3.2燃烧计算.pdf
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3.2燃料燃烧计算
3.2.1计算的内容及基本概念 3.2.1.1计算内容
目的：为了设计窑炉的需要；为了操作窑炉的需要。 内容： （1）空气量的计算：鼓风机选型计算的依据 （2）烟气量的计算：排风机选型、烟囱计算的依据 （3）烟气成分的计算：通过空气系数判断燃烧操作情况 （4）燃烧温度的计算：分析影响因素，改进燃烧条件，
Nar 28
22.4 100
VO2
0
79 21
SO2量：VSO2
Sar 32
22.4 100
3、烟气组成及密度计算 组成：
CO2
VCO2 Vl
100%,
H
2O
VH 2O Vl
100%
密度：
44CO2 18H 2O 64SO2 28N 2 32O2
22.4 100
或：
(1
H 2O来源于氢的燃烧和燃料中水分的蒸发
V0 H 2O
Har 2
M ar 18
22.4 100
SO2来源于硫的燃烧 N 2来源于燃料和空气，
V 0 S ar 22.4 SO2 32 100
V0 S O2
Nar 28
22.4 100
VO02
79 21
理论烟气量：
Vl 0 VCO2 0 VH2O 0 VSO2 0 VN2 0
C O2 CO2
x1
Car 12
22.4 100
H2
1 2
O2
H 2O
x2
H ar 4
22.4 100
S O2 SO2
x3
Sar 32
22.4 100
共需氧量：
x1
x2
x3
22.4 Car 100 12
H ar 4
Sar 32
需从空气中获得的氧 ：
V0 O2
22.4 Car 100 12
高
3.2.2空气需要量、烟气生成量及成分 及密度的计算
3.2.2.1分析计算法
分析计算法 据燃料的成分分析进行计算。 (一)固体和液体燃料 1．理论空气和实际空气量的计算 (1)理论空气量： 燃料完全燃烧时所需的最低空气量（Bm3/Kg)。 基准：1Kg收到基燃料，其组成为 ：
Car H ar Oar N ar Sar Aar M ar 100% 可燃成分：Car，H ar，Sar
(Car 12
H ar 2
M 18
Sar 32
N ar 28
)
22.4
VO02
79 21
（2）实际烟气量
A、当 1，实际烟气量为：
Vl Vl 0 1Va0
烟气各组成为 : VCO2、VH2O ,VSO2 , 计算方法与理论烟气中的计算相同
氮气和氧气的组成计算如下：
VN2
N ar 28
22.4 100
2H 2 S
N2]
1 100
Va0
79 100
（２）实际烟气量：
A、当 1，实际烟气量为
Vl Vl0 1Va0
烟气中VCO2，VH
，V 2O
SO2
Va
79 100
VO2 1 VO2
B、当 1，实际烟气量
Vl
Vl 0
1 Va0
79 100
烟气中CO量：VCO 21 VO2 0
CO2量：VCO2
Car 12
22.4 100
21 VO2 0
H 2O量：VH 2O
Har 12
M ar 18
.22.4 100
N2量：VN2
3 2
H2S
O2
]
1 100
理论空气量：
Va0
VO2 0
100 21
（2）实际空气量：
Va Va0
2 ．烟气量及烟气组成的计算 （1）理论烟气量
烟气中CO2含量来源于燃料中CO、CH4、CmHn 中碳的燃烧及气体燃料原有的CO2 ：
V0 CO2
Байду номын сангаас
CO2
CO CH 4
mCm
H
n
1 100
烟气中H 2O含量来源于燃料中H 2，CH 4，Cm H n，H 2S 中的氢氧化物及燃料中原有的H 2O
H ar 4
Sar 32
Oar 32
22.4 100
理论空气量：
Va0
V0 O2
100 22.4
(2)实际空气量： Va Va 0
2．烟气生成量的计算
（1）理论烟气量：
指单位燃料与理论空气进行完全燃烧生成的烟气（Bm3/Kg)。
CO2来源于碳燃烧，即VCO2 0
Car 12
22.4 100
Aar ) 100
Va
1.2 9 3
VL
（二）气体燃料 1 ． 理论空气量和实际空气量： （1） 理论空气量
基准：1Bm3燃料 其组成为体积百分比含量，其中可燃成分为 CO、H 2、CH 4、Cm H n、及H 2 S等
