该烟气中RO2百分含量的比值。 组成变动不大的同种燃料的k值近 似为常数。列于表。
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材料工程基础
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教师：罗伟
第三节
燃烧计算
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材料工程基础
院系：材料科学与工程系
教师：罗伟
在设计窑炉时（设计计算） 1、已知燃料的组成及燃烧条件， 2、需计算单位质量（或体积）燃料燃烧所需的空气量、烟气 生成量、烟气组成及燃烧温度 3、以确定空气管道、烟道、烟囱及燃烧室的尺寸，选择风机 型号。
CO2=
VCO2 0 V
0
×100（%）
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材料工程基础
② 气体燃料
院系：材料科学与工程系
教师：罗伟
可燃组成有CO2、CO、H2、CH4、CmHn、H2S、H2O、N2、O2(体积百 分含量）
CO + 1/2O2 → CO2 CO2 H2 + 1/2O2 → H2O CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O CmHn +(m+n/4)O2→ m CO2 + n/2 H2O 1Nm3 H2生成 1 Nm3 HO2 …… ...... 1Nm3 CO 生成 1 Nm3
燃料及燃烧
理论燃烧产物量
（二）实际空气需求量和实际燃烧产物量的计算 实际空气需要量 实际燃烧产物量 （三）燃烧产物成分和密度的计算 1.燃烧产物成分 用
烟煤 ：烟煤比褐煤炭化更完全，水分和挥发分进一步减少，固体碳 增加。低发热量较高；一般都在23000~29300千焦/千克。 作冶金炉燃料时，主要考虑的指标是：挥发分和发热量；灰分 含量及其熔点；含硫量；煤的粒度大小。 分类：长焰煤、气煤、肥煤、结焦煤、瘦煤。 无烟煤 ：无烟煤是炭化程度最完全的煤，其中挥发分很少。无烟煤 挥发分少，燃烧时火焰很短，故在冶金生产中很少使用。焦炭缺乏 时，可用无烟煤暂代。
②氢（H）： H 2 1 O2 H 2O(汽) 119915( KJ / Kg )
③氧（O）：有害元素 ④氮（N）：惰性物质
1 C O2 CO 10258( KJ / Kg ) 2
2
⑤硫（S）：有害杂质。S
O2 SO2 409930 KJ
存在形式：有机硫，黄铁矿硫硫酸盐 ⑥水分（W）：有害成分。水分来源：外部水、吸附水、结晶水。 ⑦灰分（A）：
2.焦炭 要求：①化学成分 ②机械强度
③块度
④灰分 ⑤反应能力 3.粉煤 将块煤或碎煤磨至0.05~0.07毫米的粒度称为粉煤。
任务2 燃烧计算
一 概述 1.完全燃烧与不完全燃烧 燃料中的可燃物全部与氧发生充分的化学反应，生成不能 燃烧的产物，叫完全燃烧。 燃料的不完全燃烧存在两种情况： ①化学性不完全燃烧：燃烧时燃料中的可燃物质没有得到足 够的氧，或者与氧接触不良，因而燃烧产物中还含有一部分 能燃烧的可燃物被排走，这种现象叫化学不完全燃烧。 ②机械不完全燃烧：燃料中的部分可燃成分未参加燃烧反应 就损失掉的那部分。如灰渣裹走的煤，炉栅漏下的煤，管道 漏掉的重油或煤气。
焦炉煤气燃烧计算
1m³的焦炉煤气燃烧后产生多少m³的烟气焦炉煤气的组成如下表所示：气体二氧化碳氧气氢气一氧化碳甲烷苯氮气量% 4.0 0.40 54.7 3.6 27 3 7.35 由反应式可以看出，①C6H6+（15/2）O2 = 6CO2+3H2O1 7.5 6 30.030.225 0.18 0.09②CO +0.5 O2= CO21 0.5 10.036 0.018 0.036③CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O1 2 1 20.270.54 0.27 0.54④H2 + 0.5 O2 = H2O1 0.5 10.547 0.2735 0.547⑤CO20.04⑥O20.004⑦N20.0735则反应后产生的CO2 量=①+②+③+④+⑤= 0.18+0.036+0.27+0.04=0.526燃烧过程需要氧气的量=①+②+③+④-⑥=0.225+0.018+0.54+0.2735-0.004=1.05251、若取空气过剩系数取1.4，则需要空气量= 1.4×1.0525÷0.21=7.01进入空气量里含有的氮气量= 7.01×0.79=6.22进入空气量里剩余的氧气量= 7.01×0.21-1.0525=0.245则，焦炉煤气燃烧后产生的烟气的成分为：CO2，O2，N2 H2O 各成分的体积为：0.526 0.245 6.22+0.0735 1.177 则1m³的焦炉煤气产生的烟气量为：6.22+0.0735+0.526+0.245+1.177=8.232m³2、若取空气过剩系数取1.2，则需要空气量= 1.2×1.0525÷0.21=6.01进入空气量里含有的氮气量= 6.014×0.79=4.751进入空气量里剩余的氧气量= 6.014×0.21-1.0525=0.2104则，焦炉煤气燃烧后产生的烟气的成分为：CO2，O2，N2各成分的体积为：0.526 0.2104 4.751+0.073则1m³的焦炉煤气产生的烟气量为：4.751+0.0735+0.526+0.2104=5.56m³。
炼焦工段工艺计算
2.4 加热用煤气相关计算所选焦炉煤气组成见表2-4 。
表 2-4 焦炉煤气组成， %C2H4(80%)0.6 7.0 25.0 2.0 59.0 4.0 C6H6(20%)(1)干煤气热值煤气中可燃成分的低热值（ kJ / m3）为：CO —12730，H 2—10840， CH 4—35840， C m H n—71170则煤气的低热值为：(2)干煤气密度=0.458kg / m3式中MW i——煤气中某成分的分子量；i——煤气中某成分的体积， %。
(3)湿煤气组成焦炉煤气温度为 31.2℃时，1 m3干煤气所含水汽量为0.0464m3 / m3，则湿煤气中氢气含量为：(H2)S0.59156.38% %0.0464其它气体计算与上相同，计算结果如下：CH 4：23.89% ，CO： 6.69% ， C m H n：1.91% ， CO2：2.29% ， N 2： 3.82% O2：0.57% ， H 2O ：4.64%(4)湿煤气热值(5)湿煤气密度2.5 煤气燃烧计算以 1 m3干煤气燃烧计算(1)理论空气需要量理论需氧量为：=0.01[0.5 (59+7.0)+2 25+3 2 0.8+=0.902m3 / m3式中CO，CH4，O2⋯⋯分别为煤气中该成分的体积，%。
理论空气需要量为：L o100O L1000.902 4.2952 m 3/ m 32121(2)实际干空气需要量L g L O 1.2 4.2952 5.1542 m3/ m3式中——空气过剩系数，暂取为 1.2。
(3)实际湿空气需要量L g L g [1 ( M 5 )空 ] 5.1542 （1 0.0464） 5.3934 m3/ m3式中M 5空——由表 6-2[1]第五项查取的空气中含饱和水汽量，m3/ m 3。
(4)废气量和废气组成完全燃烧时，废气中只有CO2， H 2O ， N 2和过剩空气中带入的O2，故废气中各成分的量为：=0.01(2.4+0.7+25+2 2 0.8+6 20.2)=0.4 m3 / m3=1.4196 m3 / m3VN20.01N20.79L g0.01 580.79 5.1542 4.1118 m3 / m3VO2021L g O L 0.21 5.15420.9020.1804m3/ m 3式中CO，CH4，O2⋯⋯分别为煤气中该成分的体积，%。
