燃料燃烧、空气量、烟气量计算
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
标准状态下的烟气体积
VN VS * PS * TN PN TS
标准状态下烟气的密度
PN PS * PN * TS PS TN
烟气体积及污染物排放量计算
过剩空气校正
以碳在空气中的完全燃烧为例 C十O2+3.76N2——>C02+3.76N2
若空气过量，则燃烧方程式变为 C+(1+a)O2+(1+a)3.76N2——>C02+a02+(1+a)3.76N2
元素 重量（g） 摩尔数（mol） 需氧量（mol）
C
795
66.25
66.25
S
6
0.19
0.19
H
37
18.5
9.25
O
47
1.47
-1.47
N
9
0.32
——
污染物排放量的计算
需氧气量：
Va0 66.25 0.19 9.25 1.47 74.2（2 mol / kg) 7.95(m3 / kg)
a
实际空气量 理论空气量
(1 a)(O2 3.76N2) O2 3.76N2
1
a
考虑过剩空气校正后，实际烟气体积：
V fg V fg 0 Va0 ( 1)
污染物排放量的计算
例2：某重油成分分析结果如下（按质量）：C 88.3%，H 9.5%，S 1.6%， H2O 0.5%，灰分0.10%。
所以实际烟气体积Vfg=V0fg + V0a(α-1) = 11.01+10.47×（1.2-1）= 13.10 m3N/kg
污染物排放量的计算
例3 普通煤的元素分析如下：C 65.7％；灰分18.1％；S 1.7％；H 3.2；
水分 9.0％；O 2.3％。（含N量不计）试计算燃煤1kg所需要的理论空
气量和SO2在烟气中的浓度（以体积分数计）。
解：
元素
重量（g） 摩尔数（mol）需氧量（mol）
C
657
54.75
54.75
S
17
0.53
0.53
H
32
16
8
H2O
90
5
0
O
23
0.72
-0.72
污染物排放量的计算
①理论空气量
Va 0
(54.75
0.53
8 0.72) 1000
4.76 22.4
第二章 燃烧与大气污染
1.燃料及其燃烧的过程 2.烟气体积及污染物排放量计算
燃料及其燃烧的过程
❖燃料
在燃烧过程中，能够放出热量或动力，且在经济上可行的物质
❖分类
按物态分 固体燃料 液体燃料 气体燃料
燃烧过程
燃料中挥发性组分被蒸馏后气态燃烧；固定c 固态燃烧，o分子向固体表面的扩散控制。 气态形式燃烧，燃烧速率受蒸发过程控制。
燃烧过程中产生的污染物
燃烧可能释放的污染物：
CO2、CO、SOx、NOx、CH、烟、飞灰、金属及其氧化物等
温度对燃烧产物的绝对量和相对量都有影响 燃料种类和燃烧方式对燃烧产物也有影响
影响燃料燃烧的主要因素
➢典型燃料的着火温度
燃料燃烧的理论空气量
理论空气量 （1）定义：单位量燃料按燃烧反应方程式完全燃烧所需要的空气量称为
理论烟气量：
V fg0 66.25 0.19 18.5 0.32 74.22 3.78
365.81(mol / kg)
8.19(m3 / kg)
Vfg Vfg0 Va0 ( 1) 8.19 7.95 (1.2 1) 9.78(m3 / kg)
C so2
wenku.baidu.com
106 0.19 22.4 9.78 1000
理论空气量 （2）表示：Va0，m3/kg （3）求解：可根据燃烧方程式计算求得。
燃料燃烧的理论空气量
建立燃烧化学方化式时，通常假定： a ） 空 气仅是 由 氮 和氧 组 成的 ， 其 体积比 为 VN2/VO2= 79.1 ／
20.9=3.78（摩尔比，体积比）； b)燃料中的固定态氧可用于燃烧； c)燃料中的硫主要被氧化为S02； d)燃料中含氮量较低，热型NOX的生成量较小，在计算理论空气
SO2的量为：
0.53 22.4 0.0119(m3N / kg) 1000
CSO2＝
0.0119 106 1700( ppm) 7.00
污染物排放量的计算
例4 煤的元素分析结果如下：
S 0.6％；H 3.7％；C 79.5％；N 0.9％；O 4.7％；灰分 10.6％。
在空气过剩20％条件下完全燃烧。计算烟气中SO2的浓度。 解：
燃料燃烧的理论空气量
空气过剩系数
✓ 实际空气量与理论空气量之比。以表示，通常>1
