气体燃烧过程计算共44页
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燃烧装置中只供给理论空气量，则很难保证燃气与空气 的充分混合、接触，因而不能完全燃烧。因此实际供给 的空气量应大于理论空气需要量，即要供应一部分过剩 空气。 过剩空气的存在增加了燃气分子与空气分子接触的机 会，也增加了其相互作用的机会，从而促使其燃烧完全。
实际供给的空气量V 与理论空气需要量V0 之比称为过剩
1.3 燃烧所需空气量
燃烧所需的氧一般是从空气中直接获得的。
若不考虑空气中含有的少量的二氧化碳和其它稀有气
体，干空气的容积成分可按含氧气 21％、含氮气 79％计
算。
在燃气的燃烧过程中要供给适量的空气，过多或过少都
会对燃烧产生不利影响。
rN2 79 3.76 rO2 21
1.3.1 理论空气需要量
可以用以下通式表示：
Cm H n
(m
n 4
)O2
mCO2
n 2
H 2O
H
（1-1）
式中 H —1molCmHn 完全燃烧后所放出的热量。
rN2 79 3.76 rO2 21
1.2 燃气热值的确定
热值——1m3 燃气完全燃烧所放出的热量称为该燃气的 热值，单位为 kJ/m3 或 kJ/kg。
理论空气需要量是指按燃烧反应计量方程式，1m（3 或 kg） 燃气完全燃烧所需的空气量，是燃气完全燃烧所需的最 小空气量，单位为 m3/m3 或 m3/kg。
当燃气组分已知时，根据各组分的反应方程式，可按下 式计算燃气燃烧所需的理论空气量：
V 0 2 1 [ 0 .5 1 H 2 0 .5 C O ( m n 4 ) C m H n 1 .5 H 2 S O 2 ]
过小会导致不完全燃烧，造成能源的浪费和对环境的污 染； 过大则使烟气体积增大，炉膛温度与烟气温度降低， 导致换热设备换热效率的降低与排烟热损失的增大，同 样造成能源的浪费。因此，先进的燃烧设备应在保证完 全燃烧的前提下，尽量使 值趋近于 1。
1.4 完全燃烧产物的计算
燃气燃烧后的产物就是烟气。当只供给理论空气量时， 燃气完全燃烧后产生的烟气量称为理论烟气量。
•工程计算中有湿燃气与干燃气之分。 •由于天然气中含有一定水蒸气成分，所谓1m3湿燃气是指 燃气的总体积为1m3，其中包含水蒸气所占体积（实际的 燃气成分小于1m3）。 •1m3干燃气则是指燃气成分的体积是1m3，而与其共存的 还有若干水蒸气，因此1m3干燃气的实际体积是大于1 m3 的。由于以干燃气为计量基准不会受到燃气含湿量变化的 影响，因此1m3干燃气的概念被广泛应用。 •1m3干燃气暗含了另含相应含湿量的意义，如非特殊说明， 以后皆简称1m3燃气。
空气系数 ，即
V
V0
用的燃烧方法及
燃烧设备的运行状况。在工业设备中， 一般控制在
1.05～1.20；在民用燃具中 一般控制在 1.3～1.8。
在燃烧过程中，正确选择和控制 值的大小是十分重要 的， 过小或过大都会导致不良后果。
理论烟气的组分有 CO2、H2O 和 N2。一些燃料中含有 一定的硫分，则在它们的燃烧产物中还含有 SO2。由于 在作气体分析时，CO2 和 SO2 的含量经常合在一起， 而产生 CO2 和 SO2 的化学反应式也有许多相似之处， 因此通常将 CO2 和 SO2 合称为三原子气体，用符号 RO2 表示。
在工业与民用燃气应用设备中，烟气中的水蒸气通常是 以气体状态排出的，因此实际工程中经常用到的是燃气 的低热值。有时为了进一步利用烟气中的热量，把烟气 冷却至其露点温度以下使水蒸气冷凝液化，只有这时才 用到燃气的高热值。
实际使用的燃气是含有多种组分的混合气体。混合气体 的热值一般根据混合法则由各单一气体的热值计算得出
H H1r1 H2r2 Hnrn
某些单一可燃气体的热值（kJ/m3；标准状况）
气体
热值
H2
CO
CH4 C3H8 C4H10
C3H6 n-C4H10 i-C4H10
低热值 10794 12644 35906 87667 93244 117695 123649 122857