煤气热值计算
燃气热值燃烧一定体积或质量的燃气所能放出的热量称为燃气的发热量，也称为燃气的热值。
其常用单位有千卡/标准立方米（kcal/Nm3）、千焦耳/标准立方米（KJ/Nm3）或兆卡/标准立方米（Mcal/Nm3）、兆焦耳/标准立方米（MJ/Nm3），以兆焦耳/标准立方米（MJ/Nm3）最为常用。
目录1、燃气热值▪简介▪常用单位▪分类2、热值小知识▪卡路里和焦耳的换算▪热值比较▪热值公式3、煤气热值计算1、燃气热值简介燃烧一定体积或质量的燃气完全燃烧所能放出的热量称为燃气的发热量，也称为燃气的热值。
完全燃烧是指燃烧产物为二氧化碳和水等不能再进行燃烧的稳定物质。
常用单位其常用单位:有千卡/标准立方米（kcal/Nm3）、千焦耳/标准立方米（KJ/Nm3）或兆卡/标准立方米（Mcal/Nm3）、兆焦耳/标准立方米（MJ/Nm3），以兆焦耳/标准立方米（MJ/Nm3）最为常用。
分类燃气热值分为高位热值和低位热值：1）高位热值是指规定量的气体完全燃烧，所生成的水蒸汽完全冷凝成水而释放出的热量。
2）低位热值是指规定量的气体完全燃烧，燃烧产物的温度与天燃气初始温度相同，所生成的水蒸汽保持气相，而释放出的热量。
燃气的高、低位热值通常相差为10%左右。
燃气燃烧时要产生水蒸气，这些水蒸气要冷却到燃烧前的燃气温度时，不但要放出温差间的热量，而且要放出水蒸气的冷凝热，所以，高位热值减去水蒸气的冷凝热就是低位热值。
在实际燃烧时，水蒸气并没有冷凝，冷凝热得不到利用，这是影响通过实验的形式测定热值的重要因素。
日本和大多数北美国家习惯于使用燃气的高位热值，我国和大多数欧洲国家习惯于用低位热值。
燃气热值理论上可以用于所有的可燃气体，但实际上更多地用于人工煤气、天然气和管道液化石油气领域，是城市燃气分析中的重要指标。
随着西气东输工程的快速拓展，燃气热值指标也正在成为重要的民生指标。
2、热值小知识卡路里和焦耳的换算1卡（cal）=4.1868焦耳（J）1大卡=4186.75焦耳（J）1大卡=1000卡=4200焦耳=0.0042兆焦。
各种煤气的参数计算实例
各种煤气参数计算实例高炉煤气1、高炉煤气高炉煤气1．1高炉煤气的低发热值Q d（kJ/Nm3）★ 高炉煤气的成份：CO CO2 C m Hn O2 CH4 H2 N2 H2O 合计干成分% 26 17.4 0.2 0.4 0.4 2.6 53 -- 100湿成分% 25.04 16.76 0.19 0.39 0.39 2.5 51.03 3.7 100 ★ 高炉煤气低发热值Q dQ d=126.5×25.04+108.1×2.5+359.6×0.39+650×0.19=3701（kJ/Nm3）甲方提供的参数为800～850（kcal/Nm3）,与提供的燃气成分有差别,考虑到生产余量,本次实际计算取值为3550（kJ/Nm3）。
1.2高炉煤气燃烧和空气需求量L（kJ/Nm3）所按提供的成份计算,再用热值验算。
L0=0.0476×[0.5×25.04＋0.5×2.5＋2×0.39＋3.5×0.19－0.39]=0.71 Nm3 /Nm3(理论值) 验算值：L0’=0.19×3701/1000=0.703 Nm3/ Nm3较符合；L0取值0.71 Nm3 /Nm3а取值：1.03～1.05(过剩系数),考虑到蓄热式燃烧的核心为贫氧燃烧,则а取下限较好!1.3高炉煤气燃烧生成的烟气量V(Nm3 /Nm3)所按提供的成份计算,再用低热值验算其合理性。
V=Vco 2＋V`N 2＋V`H 2O ＋V O 2＋V SO 2 (16.76＋25.04＋0.39＋2×0.19)÷100＋ 0.79×1.03×0.71＋0.51＋ (2.5＋2×0.39＋3×0.19＋3.7)÷100=1.59 Nm 3/ Nm 3验算值：V 0=1.03×0.733＋0.97－0.03×10003701=1.60 Nm 3/ Nm 3很符合则V 取1.60 Nm 3/Nm31.4高炉煤气燃烧的理论燃烧温度t 0(℃)设为冷空气设为冷空气、、冷煤气时的t 0 t 0= y k k r r d C V L t C t C Q ..2++=57.103.159.13704××=1430℃2、焦炉煤气2.1焦炉煤气的低发热值Q d （kJ/Nm 3）★ 焦炉煤气的成份：CO CO 2 C m Hn O 2 CH 4 H 2 N 2 H 2O 合计 干成分%83.62.2120.559.15.6--100 湿成分% 7.71 3.45 2.12 0.96 19.74 56.91 5.39 3.71100★ 焦炉煤气低发热值Q dQ d =126.5×7.71+650×2.12+359.6×19.74+108.1×56.91=15603（kJ/Nm 3） 甲方提供的参数为4000～4200（kcal/Nm 3）,与提供的燃气成分有差别,考虑到生产余量,本次实际计算取值为15610（kJ/Nm 3）。
煤气热值计算
燃气热值燃烧一定体积或质量的燃气所能放出的热量称为燃气的发热量，也称为燃气的热值。
其常用单位有千卡/标准立方米（kcal/Nm3）、千焦耳/标准立方米（KJ/Nm3）或兆卡/标准立方米（Mcal/Nm3）、兆焦耳/标准立方米（MJ/Nm3），以兆焦耳/标准立方米（MJ/Nm3）最为常用。
目录1、燃气热值▪简介▪常用单位▪分类2、热值小知识▪卡路里和焦耳的换算▪热值比较▪热值公式3、煤气热值计算1、燃气热值简介燃烧一定体积或质量的燃气完全燃烧所能放出的热量称为燃气的发热量，也称为燃气的热值。
完全燃烧是指燃烧产物为二氧化碳和水等不能再进行燃烧的稳定物质。
常用单位其常用单位:有千卡/标准立方米（kcal/Nm3）、千焦耳/标准立方米（KJ/Nm3）或兆卡/标准立方米（Mcal/Nm3）、兆焦耳/标准立方米（MJ/Nm3），以兆焦耳/标准立方米（MJ/Nm3）最为常用。
分类燃气热值分为高位热值和低位热值：1）高位热值是指规定量的气体完全燃烧，所生成的水蒸汽完全冷凝成水而释放出的热量。
2）低位热值是指规定量的气体完全燃烧，燃烧产物的温度与天燃气初始温度相同，所生成的水蒸汽保持气相，而释放出的热量。
燃气的高、低位热值通常相差为10%左右。
燃气燃烧时要产生水蒸气，这些水蒸气要冷却到燃烧前的燃气温度时，不但要放出温差间的热量，而且要放出水蒸气的冷凝热，所以，高位热值减去水蒸气的冷凝热就是低位热值。
在实际燃烧时，水蒸气并没有冷凝，冷凝热得不到利用，这是影响通过实验的形式测定热值的重要因素。
日本和大多数北美国家习惯于使用燃气的高位热值，我国和大多数欧洲国家习惯于用低位热值。
燃气热值理论上可以用于所有的可燃气体，但实际上更多地用于人工煤气、天然气和管道液化石油气领域，是城市燃气分析中的重要指标。
随着西气东输工程的快速拓展，燃气热值指标也正在成为重要的民生指标。
2、热值小知识卡路里和焦耳的换算1卡（cal）=4.1868焦耳（J） 1大卡=4186.75焦耳（J）1大卡=1000卡=4200焦耳=0.0042兆焦。
燃气供应工程 第9章 燃气燃烧基本理论
tth 是燃气燃烧过程控制的一个重要指标，它表明某种 燃气在一定条件下燃烧，其烟气所能达到的最高温度。
4、实际燃烧温度tact：
实际燃烧温度与理论燃烧温度的差值随工艺过程 和炉窑结构的不同而不同，很难精确计算出来。经验 公式为：
tact tth
μ—高温系数。对一般工业炉窑可取0.65～0.85，无焰 燃烧器的火道可取0.9。
干空气中N 2与O2 的容积比为：
yN2 : yO2 79: 21 3.76
燃气燃烧所需的理论空气量为： 1 n V0 0.5H 2 0.5CO (m )Cm H n 1.5H 2 S O2 0.21 4
一般情况下，燃气的热值越高，燃烧所需的理论 空气量越多，还可用以下近似公式进行估算： 对于天然气和LPG：
三、燃气燃烧的火焰传播
（一）火焰的传播方式：