✓
部分炉型的空气过剩系数 Va
Va0
燃料燃烧的理论空气量
空燃比AF （1）定义：单位质量燃料燃烧所需要的理论空气质量 （2）求解：由燃烧方程式直接求得 例如，甲烷在理论空气量下的完全燃烧
CH4+2O2+7.52N2----->CO2+2H2O+7.52N2 空燃比为：
燃烧迅速，其燃烧状态基本上受空气和燃料的 扩散或混合控制。
影响燃料燃烧的主要因素
燃烧过程及燃烧产物 ✓ 完全燃烧：CO2、H2O ✓ 不完全燃烧： CO2、H2O & CO、黑烟及其他部分氧化 产物 ✓ 如果燃料中含有S和N，则会生成SO2和NO ✓ 空气中的部分N可能被氧化成NO－热力型NOx
435.17( ppm)
总结
掌握内容
▪ 基本概念：理论空气量、空气过剩系数、理论烟气体积 ▪ 理论空气量和实际空气量的计算 ▪ 理论烟气体积和实际烟气体积的计算 ▪ 燃料完全燃烧的条件
感谢下 载
元素 C
重量（g） 摩尔数（mol） 需氧量（mol）
855
71.25
71.25
H
113
56.5
28.25
S
10
0.31
0.31
O
20
0.625
—
N2
2
—
—
燃烧1kg重油所需要的氧气量为： 71.25 + 28.25 + 0.31 － 0.625 =99.185 （mol/kg）
则理论空气量Va0 =（3.78+1）×99.185×22.4/1000 = 10.62 （m3/kg）
理论空气量V0a=97.83×4.78×22.4/1000=10.47 m3N/kg
（2）理论烟气体积V0fg
CO2: 73.58 mol
SOX: 0.5 mol
H2O: 47.5+0.278=47.778 mol
N2 : 97.83×3.78 = 369.80 mol
V0fg = 73.58+47.778+0.5+369.80 = 491.658 mol /kg = 491.658×22.4/1000=11.01 m3N/kg
量时可以忽略； e)燃料中氮主要被转化成氮气N2； f）燃料的化学式设为CxHySzOw，其中下标x、y、z、w分别代
表碳、氢、硫和氧的原子数。
燃料燃烧的理论空气量
➢ 燃烧方程式：
Cx H y S zOw
(x
y 4
z
w 2 )O2
3.76(x
y 4
z
w 2 )N2
xCO2
y 2
H2O
zS 2O
3.76( x
AF 2 32 7.56 28 17.2 116
烟气体积及污染物排放量计算
烟气体积计算 ✓ 理论烟气体积
Vfg0
CO2 SO2 N2
VH2O
V干烟气
燃料中H燃烧生成H2O 燃料中H2O
Va0带入的H2O
烟气体积及污染物排放量计算
✓ 烟气体积和密度的校正
转化为标态下（273K、1atm）的体积和密度
6.70(m3 N
/
kg)
②理论烟气量为：
CO2：54.75mol H2O：16+5＝21mol
SO2：0.53mol N2：3.78（54.75 0.53 8 0.72） 236.4（8 mol）
V fg 0
(54.75
0.53 21 1000
236.48) 22.4
7.00(m3 N
/
kg)
（1）试计算燃烧1Kg重油所需要的理论空气量
（2）计算空气过剩系数为1.2时的烟气体积
解：
元素
重量(g) 摩尔数(mol) 需氧数(mol)
C
883
73.58
73.58
H
95
47.5
23.75
S
16
0.5
0.5
H2O
5
0.278
0
污染物排放量的计算
（1）理论需氧量=73.58+23.75+0.5=97.83 mol /kg
影响燃料燃烧的主要因素
燃料完全燃烧的条件（3T）
✓ 空气条件：提供充足的空气；但是空气量过大，会降低炉温，增加热损失 ✓ 温度条件（Temperature）：达到燃料的着火温度 ✓ 时间条件（Time）：燃料在高温区停留时间应超过燃料燃烧所需时间 ✓ 燃料与空气的混合条件（Turbulence）：燃料与氧充分混合
y 4
z
w 2
)
N
2
Q
➢ 燃料重量 = 12x+1.008y+32z+16w
➢ 理论空气量：
Va0
22.4 4.78 (x y / 4 z w / 2) m3 12 x 1.008 y 32 z 16w
/ kg
煤 4~7 m3/kg，液体燃料10~11 m3/kg
例题