高热值 12753 12644 39842 93671 101270 125847 133885 133048
式中 V0 —理论空气需要量（m3 干空气/m3 干燃气）； H2 、CO 、Cm H n 、H2S —燃气中各种可燃组分的容积成分； O2 —燃气中氧的容积成分。
一般，燃气的热值越高，燃烧所需的理论空气量就越多。
1.3.2 实际空气需要量
理论空气需要量是燃气完全燃烧所需的最小空气量。 由于燃气与空气的混合很难达到完全均匀，如果在实际
燃气燃烧与燃烧装置
2019年3月24日
燃气燃烧与燃烧装置
燃气 燃烧（火焰） 燃烧装置
燃气燃烧基本理论
1. 燃烧计算 2. 燃气燃烧过程 3. 燃气燃烧方法 4. 燃气燃烧污染的控制 5. 燃气互换性
燃气燃烧应用装置
1. 扩散式燃烧器 2. 大气式燃烧器 3. 全预混燃烧器 4. 节能环保燃烧技术及装置 5. 民用燃气用具、燃气工业炉
高热值——1m3 燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温 度，其中的水蒸气以凝结水状态排出时所放出的热量。
低热值——1m3 燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温 度，其中的水蒸气以蒸汽状态排出时所放出的热量。
燃气的高热值在数值上大于其低热值，差值为水蒸气的气 化潜热。
• 水蒸气的气化潜热很大 （100℃的气化潜热为2257kJ/kg；20℃的气化潜热为2454 kJ/kg）
燃气燃烧与装置
1. 燃气燃烧基本理论
1. 燃气燃烧计算
燃烧计算是燃气燃烧应用的基础。它为工业及民用燃烧 设备的设计提供可靠的依据。
燃气燃烧计算包括三方面内容： (1)确定燃气的热值； (2)计算燃烧所需的空气量及产生的烟气量； (3)确定燃烧温度和绘制焓温图。
1.1 燃烧及燃烧反应计量方程式
对于气体燃料来说，燃烧是指气体中的可燃成分（CmHn、 H2、CO 等）在一定条件下与氧发生激烈的氧化作用， 并产生大量的热和光的物理化学反应过程。
燃烧反应计量方程式是进行燃气燃烧计算的依据。它可 以表示出燃烧反应前后，燃气中的各可燃物质与其燃烧 产物之间的量值比例关系。
任何一种形式的碳氢化合物 CmHn 的燃烧反应方程式都
实际供给的空气量V 与理论空气需要量V0 之比称为过剩
1.3 燃烧所需空气量
燃烧所需的氧一般是从空气中直接获得的。
若不考虑空气中含有的少量的二氧化碳和其它稀有气
体，干空气的容积成分可按含氧气 21％、含氮气 79％计
算。
在燃气的燃烧过程中要供给适量的空气，过多或过少都
会对燃烧产生不利影响。
rN2 79 3.76 rO2 21
1.3.1 理论空气需要量
可以用以下通式表示：
Cm H n
(m
n 4
)O2
mCO2
n 2
H 2O
H
（1-1）
式中 H —1molCmHn 完全燃烧后所放出的热量。
rN2 79 3.76 rO2 21
1.2 燃气热值的确定
热值——1m3 燃气完全燃烧所放出的热量称为该燃气的 热值，单位为 kJ/m3 或 kJ/kg。
理论空气需要量是指按燃烧反应计量方程式，1m（3 或 kg） 燃气完全燃烧所需的空气量，是燃气完全燃烧所需的最 小空气量，单位为 m3/m3 或 m3/kg。
当燃气组分已知时，根据各组分的反应方程式，可按下 式计算燃气燃烧所需的理论空气量：
V 0 2 1 [ 0 .5 1 H 2 0 .5 C O ( m n 4 ) C m H n 1 .5 H 2 S O 2 ]
过小会导致不完全燃烧，造成能源的浪费和对环境的污 染； 过大则使烟气体积增大，炉膛温度与烟气温度降低， 导致换热设备换热效率的降低与排烟热损失的增大，同 样造成能源的浪费。因此，先进的燃烧设备应在保证完 全燃烧的前提下，尽量使 值趋近于 1。
1.4 完全燃烧产物的计算
燃气燃烧后的产物就是烟气。当只供给理论空气量时， 燃气完全燃烧后产生的烟气量称为理论烟气量。