正常的火焰传播 爆炸 爆燃
燃气在工业与民用燃烧设备中的燃烧过程都属于 正常的火焰传播过程,在工业中常见的是紊流状态下 的火焰传播。
（二）火焰传播速度Sn：
当管径大到一定程度时，管壁散热对火焰传播速 度的影响消失，这时火焰传播速度走近于一最大值， 该最大值称为法向火焰传播速度Sn。
二、燃气热值的确定：
1、定义：1 m 3燃气完全燃烧后所放出的全部热量。 2、燃气热值的计算： ①直接用实验方法测定；
②用各单一气体的热值根据混合法则计算。
H H1 y1 H 2 y2 H n yn
三、燃烧所需空气量：
（一）理论空气需要量：
3 按燃烧反应计量方程式，1 m（或 1kg）燃气完全 燃烧所需的空气量，是实现燃气完全燃烧所需要的最 小空气量。单位为： m3 / m3干燃气或 m3 / kg
煤气燃烧计算
一、煤气完全燃烧计算1、燃料部分3（热效应数值摘自《工业炉设计手册 第2版》P89-90，在《炼铁设计参考资料》P782也有）各种煤气成分列表如下：（成分如有变动，请相应调整）所选煤气成分列表如下： 1.3053kg/Nm 3您选择的是高炉煤气，其低位发热值Qd==3208.62kJ/Nm 3折合成千卡Q d =766.36kcal/Nm 3或Qd=766.36kcal/Nm3÷1.3053kg/Nm3=587.13=10805kJ/Nm3×2.30%+12650kJ/Nm3×23.40%+35960kJ/Nm3×0.00%+59813kJ/Nm3×0.00%+86939kJ/Nm3×0.00%+90485kJ/Nm3×0.000%+117875kJ/Nm3×0.000煤气燃烧计算则所选煤气分子当量=2×2.300%+28×23.400%+16×0.000%+28×0.000%+42×0.000%+44×14.600%+28×54.700%+18×5.00%+32×0.000%+44×0.000%+58×0.000%=则所选煤气29.2380kg/kmol÷22.4Nm3/kmol=3208.62kJ/Nm3÷4.1868kJ/kcal=2、完全燃烧计算表设有 1.000Nm3高炉煤气完全燃烧空气系数α= 1.500完全燃烧（α=1.500）计算表3、完全燃烧实际理论燃烧温度计算实际理论燃烧温度t li 计算公式如下：式中，t li ：为计算的实际理论燃烧温度，℃V、c：实际燃烧产物体积及产物平均比热容，单位分别是：Nm 3，kJ/(Nm 3·℃)Q：煤气发热量，kJV r 、c r 、t r ：煤气的体积、平均比热和温度，单位分别是：Nm 3，kJ/(Nm 3·℃)，℃V a 、c a 、t a ：助燃空气的体积、平均比热和温度，单位分别是：Nm 3，kJ/(Nm 3·℃)，℃n%：燃烧室热效率，这里设定n%=100%⑴煤气平均比热计算注：将涉及到的单一气体平均比热计算公式列如下：单位：kJ/（Nm 3·℃）（参见《炼铁设计参考资料》P776～778，《高炉炼铁工艺及计算》成兰伯主编 P524～526也有）根据以上列表计算可得，这样的煤气完全燃烧时理论需氧量、理论空气量、理论烟气量以及空气过剩系数α=1.500时的实际空气量和实际烟气量如下：()%r r r a a a li Q V c t V c t n t Vc++⨯=2326(0.386160.22100.081810) 4.1868626.9CO c t t t --=+⨯-⨯⨯（<℃）2273.1[(0.71428308.38lg153.4)] 4.186820001000CO t c t t t +=--÷⨯（<℃）23(0.31410.0424110) 4.1868626.9O c t t -=+⨯⨯（<℃）2273.1[(0.42143113.07lg 55.74)] 4.186830001000O t c t t t +=--÷⨯（<℃）2326(0.31030.0124100.0178610) 4.1868626.9N CO c t t t --=+⨯+⨯⨯、、空气（<℃）2273.1[(0.41844148.33lg 65.28)] 4.186830001000N CO t c t t t +=--÷⨯、、空气（<℃）3(0.355350.031710) 4.1868100c t t -=+⨯⨯H2O(气)（<℃）31(0.35010.0578100.26) 4.1868526.9c t t t-=+⨯+⨯⨯H2O(气)（<℃）273.11000[(0.68973850.63lg117.298.6)] 4.186830001000273.1t c t t t t +=---÷⨯+H2O(气)（<℃）首先设定煤气温度t r =20℃煤气的平均比热c要根据烃类比热计算,烃类平均比热表如下：（单位：kJ/(Nm 3·℃)）（参考自《硅酸盐工业热工基础》P240 表4-14）按照插入法计算,20℃时各种烃类平均比热计算结果如下，计算结果在下列相应温度区间列出273.11000[(0.68973850.63lg117.298.6)] 4.186830001000273.1t c t t t t +=---÷⨯+H2O(气)（<℃）2326(0.31120.00375100.010410) 4.1868726.9H c t t t --=-⨯+⨯⨯（<℃）2273.11000[(0.4652585.93lg111.60.6)] 4.186830001000273.1H t c t t t t +=---÷⨯+（<℃）43(0.36860.3310) 4.1868726.9CH c t t -=+⨯⨯（<℃）4273.1[(1.20533822.37lg477.1)] 4.186811001000CH t c t t t +=--÷⨯（<℃）按照上表计算的20℃时各种烃类平均比热，来计算煤气的平均比热：3所以煤气平均比热cr=c H2H 2+c CO CO+c CH4CH 4+c C2H4C 2H 4+c C3H6C 3H 6+c CO2CO 2+c N2N 2+c H2O H 2O+c O2O 2+c C3H8C 3H 8+c C4H10C 4H 10==1.3587kJ/(Nm 3·℃)⑵实际理论燃烧温度计算由于温度小于2000℃，下表按照插入法计算的CO2的平均比热值略过，不能使用 1.6399实际理论燃烧温度t li =（Q＋V r c r t r ＋V a c a t a ）n%/（Vc）=-151.28=[(3208.62kJ（煤气发热量）+23.87kJ（空气物理热）+27.17kJ（煤气物理热）]×100%（燃烧室热效率）÷[1.789Nm3/Nm3煤气×1.000Nm3煤气×1.6399kJ ℃)]==1110.85℃废气平均比热=2.2912kJ/Nm3·℃×21.24%+1.7821kJ/Nm3·℃×4.08%+1.4438kJ/Nm3·℃×71.09%+1.5097kJ/Nm3·℃×3.59%=（上表中2000～2500℃CO 2的平均比热值参考自《燃料与燃烧》P268=1.3026kJ/Nm3.℃×2.30%+1.3002kJ/Nm3.℃×23.40%+1.5709kJ/Nm3.℃×0.00%+1.7940kJ/Nm3.℃×0.00%+2.2432kJ/Nm3.℃×0.00%+1.6351kJ/Nm3.℃×14.60%+1.3002kJ/Nm3.℃×54.70%+1.4904kJ/Nm3.℃×5.00%+1.3186kJ/Nm3.℃×0.00%+3.9238kJ/Nm3.℃×0.000%+4.3160kJ/Nm3.℃×0.000%=29.238 0.000%=kcal/kg）（参见《炼铁设计参考资料》P776～778，《高炉炼铁工艺及计算》成兰伯主编 P524～526也有）α=1.500时的实际空气量和实际烟气量如下：2273.1[(0.71428308.38lg153.4)] 4.186820001000CO t c t t t +=--÷⨯（<℃）2273.1[(0.42143113.07lg 55.74)] 4.186830001000O t c t t t +=--÷⨯（<℃）2273.1[(0.41844148.33lg 65.28)] 4.186830001000N CO t c t t t +=--÷⨯、、空气（<℃）31(0.35010.0578100.26) 4.1868526.9c t t t-=+⨯+⨯⨯H2O(气)（<℃）43(0.36860.3310) 4.1868726.9CH c t t -=+⨯⨯（<℃）4273.1[(1.20533822.37lg477.1)] 4.186811001000CH t c t t t +=--÷⨯（<℃）kJ/(Nm 3·℃)kJ/(Nm 3·℃)399kJ/(Nm3·2的平均比热值参考自《燃料与燃烧》P268）值插入法计算。