例1 已知重油的元素分析如下： C 85.5％；H 11.3%；O 2.0％；N 0.2%；S 1.0％；；试计算燃油1kg所需要的理论空气量。 解：
VN VS * PS * TN PN TS
标准状态下烟气的密度
PN PS * PN * TS PS TN
烟气体积及污染物排放量计算
过剩空气校正
以碳在空气中的完全燃烧为例 C十O2+3.76N2——>C02+3.76N2
若空气过量，则燃烧方程式变为 C+(1+a)O2+(1+a)3.76N2——>C02+a02+(1+a)3.76N2
元素 重量（g） 摩尔数（mol） 需氧量（mol）
C
795
66.25
66.25
S
6
0.19
0.19
H
37
18.5
9.25
O
47
1.47
-1.47
N
9
0.32
——
污染物排放量的计算
需氧气量：
Va0 66.25 0.19 9.25 1.47 74.2（2 mol / kg) 7.95(m3 / kg)
a
实际空气量 理论空气量
(1 a)(O2 3.76N2) O2 3.76N2
1
a
考虑过剩空气校正后，实际烟气体积：
V fg V fg 0 Va0 ( 1)
污染物排放量的计算
例2：某重油成分分析结果如下（按质量）：C 88.3%，H 9.5%，S 1.6%， H2O 0.5%，灰分0.10%。
所以实际烟气体积Vfg=V0fg + V0a(α-1) = 11.01+10.47×（1.2-1）= 13.10 m3N/kg
污染物排放量的计算
例3 普通煤的元素分析如下：C 65.7％；灰分18.1％；S 1.7％；H 3.2；
水分 9.0％；O 2.3％。（含N量不计）试计算燃煤1kg所需要的理论空
气量和SO2在烟气中的浓度（以体积分数计）。
解：
元素
重量（g） 摩尔数（mol）需氧量（mol）
C
657
54.75
54.75
S
17
0.53
0.53
H
32
16
8
H2O
90
5
0
O
23
0.72
-0.72
污染物排放量的计算
①理论空气量
Va 0
(54.75
0.53
8 0.72) 1000
4.76 22.4
第二章 燃烧与大气污染
1.燃料及其燃烧的过程 2.烟气体积及污染物排放量计算
燃料及其燃烧的过程
❖燃料
在燃烧过程中，能够放出热量或动力，且在经济上可行的物质
❖分类
按物态分 固体燃料 液体燃料 气体燃料
燃烧过程
燃料中挥发性组分被蒸馏后气态燃烧；固定c 固态燃烧，o分子向固体表面的扩散控制。 气态形式燃烧，燃烧速率受蒸发过程控制。
燃烧过程中产生的污染物
燃烧可能释放的污染物：
CO2、CO、SOx、NOx、CH、烟、飞灰、金属及其氧化物等
温度对燃烧产物的绝对量和相对量都有影响 燃料种类和燃烧方式对燃烧产物也有影响
影响燃料燃烧的主要因素
➢典型燃料的着火温度
燃料燃烧的理论空气量
理论空气量 （1）定义：单位量燃料按燃烧反应方程式完全燃烧所需要的空气量称为
理论烟气量：
V fg0 66.25 0.19 18.5 0.32 74.22 3.78
365.81(mol / kg)
8.19(m3 / kg)
Vfg Vfg0 Va0 ( 1) 8.19 7.95 (1.2 1) 9.78(m3 / kg)
C so2
wenku.baidu.com
106 0.19 22.4 9.78 1000
理论空气量 （2）表示：Va0，m3/kg （3）求解：可根据燃烧方程式计算求得。
燃料燃烧的理论空气量
建立燃烧化学方化式时，通常假定： a ） 空 气仅是 由 氮 和氧 组 成的 ， 其 体积比 为 VN2/VO2= 79.1 ／
20.9=3.78（摩尔比，体积比）； b)燃料中的固定态氧可用于燃烧； c)燃料中的硫主要被氧化为S02； d)燃料中含氮量较低，热型NOX的生成量较小，在计算理论空气
SO2的量为：
0.53 22.4 0.0119(m3N / kg) 1000
CSO2＝
0.0119 106 1700( ppm) 7.00
污染物排放量的计算
例4 煤的元素分析结果如下：
S 0.6％；H 3.7％；C 79.5％；N 0.9％；O 4.7％；灰分 10.6％。
在空气过剩20％条件下完全燃烧。计算烟气中SO2的浓度。 解：
燃料燃烧的理论空气量
空气过剩系数
✓ 实际空气量与理论空气量之比。以表示，通常>1
✓
部分炉型的空气过剩系数 Va
Va0
燃料燃烧的理论空气量
