燃烧过程的热工计算

§3.1 燃料燃烧所需的空气量
➢ 空气消耗系数的选择
＞1 ＝1 ＜1
贫油燃烧、贫油混气 化学恰当燃烧、化学恰当混气 富油燃烧、富油混气
选择的原则是什么？
整个系统的热损失最小
热力系统热损失与空气消耗系数的关系：
热力系统的热损失q2排烟损失
✓一定温度的废气从烟囱排出引起的排q3烟化学损不失完全，燃烧q损2 失 ✓烟气中残存原的则可上易燃燃气燃料体及C设O计完、善H的2燃、烧C装置Hq4最机4佳等械α不值引完接全起近燃的烧损失 化学不完全燃于烧1，损烟一煤失般约对为，于1.q液2，3体贫与煤气和体无燃烟料煤，约最为佳1α.值2～约1为.251.1， ✓未燃尽的碳粒引起的机械不完全燃烧损失，q4
完全燃烧方程
不完全燃烧时，CO’＞0：
完全燃烧方程及其应用
当α=1且完全燃烧时，O’2=0。这时RO’2达到最 大值，并有：
由于β值由燃料成分所决定，因此对于某一燃料， （RO2’）max具有完全确定的值。
§3.4 空气消耗系数及运行 时风量的调整
不❖完烟全燃气往烧往的成是完分由全与于程度氧值与气之空不间气足的供或关给空量系气密消切耗相系关数，太燃小烧引过起程的。
➢ 液体燃料或固体燃料理论空气量的计算：
燃料中可燃元素的燃烧 反应：
每千克燃料中的该可燃元素完全燃烧时需要的氧质 量或体积为：
每千克燃料中本身含有的氧质量 或体积为：
完全燃烧每千克燃料需要的空气质量应为：
完全燃烧每千克燃料需要的空气体积应为：
注意：以上理论空气量计算式中都为不含 水蒸气的干空气量。实际计算时应加入水 蒸气的量。空气中水蒸气的多少会因季节
❖ 氧气总消气耗量体：分析方程
➢ 燃料中碳和硫不完全 燃烧所需的氧气
➢ 每kg燃料中氢燃烧所 需的氧气
➢ 每kg燃料中所含的氧 对应的体积
气体分析方程
➢ 每kg燃料不完全燃烧时烟气中氮气容积为
气体分析方程
✓ 因此燃烧产物的体积可表示为
，燃料特性系数
气体分析方程
完全燃烧方程及其应用
完全燃烧时，CO’＝0，则气体分析方程为：
如何将V、ΔV用烟气分析结果表示呢？
思考题
❖ 已知航空煤油的分子式为C8H16，求其理论空 气量。某燃烧装置燃用这种煤油，其流量为 2kg/s，若余气系数为2.5，问空气的流量为 多少？燃气的流量又为多少？
✓列出化学方程思式考： 题解答
CH4、C、CmHn
§3.1 燃料燃烧所需的空气量
理论空气量
燃烧过程的实质是燃料中的可燃物分子 与氧化剂分子之间的化学反应。燃料中 当的每可千燃克组燃分料C中、的H可、燃S和组空分气完中全的燃O烧2进，行且空气 中量的称氧理燃蒸全 论烧气部 空反。用 气应计完 量，算，，产依这用物据L种0是是或理C质V想O0量表情2、平示况C衡。下O和燃、热烧SO量所2守和需恒水的空气 原理。因此理论空气量与燃料的可燃质 含量有关，对于固体和液体燃料可根据 燃料的L元0：素k分g-空析气成/分kg计-燃算料，对于气体燃 料，则V可0：根N据m各3-组空分气气/kg体-燃的料百分比计算。
光、发热的氧化反应，燃烧过程的计算基于这些化
学反应氧过气完程：全中2燃3质.烧2量%产平（物衡按：与质热量量）平或衡21。%（按体积） ❖ 燃两料种CO的状氮水2、燃 况气蒸H烧 。：气2过O7：、6程常.8S有%温O在（2常、“按压O完质条2、全量件N燃）下2烧或，”7190与%g“/（k不g按-完干体全空积燃气）烧” ❖ 燃烧过程不计完算全中燃视烧燃产烧物0产：.0物12、9空3k气g/、N水m蒸3-干气空为气理想 CO2气、体H2。O、SO2、O2、N2、CO、H2、
＞1时燃烧产物：
燃烧产物成分百分比
燃烧产物密度
§3.3 不完全燃烧
在不完全燃烧时，烟气中有CO、H2、CnHm等未燃成 分。这些气体的含量越多，表明燃烧过程越不完善，能
量损失也越大。因此，分析烟气中未燃成分的种类和数 量，可以评价燃烧过程的完善程度。
烟气分析
综合分析： 全面测量烟气的各种成分
测量烟气中的一种或几种，其
第3章 燃烧过程的热工计算
❖ 3.1 燃料燃烧所需的空气量 ❖ 3.2完全燃烧产物 ❖ 3.3不完全燃烧 ❖ 3.4空气消耗系数及运行时风量的调整 ❖ 3.5燃烧温度计算 ❖ 3.6影响理论燃烧温度的因素
概述
空气的成分
❖ 燃烧过程热力计算是燃烧装置及整个热力系统的设
计与在运燃行烧都计是算不中可，缺空少气的成。分只考虑氧、氮及水蒸 ❖ 燃烧是燃料中可燃物质气与，空其气中中：氧气进行迅速、发
单项分析： 余成分根据气体分析方程计算
出来
§3.3 不完全燃烧
气体分析方程
烟气中CO’、RO’2和O’2的体积百分 实际燃比烧之装间置的中数CH量4关、系H2式等的含量一般比CO少得 多，CO的含量一般也不会超过1%，因此不完全
燃烧不的完产全物燃可烧看时成，：每RkgO燃2、料O产2、生N的2、干H烟2O气及容CO积 可表示为：
§3.2 完全燃烧产物
固体与液体燃料的产物生成量 气体燃料的燃烧产物生成量 燃烧产物成分百分比 燃烧产物密度
固体与液体燃料的产物生成量
燃烧反应
产物质量
产物体积
固体与液体燃料的产物生成量
=1时燃烧产物量：
பைடு நூலகம்空气中水蒸气的量
＞1时燃烧产物：
过剩空气中水蒸气的量
气体燃料的产物生成量
=1时燃烧产物量：
而值过大会引起排烟损失增大，使整个热工系统的热 效率下降。
理论上可根据运行中实际供给的燃料量与空气量计 算出值，但许多热工系统中，难以精确计算燃料和空 气供给量，此外由于炉膛不密封，也会引起实际值的 变化。因此通常在炉膛出口截面V，为过利量用空气自量动记录的烟气 分析仪器直接指示值，或者用普通烟气分析仪器测出 烟气成分，然后计算得到值。
天气不同而改变。
➢ 气态燃料理论空气量的计算：
以上计算量为理论空气量，实际上在组 织燃烧时，由于空气和燃料不可能混合 得非常均匀，必须多送些空气量才能使
燃料接近完全燃烧。 对于气体燃料燃烧所需的理论空气量为：
§3.1 燃料燃烧所需的空气量
实际空气供给量与空气消耗系数
实际空气供给量与理论空气需要量的比值称为 空气消耗系数（或过量空气系数，余气系数等）， 用表示：