煤气燃烧的理论燃烧温度计算
100.00
1.050
100m³煤气需要的空气
2999.00
61.84
合计
18 22
1 0.93
0 2 56.69
46.74857143
2.94
150.31
100.00
热量
比例
kJ
%
299900
84.70
25523
7.21
28669
8.10
354093
100.00
烟气温度
℃
1509
BFG
3
0
H2
60 H2＋1/2O2→H2O
30
0
CH4 煤气燃 O2 烧计算 H2O
24 CH4＋2O2→CO2+2H2O 0 2 H2O→H2O
48
0
0
0
0
N2
4 N2→N2
0
0
C2H6
2 C2H6＋3.5O2→
7
当b=1.0时空气带入 2CO +3H O
88.00
0
过剩空气带入
35.20
35.20
生成物总量/m³
气体比 热a
Cp=at+b b
CH4 0.00109
1.58
CO2 0.00025 1.882
H2O 0.00023
1.476
H2 0.00007
1.268
煤气成
CH4
CO2
H2O
H2
份与发 % 热量计 Q(θ),kJ/m³
算 Q,kJ
0.31 35881 111.23
180785
0
0.00
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燃料燃烧及热平衡计算参考
燃料燃烧及热平衡计算参考城市煤气的燃料计算燃料成分表 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10522546210100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 22624-++⨯+ Nm 3/Nm 3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=212465.055.322255.0-⨯+⨯+⨯+⨯= Nm 3/Nm 32实际空气需要量L n =nL 0, Nm 3/Nm 3式中：n ——空气消耗系数,气体燃料通常n=现在n 取,则L n =×= Nm 3/Nm 3（3）实际湿空气需要量L n 湿=1+2H O g 干L n ,Nm 3/Nm 3则L n 湿=1+××= 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 0.01V 6242CO 2+++⨯=’2O V 0.21(=⨯′0n-1)L22n N V (N 79L )0.01=+⨯′)L 0.124g H H 3C (2CH 0.01V n 干O H 2624O H 22+++⨯=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 ⨯-⨯== Nm 3/Nm 3 01.0)35.47910(V 2N ⨯⨯+== Nm 3/Nm 34.35)18.90.124465322(20.01V O H 2⨯⨯++⨯+⨯⨯== Nm 3/Nm 32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则V n =+++= Nm 3/Nm 3 理论燃烧产物量V 0=V n -n -1L OV 0=--×= Nm 3/Nm 3 3 燃料燃烧产物成分2%100V V CO nCO 22⨯=%100V V O n O 22⨯=%100V V N nN 22⨯=100%V V O H nO H 22⨯=则9%%1005.2080.47CO 2=⨯=0.8%%1005.2080.046O 2=⨯=68%%1005.2083.54N 2=⨯=22.2%100%5.2081.152O H 2=⨯=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=10022.432O 28N O 18H 44CO 2222⨯+++,kg/Nm 3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= 217.110022.40.832682822.218944=⨯⨯+⨯+⨯+⨯ Nm 3/Nm 3天然气发热量计算 高发热量Q 高=39842CH 4+70351C 2H 6+12745H 2+12636COkJ/Nm 3低发热量Q 低= 35902CH 4+64397C 2H 6+10786H 2+12636CO kJ/ Nm 3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×+70351×+12745×+12636×=18777kJ/Nm 3 Q 低=35902×+64397×+10786×+12636×=16710kJ/ Nm 3 天然气理论燃烧温度的计算n 1Q t V C =低理式中：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 =Nm 3C 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= kJl/Nm 3 •℃则201859.1208.516710t =⨯=理℃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热收入项目天然气燃烧的化学热Q烧Q烧=BQ低式中:B1——熔化室燃料的消耗量Nm3/h 8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,用下式计算4 5：料Q料=Gt料-t初C料式中: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= kJ /kg •℃则Q料=3510×160-20×=432432 kJ/40min2、加热辅助工具的有效热Q料筐的吸热辅=G辅×t辅－t初Q辅G——辅助工具的重量kg/h , G=200×15=300 0 kgC料——物料的平均热容量,kJ/kg •℃查表得C料= kJ /kg •℃则Q=3000×160-20×=188160 KJ/40min辅3、通过炉体的散热损失Q散11炉墙平均面积炉墙面积包括外表面面积和内表面面积;简化计算可得：F外墙=+××2= m2F内墙=+××2= m2F 墙均 = F 外墙+ F 内墙÷2=+÷2= m 2 2炉底平均面积炉底面积包括外底面面积和内底面面积;简化计算可得：F 底均=×+×÷2= m 23炉顶平均面积由于炉子是规则的长方形,故炉底和炉顶近似看做相等的面积,故 F 顶均=F 底均= m 2计算炉墙散热损失：根据经验,参照生产中应用的同类炉子,本炉子炉墙所用材料及厚度如下选用： 外层为不锈钢钢板：s 4=6mm,λ4=m•℃钢板是外壳,厚度较薄,计算炉体散热损失时,最外层温度计算到炉衬材料的最外层,钢板不计算在内;以下都是这样; 