理论需氧量：
V0 O2
[0.5CO 0.5H2O 2CH 4
(m
n 4)Cm H n
提高燃烧温度
3.2.1.2基本概念
1．几个假设 （1）气体的体积都用标准状态（0℃、1atm） （2）计算涉及的气体都是理想气体（22.4Bm3/Kmol） （3）计算温度的基准点是0℃ （4）空气看成由氧气和氮气组成 体积比：O2：N2 ＝21：79
2、几个基本概念 （1）完全燃烧与不完全燃烧
完全燃烧
②燃料燃烧前的加工状态
煤块α＝1.3～1.7
③燃烧设备的构造和操作方法
（3） 火焰的气氛 氧化焰 α＞1，燃烧产物中有过剩空气
中性焰
α＝1，燃烧产物中没有过剩 空气，也没有可燃气体
还原焰
α＜1，燃烧产物中含有 CO、H2、CH4 等可燃气体
CO<2%—弱还原性 CO3-5%—强还原性
从理论上 讲温度最
燃料中可燃成分与空气中氧起化学反应 生成不再可燃的产物（CO2、H2O、SO2)
不完全燃烧
燃料中可燃成分与空气中氧化合不完全 生成的产物中有可燃成分（CO、H2)
化学不完全燃烧
由于空气不足或燃料与空气 混合不好而造成部分燃料未 参加燃烧反应或燃烧不好
机械不完全燃烧
由于机械设备原因而使燃料 未参加燃烧反应即被排走
V0 H 2O
(H2O
H2
H2S
2CH 4
n
1
2 Cm H n ) 100
烟气中SO2含量来源于H 2 S的氧化
V0 SO2
H
2
S
1 100
烟气中来源于燃料中的及空气中的氮
V0 N2
N
2
1 100
Va0
79 100
理论烟气量：
Vl0
[CO
CO2
H2
H 2O
3CH 4
(m
n 2 )Cm H n
不完全燃烧 造成燃料损失 的危害 降低燃烧温度、影响炉内气氛、影响产品质量
（2）过剩空气系数
实际空气量Va与理论空气量Va0 的比值：
Va Va 0
或Va
Va 0
影响过剩空气系数 的因素：
①燃料的种类 气体燃料 α＝1.05～1.10
液体燃料 α＝1.08～1.20
固体燃料 煤粉α＝1.1～1.25
3.2.1计算的内容及基本概念 3.2.1.1计算内容
目的：为了设计窑炉的需要；为了操作窑炉的需要。 内容： （1）空气量的计算：鼓风机选型计算的依据 （2）烟气量的计算：排风机选型、烟囱计算的依据 （3）烟气成分的计算：通过空气系数判断燃烧操作情况 （4）燃烧温度的计算：分析影响因素，改进燃烧条件，
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22.4 100
VO2
0
79 21
SO2量：VSO2
Sar 32
22.4 100
3、烟气组成及密度计算 组成：
CO2
VCO2 Vl
100%,
H
2O
VH 2O Vl
100%
密度：
44CO2 18H 2O 64SO2 28N 2 32O2
22.4 100
或：
(1
H 2O来源于氢的燃烧和燃料中水分的蒸发
V0 H 2O
Har 2
M ar 18
22.4 100
SO2来源于硫的燃烧 N 2来源于燃料和空气，
V 0 S ar 22.4 SO2 32 100
V0 S O2
Nar 28
22.4 100
VO02
79 21
理论烟气量：
Vl 0 VCO2 0 VH2O 0 VSO2 0 VN2 0
C O2 CO2
x1
Car 12
22.4 100
H2
1 2
O2
H 2O
x2
H ar 4
22.4 100
S O2 SO2
x3
Sar 32
22.4 100
共需氧量：
x1
x2
x3
22.4 Car 100 12
H ar 4
Sar 32
需从空气中获得的氧 ：
V0 O2
22.4 Car 100 12
高
3.2.2空气需要量、烟气生成量及成分 及密度的计算
3.2.2.1分析计算法
分析计算法 据燃料的成分分析进行计算。 (一)固体和液体燃料 1．理论空气和实际空气量的计算 (1)理论空气量： 燃料完全燃烧时所需的最低空气量（Bm3/Kg)。 基准：1Kg收到基燃料，其组成为 ：
Car H ar Oar N ar Sar Aar M ar 100% 可燃成分：Car，H ar，Sar
(Car 12
H ar 2
M 18
Sar 32
N ar 28
)
22.4
VO02
79 21