空燃比AF （1）定义：单位质量燃料燃烧所需要的理论空气质量 （2）求解：由燃烧方程式直接求得 例如，甲烷在理论空气量下的完全燃烧
CH4+2O2+7.52N2----->CO2+2H2O+7.52N2 空燃比为：
燃烧迅速，其燃烧状态基本上受空气和燃料的 扩散或混合控制。
影响燃料燃烧的主要因素
燃烧过程及燃烧产物 ✓ 完全燃烧：CO2、H2O ✓ 不完全燃烧： CO2、H2O & CO、黑烟及其他部分氧化 产物 ✓ 如果燃料中含有S和N，则会生成SO2和NO ✓ 空气中的部分N可能被氧化成NO－热力型NOx
435.17( ppm)
总结
掌握内容
▪ 基本概念：理论空气量、空气过剩系数、理论烟气体积 ▪ 理论空气量和实际空气量的计算 ▪ 理论烟气体积和实际烟气体积的计算 ▪ 燃料完全燃烧的条件
感谢下 载
元素 C
重量（g） 摩尔数（mol） 需氧量（mol）
855
71.25
71.25
H
113
56.5
28.25
S
10
0.31
0.31
O
20
0.625
—
N2
2
—
—
燃烧1kg重油所需要的氧气量为： 71.25 + 28.25 + 0.31 － 0.625 =99.185 （mol/kg）
则理论空气量Va0 =（3.78+1）×99.185×22.4/1000 = 10.62 （m3/kg）
理论空气量V0a=97.83×4.78×22.4/1000=10.47 m3N/kg
（2）理论烟气体积V0fg
CO2: 73.58 mol
SOX: 0.5 mol
H2O: 47.5+0.278=47.778 mol
N2 : 97.83×3.78 = 369.80 mol
V0fg = 73.58+47.778+0.5+369.80 = 491.658 mol /kg = 491.658×22.4/1000=11.01 m3N/kg
量时可以忽略； e)燃料中氮主要被转化成氮气N2； f）燃料的化学式设为CxHySzOw，其中下标x、y、z、w分别代
表碳、氢、硫和氧的原子数。
燃料燃烧的理论空气量
➢ 燃烧方程式：
Cx H y S zOw
(x
y 4
z
w 2 )O2
3.76(x
y 4
z
w 2 )N2
xCO2
y 2
H2O
zS 2O
3.76( x
AF 2 32 7.56 28 17.2 116
烟气体积及污染物排放量计算
烟气体积计算 ✓ 理论烟气体积
Vfg0
CO2 SO2 N2
VH2O
V干烟气
燃料中H燃烧生成H2O 燃料中H2O
Va0带入的H2O
烟气体积及污染物排放量计算
✓ 烟气体积和密度的校正
转化为标态下（273K、1atm）的体积和密度
6.70(m3 N
/
kg)
②理论烟气量为：
CO2：54.75mol H2O：16+5＝21mol
SO2：0.53mol N2：3.78（54.75 0.53 8 0.72） 236.4（8 mol）
V fg 0
(54.75
0.53 21 1000
236.48) 22.4
7.00(m3 N
/
kg)
（1）试计算燃烧1Kg重油所需要的理论空气量
（2）计算空气过剩系数为1.2时的烟气体积
解：
元素
重量(g) 摩尔数(mol) 需氧数(mol)
C
883
73.58
73.58
H
95
47.5
23.75
S
16
0.5
0.5
H2O
5
0.278
0
污染物排放量的计算
（1）理论需氧量=73.58+23.75+0.5=97.83 mol /kg
影响燃料燃烧的主要因素
燃料完全燃烧的条件（3T）
✓ 空气条件：提供充足的空气；但是空气量过大，会降低炉温，增加热损失 ✓ 温度条件（Temperature）：达到燃料的着火温度 ✓ 时间条件（Time）：燃料在高温区停留时间应超过燃料燃烧所需时间 ✓ 燃料与空气的混合条件（Turbulence）：燃料与氧充分混合
y 4
z
w 2
)
N
2
Q
➢ 燃料重量 = 12x+1.008y+32z+16w
➢ 理论空气量：
Va0
22.4 4.78 (x y / 4 z w / 2) m3 12 x 1.008 y 32 z 16w
/ kg
煤 4~7 m3/kg，液体燃料10~11 m3/kg
例题
例1 已知重油的元素分析如下： C 85.5％；H 11.3%；O 2.0％；N 0.2%；S 1.0％；；试计算燃油1kg所需要的理论空气量。 解：