内层也采用不锈钢板：s 1=,λ1=m•℃炉衬材料：第二层为硅酸铝耐火纤维,s 2=100mm, λ2=m•℃ 第三层硅钙板,s 3=75mm, λ3=+×10-3 tW /m•℃炉墙结构如下图：图 时效炉炉墙结构图计算炉墙散热,根据下式：1n 1ni i 1i it t Q s F +=-=λ∑散首先,炉内温度达到250℃才可以满足要求,因为炉膛内壁为不锈钢板,导热极好,可以计算可以忽略;第二层耐火纤维内侧温度为t 2=250℃;我们假定界面上的温度及炉壳温度,3t ′=135℃,4t ′=60℃,则耐火纤维的平均温度s2t 均=250+135/2=℃,硅钙板的平均温度 s3t 均=135+60/2=℃,则2λ= W /m•℃3λ=××10-3 ×= W /m•℃当炉壳温度为60℃,室温t a =20℃时,查表得∑α= W/m 2•℃ ①求热流②验算交界面上的温度3t 、4t083.01.04.95250t 2223⨯-=-=λs qt = ℃ ∆=%4.013506.135135t '33'3=-=-t t 〈5%,满足设计要求; ③计算炉壳温度t 17.270667.01.04.9506.135t t 33345=⨯-=-==λs qt ℃t 5=℃〈60℃,满足满足炉壳表面平均温度≤60℃的要求;④计算炉墙散热损失Q 墙散=q •F 墙均=×=10058W=36207 KJ/40min 计算炉底散热损失：根据经验,参照生产中应用的同类炉子,本炉子炉底和炉顶结构和炉墙类似,它们的热流密度平均综合起来计算;通过查表得知炉顶炉底的综合传热系数为：=∑顶α W/m 2.℃, =∑底α W/m 2.℃Q 顶底=∑顶α+∑底α÷2= W/m 2.℃ 则炉底和炉顶的散热量为 Q 顶底= q 1×F 底均+F 顶均23322a 295.4W/m12.1710.06670.0750.0830.120250α1λs λs t t q =++-=++-=∑=×+=5029 W =12069KJ/40min 通过炉体的散热量为Q 散= Q 顶底+Q 墙散=36207+12069=48276 KJ/40min 4、废烟气带走的热量Q 烟Q 烟=BV n t 烟c 烟式中：V n ——实际燃烧产物量N Nm 3/Nm 3,前面计算得V n = N Nm 3/Nm 3 t 烟——出炉废烟气温度℃, t 烟=160℃c 烟——出炉烟气的平均比热容,查表得c 烟= kJ/Nm 3•℃则Q 烟=B ××160×=1183B5、炉子的蓄热Q 蓄炉体的蓄热可分为三部分,金属的蓄热Q 金、耐火纤维毡的蓄热Q 耐、和硅钙板、蓄热Q 板;查表可知：金属的比热容C 金= KJ/Kg.℃ 耐火纤维毡的比热容C 耐= KJ/Kg.℃ 硅钙板的比热容C 板= KJ/Kg.℃ Q=GC 金t 均-t o则Q 金=435708 KJ/40min Q 耐=110565 KJ/40min Q 板=166725 KJ/40min Q 蓄=Q 金+Q 耐+Q 板=435708+110565+166725=712998 KJ/40min 6、燃料漏失引起的热损失Q 漏Q 漏=BKQ 低式中：K ——燃料漏失的百分数,对于气体燃料,指经储气器和气管漏气,取K=1% 则Q 漏=B ×1%×16710=7、燃料不完全燃烧的热损失Q 不在有焰燃烧炉中,废烟气中通常含有未燃烧的可燃气体,对于城市煤气,它的不完全燃烧的热损失用下式：Q 不=BV n bQ 低式中b 为不完全燃烧气体的百分比,取2%;Q不=B××2%×16710=1740B8、其它热损失Q它例如炉子计算内外表面积时,实际炉子比计算中的要复杂,表面积要比计算的大,这部分还有能量损失;等还有其它的损失;其它热损失约为上述热损失之和的5% 7%,取7%,故Q它=Q料+Q辅+Q散+Q蓄+Q烟+Q漏+Q不根据热量的收支平衡,由公式,可从中求出每小时的平均燃料消耗量B;Q烧=Q料+Q辅+Q散+Q蓄+Q烟+Q漏+Q不+Q它代入前面计算数值得16710B=+则B= Nm3/40min= Nm3/h在工程设计中,炉子的最大燃料消耗量应比理论消耗量大,即：B max=式中：为燃料储备系数;取,则B max=×= Nm3/40min=h根据最大燃料消耗量来确定燃烧器的数目,其总燃烧能力应大于B max利用求得的B值计算上面的未知量天然气燃烧的化学热Q烧= BQ低=×16710=1843113 kJ/40min废烟气带走的热量Q烟=1183B=1183×= 130485 kJ/40min燃料漏失引起的热损失Q漏==×=18431 kJ/40min燃料不完全燃烧的热损失Q不=1740B=1740×=191922 kJ/40minQ它=Q料+Q辅+Q散+Q蓄+Q烟+Q漏+Q不=×432432+188160+48276+712998+130485+18431+191922=120589 kJ/40min。
第六章.焦炉内煤气燃烧
否则，如果煤气和空气反应产生的热量低于系统的散热，使燃 烧反应不能扩展到整个有效空间中去，系统温度不能提高，而在距 火源较远的地方，温度较低，当火源移开时，仍会发生熄火现象。
因此，燃烧都是在很快的反应速度下进行的，参与反应的煤气和空
气浓度减小，就会使反应速度减慢；低于某一极限值时，因反应速 度太慢而不能着火，故把可燃气体和空气所组成的混合物中可燃气
根据煤气和空气的混合情况，煤气燃烧有两种方式。
（1）动力燃烧（无焰燃烧）
——是指煤气和空气在进入燃烧室前先混合均匀，然后着火燃
烧，这时的燃烧速度取决于化学动力学因素（化学反应速度），故 称动力燃烧。
由于化学反应速度极快，可达到很高的燃烧强度，燃烧完全， 燃烧产物中没有烟粒，燃烧室中透彻明亮，这种燃烧方法又称为无 焰燃烧。 由于在燃烧前煤气和空气均匀混合，故动力燃烧可在很小的过 剩空气系数下达到完全燃烧，燃烧温度高。
0.39 0.38 0.29
(体积分数) / ％ H20 2.30 4.18 4.18
饱和温 度/OC
20 30 30
二、煤气的发热值
气体燃料的发热值是指单位体积的气体完全燃烧时所放出的热量
(kg／m3)。燃烧产物中水的状态不同时，发热值有高低之分。燃烧产物
中水蒸汽冷凝，呈0℃液态水时的发热值称为高发热值(Q高)，燃烧产物 中水呈汽态时的发热值称为低发热值(Q低)。
温度升高时，反应速度加快，燃烧范围加宽
（3）惰性气体的影响 惰性气体的存在降低了反应物的浓度，使反应速度和防 热速度减慢，故燃烧范围变窄
2、扩散燃烧和动力燃烧
煤气的燃烧过程比较复杂，根据上述内容，在一定的条件下，燃烧过程
可分为三个阶段：
①煤气和空气混合，并达到极限浓度。 ②将可燃混合气体加热到着火温度或点火燃烧使其达到着火温度。 ③可燃物与氧气发生化学反应而进行连续稳定的燃烧，此过程取决 于化学动力学的因素，即主要和反应的浓度和温度有关。
理论与实际值计算
1 K
注：CmHn以80%C2H6和20%C2H4计算，煤气饱和温度30℃，入炉空气温度为20℃，相对湿度0.6，空气系数α =1.4 结论：1、以一座焦炉为例计算，根据19h30min结焦时间的煤气流量19000m3/h推算得知结焦时间为19小时时， 3 煤气流量大约在V煤气=20000m3/h，得出产生废气流量大约为V废气=121440m /h. 2、废气温度=250～280℃。 3、废气流量的大小和煤气成分多少（空间温度大小，回收处理情况）、结焦时间、加热制度等有关。
6.42 19.16 0.38
注：是煤气组成以氢气为例， H2=H2干/（1+标态含水量） =58/（1+0.0437）=55.57%
C2H4+3O2=2CO2+2H2O 3.00 C2H6+3.5O2=2CO2+3H2 3.50 O H2+1/2=H2O 0.50
1.44 55.57 8.43 4.19 其他以此类推：见相对湿煤气组成.