•工程计算中有湿燃气与干燃气之分。 •由于天然气中含有一定水蒸气成分，所谓1m3湿燃气是指 燃气的总体积为1m3，其中包含水蒸气所占体积（实际的 燃气成分小于1m3）。 •1m3干燃气则是指燃气成分的体积是1m3，而与其共存的 还有若干水蒸气，因此1m3干燃气的实际体积是大于1 m3 的。由于以干燃气为计量基准不会受到燃气含湿量变化的 影响，因此1m3干燃气的概念被广泛应用。 •1m3干燃气暗含了另含相应含湿量的意义，如非特殊说明， 以后皆简称1m3燃气。
空气系数 ，即
V
V0
用的燃烧方法及
燃烧设备的运行状况。在工业设备中， 一般控制在
1.05～1.20；在民用燃具中 一般控制在 1.3～1.8。
在燃烧过程中，正确选择和控制 值的大小是十分重要 的， 过小或过大都会导致不良后果。
理论烟气的组分有 CO2、H2O 和 N2。一些燃料中含有 一定的硫分，则在它们的燃烧产物中还含有 SO2。由于 在作气体分析时，CO2 和 SO2 的含量经常合在一起， 而产生 CO2 和 SO2 的化学反应式也有许多相似之处， 因此通常将 CO2 和 SO2 合称为三原子气体，用符号 RO2 表示。
在工业与民用燃气应用设备中，烟气中的水蒸气通常是 以气体状态排出的，因此实际工程中经常用到的是燃气 的低热值。有时为了进一步利用烟气中的热量，把烟气 冷却至其露点温度以下使水蒸气冷凝液化，只有这时才 用到燃气的高热值。
实际使用的燃气是含有多种组分的混合气体。混合气体 的热值一般根据混合法则由各单一气体的热值计算得出
H H1r1 H2r2 Hnrn
某些单一可燃气体的热值（kJ/m3；标准状况）
气体
热值
H2
CO
CH4 C3H8 C4H10
C3H6 n-C4H10 i-C4H10
低热值 10794 12644 35906 87667 93244 117695 123649 122857
高热值 12753 12644 39842 93671 101270 125847 133885 133048
式中 V0 —理论空气需要量（m3 干空气/m3 干燃气）； H2 、CO 、Cm H n 、H2S —燃气中各种可燃组分的容积成分； O2 —燃气中氧的容积成分。
一般，燃气的热值越高，燃烧所需的理论空气量就越多。
1.3.2 实际空气需要量
理论空气需要量是燃气完全燃烧所需的最小空气量。 由于燃气与空气的混合很难达到完全均匀，如果在实际
燃气燃烧与燃烧装置
2019年3月24日
燃气燃烧与燃烧装置
燃气 燃烧（火焰） 燃烧装置
燃气燃烧基本理论
1. 燃烧计算 2. 燃气燃烧过程 3. 燃气燃烧方法 4. 燃气燃烧污染的控制 5. 燃气互换性
燃气燃烧应用装置
1. 扩散式燃烧器 2. 大气式燃烧器 3. 全预混燃烧器 4. 节能环保燃烧技术及装置 5. 民用燃气用具、燃气工业炉
高热值——1m3 燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温 度，其中的水蒸气以凝结水状态排出时所放出的热量。
低热值——1m3 燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温 度，其中的水蒸气以蒸汽状态排出时所放出的热量。
燃气的高热值在数值上大于其低热值，差值为水蒸气的气 化潜热。
• 水蒸气的气化潜热很大 （100℃的气化潜热为2257kJ/kg；20℃的气化潜热为2454 kJ/kg）
燃气燃烧与装置
1. 燃气燃烧基本理论
1. 燃气燃烧计算
燃烧计算是燃气燃烧应用的基础。它为工业及民用燃烧 设备的设计提供可靠的依据。
燃气燃烧计算包括三方面内容： (1)确定燃气的热值； (2)计算燃烧所需的空气量及产生的烟气量； (3)确定燃烧温度和绘制焓温图。
1.1 燃烧及燃烧反应计量方程式
对于气体燃料来说，燃烧是指气体中的可燃成分（CmHn、 H2、CO 等）在一定条件下与氧发生激烈的氧化作用， 并产生大量的热和光的物理化学反应过程。
燃烧反应计量方程式是进行燃气燃烧计算的依据。它可 以表示出燃烧反应前后，燃气中的各可燃物质与其燃烧 产物之间的量值比例关系。
任何一种形式的碳氢化合物 CmHn 的燃烧反应方程式都