（2）实际烟气量
A、当 1，实际烟气量为：
Vl Vl 0 1Va0
烟气各组成为 : VCO2、VH2O ,VSO2 , 计算方法与理论烟气中的计算相同
氮气和氧气的组成计算如下：
VN2
N ar 28
22.4 100
2H 2 S
N2]
1 100
Va0
79 100
（２）实际烟气量：
A、当 1，实际烟气量为
Vl Vl0 1Va0
烟气中VCO2，VH
，V 2O
SO2
Va
79 100
VO2 1 VO2
B、当 1，实际烟气量
Vl
Vl 0
1 Va0
79 100
烟气中CO量：VCO 21 VO2 0
CO2量：VCO2
Car 12
22.4 100
21 VO2 0
H 2O量：VH 2O
Har 12
M ar 18
.22.4 100
N2量：VN2
3 2
H2S
O2
]
1 100
理论空气量：
Va0
VO2 0
100 21
（2）实际空气量：
Va Va0
2 ．烟气量及烟气组成的计算 （1）理论烟气量
烟气中CO2含量来源于燃料中CO、CH4、CmHn 中碳的燃烧及气体燃料原有的CO2 ：
V0 CO2
Байду номын сангаас
CO2
CO CH 4
mCm
H
n
1 100
烟气中H 2O含量来源于燃料中H 2，CH 4，Cm H n，H 2S 中的氢氧化物及燃料中原有的H 2O
H ar 4
Sar 32
Oar 32
22.4 100
理论空气量：
Va0
V0 O2
100 22.4
(2)实际空气量： Va Va 0
2．烟气生成量的计算
（1）理论烟气量：
指单位燃料与理论空气进行完全燃烧生成的烟气（Bm3/Kg)。
CO2来源于碳燃烧，即VCO2 0
Car 12
22.4 100
Aar ) 100
Va
1.2 9 3
VL
（二）气体燃料 1 ． 理论空气量和实际空气量： （1） 理论空气量
基准：1Bm3燃料 其组成为体积百分比含量，其中可燃成分为 CO、H 2、CH 4、Cm H n、及H 2 S等
理论需氧量：
V0 O2
[0.5CO 0.5H2O 2CH 4
(m
n 4)Cm H n
提高燃烧温度
3.2.1.2基本概念
1．几个假设 （1）气体的体积都用标准状态（0℃、1atm） （2）计算涉及的气体都是理想气体（22.4Bm3/Kmol） （3）计算温度的基准点是0℃ （4）空气看成由氧气和氮气组成 体积比：O2：N2 ＝21：79
2、几个基本概念 （1）完全燃烧与不完全燃烧
完全燃烧
②燃料燃烧前的加工状态
煤块α＝1.3～1.7
③燃烧设备的构造和操作方法
（3） 火焰的气氛 氧化焰 α＞1，燃烧产物中有过剩空气
中性焰
α＝1，燃烧产物中没有过剩 空气，也没有可燃气体
还原焰
α＜1，燃烧产物中含有 CO、H2、CH4 等可燃气体
CO<2%—弱还原性 CO3-5%—强还原性
从理论上 讲温度最
燃料中可燃成分与空气中氧起化学反应 生成不再可燃的产物（CO2、H2O、SO2)
不完全燃烧
燃料中可燃成分与空气中氧化合不完全 生成的产物中有可燃成分（CO、H2)
化学不完全燃烧
由于空气不足或燃料与空气 混合不好而造成部分燃料未 参加燃烧反应或燃烧不好
机械不完全燃烧
由于机械设备原因而使燃料 未参加燃烧反应即被排走
V0 H 2O
(H2O
H2
H2S
2CH 4
n
1
2 Cm H n ) 100
烟气中SO2含量来源于H 2 S的氧化
V0 SO2
H
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S
1 100
烟气中来源于燃料中的及空气中的氮
V0 N2
N
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1 100
Va0
79 100
理论烟气量：
Vl0
[CO
CO2
H2
H 2O
3CH 4
(m
n 2 )Cm H n
不完全燃烧 造成燃料损失 的危害 降低燃烧温度、影响炉内气氛、影响产品质量
（2）过剩空气系数
实际空气量Va与理论空气量Va0 的比值：
Va Va 0
或Va
Va 0
影响过剩空气系数 的因素：
①燃料的种类 气体燃料 α＝1.05～1.10
液体燃料 α＝1.08～1.20
固体燃料 煤粉α＝1.1～1.25