焦炉烟道废气显热回收理论计算
焦炉煤气燃烧计算表（以100m3干煤气为计算基准） 理论耗氧 组成 含量% （体积） 3.0 1.6 6.7 20.0 C2H4=0.4 C2H6=1.5 58.0 8.8 4.19 焦炉煤气燃烧所需理论氧量和燃烧产物量 78.40 33.50 107.49 13.14 33.50 5.52 120.63 19.87 8.80
实际空气量（干） 和带入的水汽、氧、 L实（干）=α L理=α O理100/21 522.67 氮 废气中各成分量，m3 废气组成，%（体积）
K
空气煤气燃烧温度计算书
灰粘聚循环流化床空气煤气燃烧温度计算书1.空气煤气气体成分理论空气量为：V k o= 1/21（0.5CO+0.5H2+2CH4-O2）= 0.9074Nm3/Nm3取空气过剩系数α=1.1136，（不完全燃烧）则所实际空气量为 V s=α×Vko=1.01 Nm3/Nm3燃烧产物：V CO2= 0.01（CO2+CO+CH4）=0.01×（7.77+20.27+0.82）=0.2886 Nm3/Nm3 V H2O= 0.01（H2+CH4）=0.01×（14.96+0.82）=0.1578 Nm3/Nm3V O2= 0.21（α-1）V K O=0.21×（1.1136-1）×0.9074=0.0216 Nm3/Nm3 V N2=0.79αV K O+0.01N2=0.79×1.1136×0.9074+0.01×55.98=1.3581 Nm3/Nm3 V Y=V CO2+V H2O+V O2+V N2=0.2886+0.1578+0.0216+1.3581=1.8261 Nm3/Nm3 Y CO2= V CO2/ V Y=0.1580 Y O2=0.0118Y H2O= V H2O/ V Y=0.0864 Y N2=0.7437由I Y=Y T Q D g+I R+I k-q FI Y —1Nm3燃气燃烧产物的焓，KJ/Nm3 QDg—燃气的低热值（干基），KJ/Nm3YT—炉膛有效作用系数，无因次q F--1Nm3燃气燃烧产物CO2和H2O分解时的吸热量 KJ/Nm3，通常忽略不计I R --1Nm3燃气的物理显热，KJ/Nm3 IK--1Nm3燃气燃烧所需空气的焓，KJ/Nm3QDg=4809.5KJ/Nm3最高燃烧温度的计算：t R=（Y T Q D g+I R+I K-q F）/（V Y× C Y）C Y为燃烧产物从0℃→t R℃时的平均比热容，KJ/Nm3.℃实际燃烧温度t s=η×t Rη——高温系数1）假设出炉燃气温度t为200℃时，I R=364.67×0.0777+265.44×0.002+262.09×0.2027+352.53×0.0082+259.58×0.1496+261.68×0.5598=270.20KJ/Nm3Y T取0.92，则I Y=[（0.92×4809.5）+270.20]/1.4924 （I k忽略不计） = 3145.9KJ/Nm3①假设最高燃烧温度为 t=1900℃，则I Y=2808.96×0.7437+2928.66×0.0118+3654.84×0.0864+4468.8×0.158=3145.4 KJ/Nm3②假设最高燃烧温度为 t=2000℃，则I Y=3351.69 KJ/Nm3由此得最高燃烧温度t R为：t R=1900+[（3145.9-3145.4）/（3351.69-3145.4）]×（2000-1900） =1900.2℃高温系数取0.78，实际温度t s=0.78×1900.2=1482.2℃2）假设出炉燃气温度t为40℃时I R=86.5×0.0777+65.94×0.002+63.1×0.2027+81.2×0.0082+64.6×0.1496+65.3×0.5598= 66.53KJ/Nm3Y T取0.92，则I Y=[（0.92×4809.5）+66.53]/1.4924 （I k忽略不计） = 3009.4KJ/Nm3①假设最高燃烧温度为 t=1800℃，则I Y=2653.56×0.7437+2766.96×0.0118+3424.68×0.0864+2653.56×0.158 = 2721.25KJ/Nm3②假设最高燃烧温度为 t=1900℃，则I Y=2808.96×0.7437+2928.66×0.0118+3654.84×0.0864+4468.8×0.158=3145.4 KJ/Nm3由此得最高燃烧温度t R为：t R=1800+[（3009.4-2721.25）/（3145.4-2721.25）]×（1900-1800） =1867.9℃高温系数取0.78，实际温度t s=0.78×1867.9=1456.9℃。
热风炉的热工计算
热风炉的热工计算1 燃烧计算煤气成分的确定：1干煤气成分换算成湿煤气成分若已知煤气含水的体积百分数,用下式换算：V湿＝FV×100－2H O／100×100％ 1若已知干煤气含水的重量g/m3则用下式换算：V湿＝FV×100／100＋2gH O×100％ 2以上两式中V湿——湿煤气中各组分的体积含量,％FV——干煤气中各组分的体积含量,％2H O——湿煤气中含水体积,％2gH O——干煤气中含水的重量,g/m3忽略机械水含量查“空气及煤气的饱和水蒸汽含量气压101325Pa表”知30℃时煤气的饱和含水含量为35.10 g/m3,代入式2即得湿煤气成分,如表2;2煤气低发热量的计算;煤气中含可燃成分的热效应见表33煤气低发热量DWQ的计算:DW Q ＝CO +2H +4CH +24C H +……+2H S KJ ／3m＝× +×+× ＝ KJ ／3m3焦炉煤气的加入量计算：理论燃烧温度估算：取炉顶温度比热风温度高200℃,燃烧温度比拱顶温度约高80℃; 则 理T ＝理T +200℃+80℃＝1480℃ 所要求的最低发热值： 据经验公式： 理T ＝Q 低+770Q 低＝理T -770／＝4494 KJ ／3m 加入焦炉煤气量：Q 焦大约为17000～18500 KJ ／3mQ 焦＝CO +2H +4CH +24C H=7+58+25+ = KJ/m 3V=Q 低－DW Q /Q 焦低－DW Q =4494－/－≈％ 故煤气干成分加入量为 1－％＝％ 则混合煤气成分：V CO2 ＝％×％＋％×％＝％ V CO ＝25％×％＋7％×％＝％ V H2 ＝％×％＋58％×％＝％ V CH4＝％×％＋25％×％＝％ V N2＝55％×％＋3％×％＝％ V CnHm ＝％×％＝％ 换算成混合湿煤气成分：V 湿CO2＝V FCO2×100／100＋2gH O ×100％＝％ V 湿CO ＝V FCO ×100／100＋2gH O ×100％＝％ V 湿H2＝V FH2×100／100＋2gH O ×100％＝％ V 湿CH4＝V FCH4×100／100＋2gH O ×100％＝％ V 湿N2＝V FN2×100／100＋2gH O ×100％＝％ V 湿CnHm ＝V FCnHm ×100／100＋2gH O ×100％＝％表5 混合煤气成分整理表%煤气低发热量的计算：DW Q ＝CO ＋2H ＋4CH ＋24C H ＋……＋2H S＝×＋×＋×＋× ＝ KJ ／3m为简化计算起见,式中将m n C H 全部简化看成24C H —确定成分计算; 4空气需要量和燃烧生成物的计算1空气利用系数b 空＝a L ／o L ,燃烧混合煤气b 空为～,计算中取,计算见表6;注：为简化计算起见,表中将m n C H 全部简化看成—24C H 确定成分计算; 2 燃烧13m 高炉煤气理论空气量o L 为：o L ＝／21＝ 3m3实际空气需要量n L 为：n L ＝×＝ 3m4燃烧13m 高炉煤气的实际生成物量V 产为：V 产＝ 3m5助燃空气显热Q 空为：Q 空＝C 空×t 空×o L＝×20× ＝ KJ式中C 空—助燃空气在t 空时的平均热容,KJ ／3m ·℃ t 空—助燃空气温度,℃6煤气显热Q 煤为：Q 煤＝C 煤×t 煤×1式中C 煤—煤气在t 煤时的平均热容,KJ ／3m ·℃t 煤—煤气温度,℃Q 煤＝×30×1 ＝ KJ7生成物的热量Q 产为：Q 产＝Q 空＋Q 煤＋DW Q ／燃烧13m 煤气的生成物体积 6—4 ＝＋＋／ ＝ KJ ／3m 5 理论燃烧温度的计算：t 理＝Q空＋Q 煤＋DW Q ／V 产C 产式中： t 理 — 理论燃烧温度,℃C 产— 燃烧产物在t 理时的平均热容,KJ ／3m ·℃由于C 产的数值取决于t 理,须利用已知的Q 产,用迭代法和内插法求得t 理,其过程如下：燃烧生成物在某温度的Q 产,用下式计算：Q t 产=W t CO2×V CO2+ W t H2O ×V H2O + W t O2 ×V O2+ W t N2×V N2 KJ/m 3式中：W t CO2、W t H2O 、W t O2、W tN2分别为气体2CO 、2H O 、2O 、2N ,在压力为101KPa,温度为t ℃时的焓值,KJ ／3m ,可从附录表中查得：V CO2、V H2O 、V O2、V N2分别为13m 生成物中该气体的含量,3m ;先设理论燃烧温度为1200℃、1300℃、1400℃、1500℃,查表得,在各温度下的焓值,见表7;表7 2CO 、2H O 、2O 、2N 在1200℃、1300℃、1400℃、1500℃下的焓值 KJ ／3m温度／℃1200 1300 1400 3276 2540 2129 2012 1500 3522 1600据表6的生成物成分,分别计算出各温度时的生成物热量;表82CO 、2H O 、2O 、2N 在1200℃、1300℃、1400℃、1500℃下的生成物热量 KJ3温度／℃12001300 1400 1500上述生成物的实际热量Q 产为 KJ ／3m ,可见其理论燃烧温度介于1400℃～1500℃之间,按内插法求得理论燃烧温度t 理为：t 理＝1400＋－×100/－≈1488℃2简易计算已知：高炉有效容积25003m,每立方米高炉有效容积蓄热室应具有加热面积取802m 一般80～902m ,n=4座;1热风炉全部加热面积为80×2500=2000002m ,则每座热风炉蓄热室所占加热面积为：200000/4=50002m ;2热风炉内径：选取外壳直径9m,炉壳钢板厚度20mm,绝热砖厚70mm,填料层厚80mm,耐火砖厚345mm,故内径是：D 1=－2×+++=7.61m3热风炉总断面积F 1=×÷4=2m一般燃烧室占热风炉总断面积的25%～30%,本例取28%,则燃烧室面积：F 2=×=2m ,蓄热室横断面积为：F 3=－=2m蓄热室格子砖与炉墙和隔墙之间留有膨胀缝20-30mm,一般此膨胀缝面积占热风炉炉墙内空横断面积的%%,今取%,扣除膨胀缝面积后,格子砖所占横断面积F 4为：F 4=31.59m 24燃烧室选苹果型既复合型1,取半圆部分片燃烧室断面58%则：21R 2π =×取R ′=1.50m 校核燃烧室断面积： F 燃=1/2××+1/2××21.50+××2 =++=2m即近似于2m5选用宝钢7孔格子砖,格子砖外形尺寸：×256 mm 一个七孔砖的面积：×=2m 蓄热室一层格孔砖数：÷=742块单个格子砖断面孔数为12个,蓄热室断面上总格孔数：742×12=8904个 一米长格孔的加热面积：1××=2m 则格子砖的加热面积：f=×8904=2m 格子砖高度：50000÷=41.60m 6其他尺寸：1 底板支柱及炉箅子：热风炉炉壳底板为普碳钢板,地板钢板厚度为25mm,炉箅子厚度加支柱高度为3000mm;2 炉墙中上部：炉壳20mm+耐酸喷涂料60mm+硅藻土砖115mm+耐火纤维毡40mm+轻质高铝砖230mm+高铝砖230mm=695mm;炉墙下部：炉壳25mm+耐酸喷涂料50mm+硅藻土砖65mm+轻质粘土砖114mm+粘土砖345mm=599mm;3 拱顶采用两个球面结合的拱顶结构,拱顶钢壳厚度为20mm,取上部球形拱顶钢壳内径为3850mm,砌体内半径为3040mm,球顶中心角为120;,球顶砌体中心标高要低60mm,取下部球拱顶钢壳半径为11700mm,砌体内半径为9115mm,取下部球形曲面起点水平面到上部球形砌体中心垂直高度为2000mm;拱顶耐火砌体从钢壳到内侧面依次为：钢壳20mm+耐酸喷涂料50mm+硅酸铝耐火纤维50mm+硅藻土砖65mm+硅酸铝耐火纤维50mm+轻质粘土砖114mm+轻质高铝砖114mm+高密度高铝砖345mm=808mm;拱顶采取大帽子结构,大帽子直径部分高度取5300mm,炉墙伸入大帽子3800mm,大帽子直段部分砌体不含炉墙厚度炉壳至内侧面为：炉壳20mm+喷涂料50mm+硅藻土砖65mm+硅酸铝耐火纤维毡40 mm+轻质粘土砖114 mm+高铝砖345 mm=798 mm;拱顶曲面砌体空间高度与其下部砖体内直径比为2000+3042/9000=,比较稳定;蓄热室格子砖上沿至拱顶上段球形砌砖中心距为3800mm,格子砖上沿比燃烧室隔墙上沿低300mm,以利于烟气进入蓄热室分布均匀;4 燃烧室隔墙及燃烧器：燃烧室井墙砌筑两层耐火砖加4毫米耐火合金钢和一层隔热砖,总厚度为577mm,燃烧器采用磷酸盐耐热混凝土套筒式陶瓷燃烧器,燃烧器全高为7525mm,空气喷出口24个,一次进风口8个,空气喷出口中心角为60.;炉子总高度为：全高=格子砖上缘到球顶砌砖的中心距离+拱顶的内径半径+炉顶钢板后+炉底钢板厚+格子砖高度+球顶与炉壳之间膨胀缝+支柱及炉箅子高度+找水平泥层+炉顶砌砖厚度H=3800+3850+20+25+41600+25+3000+808=53128mm=核检：H/D=9= 它在4～6之间,是稳定的;3砖量计算有以上条件可知：七孔砖厚：150mm ÷=277层则总砖量为：277×742=205761块大墙高度=53300-450-25=44405m上中部砖量：总高度44405-18000=26405mm外层总层数：26405÷114=层一层耐火砖用量：楔形砖4：X=π×2a/b-b=π×2×230/75-65=144块1直形砖4：y=πd-b X/b=π×7840-65×144/150=102块1则上中部外层总砖量：144+102×232=56979块内层总层数：26405÷75=352层一层耐火砖用量：楔形砖：X=π×2a/b-b=π×2×230/75-55=72块1直形砖：y=πd-b X/b=π×7610-55×72/150=133块1则上中部外层总砖量：72+133×352=72174块下部用砖计算：外层总层数：18000÷230=78层一层耐火砖用量：楔形砖：X=π×2a/b-b=π×2×114/75-65=72块1直形砖：y=πd-b X/b=π×7840-65×72/150=133块1则上中部外层总砖量：72+133×78=15990块内层总层数：18000÷75=240层一层耐火砖用量：楔形砖：X=π×2a/b-b=π×2×345/75-55=108块1直形砖：y=πd-b X/b=π×7610-65×108/150=113块1则上中部外层总砖量：133+113×240=59040块则总用砖量为：56979+72174+15990+59040=204183块。
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
煤气燃烧计算范文
煤气燃烧计算范文煤气燃烧是指煤气在氧气存在的条件下发生的化学反应。
燃烧过程主要包括燃料的氧化和热能的释放。
在工业和家庭中，煤气燃烧被广泛应用于烹饪、取暖和发电等方面。
本文将讨论煤气燃烧的计算方法，并介绍与煤气燃烧相关的一些重要概念。
煤气的化学组成可能有所不同，但主要的成分是甲烷（CH4）。
为了计算煤气的燃烧过程，必须首先了解煤气的化学式。
对于甲烷，其化学式为CH4、此外，还需知道煤气的摩尔质量。
煤气的摩尔质量是指1摩尔煤气的质量。
甲烷的摩尔质量可以通过找到甲烷分子的质量并将其除以摩尔数得到。
甲烷分子的质量是C（碳）的摩尔质量加上4个H（氢）的摩尔质量。
根据化学元素的摩尔质量表，C的摩尔质量为12.01 g/mol，H的摩尔质量为1.008 g/mol。
因此，甲烷的摩尔质量是12.01 + 4 * 1.008 = 16.04 g/mol。
在煤气燃烧过程中，燃料与氧气反应产生二氧化碳（CO2）和水（H2O）。
反应方程式如下：CH4+2O2->CO2+2H2O在这个反应方程式中，甲烷和氧气的化学计量比为1:2、这意味着1摩尔的甲烷需要2摩尔的氧气才能完全燃烧。
要计算煤气燃烧的热能释放量，需要考虑燃烧反应的焓变（ΔH）。
焓变是指在恒定压力下，反应物与生成物之间能量的差异。
对于甲烷燃烧，焓变可以通过反应物和生成物的焓差来计算。
根据热力学数据，甲烷在298 K下燃烧生成二氧化碳和水的焓变为-890.3 kJ/mol。
知道焓变后，可以通过下列公式计算燃烧过程的热能释放量：热能释放量=焓变*摩尔数假设我们有10摩尔的甲烷进行燃烧，那么热能释放量可以通过以下方式计算：热能释放量 = -890.3 kJ/mol * 10 mol = -8903 kJ燃气燃烧的计算还可以适用于其他燃气成分，只需根据其化学式和摩尔质量进行相应计算即可。
此外，还可以考虑燃气的燃烧效率。
燃烧效率是指燃料中能够释放出来的热能与其总能量的比值。
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一、煤气完全燃烧计算
1、燃料部分
单一可燃气
（热效应数
高炉煤气，
=3208.62kJ/Nm3
折合成千卡Q d=
766.36kcal/Nm3
或
Qd=766.36
587.13kcal/kg 3208.62kJ/Nm3÷4.1868kJ/kcal=
=10805kJ/Nm3×2.30%+12650kJ/Nm3×23.40%+35960kJ/Nm3×0.00%+59813kJ/Nm3×0.00%+86939kJ/Nm3×0.00%+90485kJ/Nm3×0.000%+117875kJ/Nm3×0.000%=
煤气燃烧计算
2、完全燃烧计
算表
设有 1.000
Nm3高炉煤
气完全燃烧
空气系数α
=
1.500
完全燃烧（α=1.500）计算表
3、
际理论燃烧
实际理论燃
烧温度t li计
式中，t li：为计算
的实际理论
V、c：实际
燃烧产物体
Q：煤气发
热量，kJ
V r、c r、
t r：煤气的
V a、c a、
t a：助燃空
n%：燃烧室
热效率，这
100%
⑴
煤气平均比
热计算
根据以上列表计算可得，这样的煤气完全燃烧时理论需氧量、理论空气量、理论烟气量以及空气过剩系数α=1.500时的实际空气量和实际烟气量如下：
注：将涉及到的单一气体平均比热计算公式列如下：单位：kJ/（Nm3·℃）（参见《炼铁设计参考资料》P776～778，《高炉炼铁工艺及计算》成兰伯主编 P524～526也有）
()%
r r r a a a
li
Q V c t V c t n
t
Vc
++⨯
=
2
326
(0.386160.22100.081810) 4.1868626.9
CO
c t t t
--
=+⨯-⨯⨯（<℃）
2
273.1
[(0.71428308.38lg153.4)] 4.18682000
1000
CO
t
c t t t
+
=--÷⨯（<℃）2
3
(0.31410.0424110) 4.1868626.9
O
c t t
-
=+⨯⨯（<℃）
2
273.1
[(0.42143113.07lg55.74)] 4.18683000
1000
O
t
c t t t
+
=--÷⨯（<℃）2
326
(0.31030.0124100.0178610) 4.1868626.9
N CO
c t t t
--
=+⨯+⨯⨯
、、空气
（<℃）
2
273.1
[(0.41844148.33lg65.28)] 4.18683000
1000
N CO
t
c t t t
+
=--÷⨯
、、空气
（<℃）3
(0.355350.031710) 4.1868100
c t t
-
=+⨯⨯
H2O(气)
（<℃）
3
1
(0.35010.0578100.26) 4.1868526.9
c t t
t
-
=+⨯+⨯⨯
H2O(气)
（<℃）
273.11000
[(0.68973850.63lg117.298.6)] 4.18683000
1000273.1
t
c t t t
t
+
=---÷⨯
+
H2O(气)
（<℃）
首先设定煤
气温度t r =20℃煤气的平均比热c r 要根
273.11000
[(0.68973850.63lg
117.298.6)] 4.186830001000273.1
t c t t t t +=---÷⨯+H2O(气)（<℃）
23
2
6
(0.31120.00375100.010410) 4.1868726.9H c t t t --=-⨯+⨯⨯（<℃）
2273.11000
[(0.4652585.93lg
111.60.6)] 4.186830001000273.1
H t c t t t t +=---÷⨯+（<℃）
43(0.36860.3310) 4.1868726.9CH c t t -=+⨯⨯（<℃）
4273.1
[(1.20533822.37lg
477.1)] 4.186811001000
CH t c t t t +=--÷⨯（<℃）
按照上表计
（单位：
均比热cr=+c CH4CH 4+c C
=1.3587
kJ/(Nm 3·
℃)⑵
实际理论燃 1.6399
kJ/(Nm 3·℃)实际理论燃
烧温度t li =
#########
=1.3026kJ/Nm3.℃×2.30%+1.3002kJ/Nm3.℃×23.40%+1.5709kJ/Nm3.℃×0.00%+1.7940kJ/Nm3.℃×0.00%+2.2432kJ/Nm3.℃×0.00%+1.6351kJ/Nm3.℃×14.60%+1.3002kJ/Nm3.℃×54.70%+1.4904kJ/Nm3.℃×5.00%+1.3186kJ/Nm3.℃×0.00%+3.9238kJ/Nm3.℃×0.000%+4.3160kJ/Nm3.℃×0.000%=烧》P268）
=[(3208.62kJ（煤气发热量）+23.87kJ（空气物理热）+27.17kJ（煤气物理热）]×100%（燃烧室热效率）÷[1.789Nm3/Nm3煤气×1.000Nm3煤气×1.6399kJ/(Nm3·℃)]=
=1110.85℃
废气平均比热=2.2912kJ/Nm3·℃×21.24%+1.7821kJ/Nm3·℃×4.08%+1.4438kJ/Nm3·℃×71.09%+1.5097kJ/Nm3·℃×3.59%=。