燃烧学第三章燃烧过程计算

当量比
燃空比： FAR=L/F
当量比：
F L FV F L0 F V0
可知：

1

影响过剩空气系数的因素 燃料性质 燃烧器的性能 炉体密封性能 加热炉的测控水平 烟囱挡板
过剩空气系数的确定 自然通风式燃烧器 烧油 α=1.30 烧气α=1.25 预混式气体燃烧器 α=1.20 强制通风式燃烧器 烧油 α=1.15～1.20 烧气 α=1.10～1.15
H 2O(14.06)
过剩空气系数
空燃比：ALR=L/F 化学恰当比： ALR0=L0/F
实际入炉空气量与理论空气量之比
表达式
LF V F L0 F V0 F
过剩空气系数大小的影响：过剩空气系数太大，入炉空气 量多，相对降低了炉膛温度和烟气的黑度，影响传热效果。 在加热炉的排烟温度一定时，过剩空气系数大则排烟量大， 使烟气从烟囱带走的热量多，增加了热损失，全炉热效率 降低。过多的空气还会使烟气中含氧量高，加剧炉管表面 的氧化腐蚀，缩短管子的寿命。 减小过剩空气系数虽然有许多好处，但一个重要的 前提是：必须保证燃料完全燃烧。
加热炉热效率与燃烧放出的热 量和燃料、空气及雾化蒸 炉墙散热损失 汽带入的显热。 损失能量包括 排烟带走的热 量和散失的热 量。
综合热效率 供给的能 量中还应包括外界供给体 系的电和功。
热效率
烟气离开炉子带走的热量 入炉介质
全炉热负荷
出炉介质 燃烧热 燃料 空气 显热 雾化剂
燃烧1kg液体燃料需要的理论空气量为：
L0
气体燃料所需的理论空气用量：
V0 1 [0.5yH2 0.5yC O 0.21
1 (0.0267C 0.08H 0.01S 0.01O) 0.23

n (m )yC m H n 1.5yH2S y O2 ] 4
CH 4 2O2 CO2 2 H 2O 1 2 1 2 2/0.21=9.52 7.52N 2 1+2+7.52=10.52
与过剩空气系数和炉子排烟温度有关。 烟气带走的热量越多，炉子散热损失和不完全燃烧损 失越大，加热炉的热效率越低。
提高加热炉热效率的主要措施
采用高效、大能量的燃烧器，提高燃烧质量； 监控烟气中的氧和一氧化碳含量，降低过剩空气系数； 增设空气预热器或余热锅炉，回收烟气余热； 对流室采用钉头管或翅片管，设置自动吹灰器，强化对流室的传热过 程，使之多吸收热量； 采用低传热系数的耐火绝热材料，降低炉壁散热损失； 加强堵漏，减少漏入炉膛的空气量； 采用计算机或数字控制仪进行最佳燃烧控制。
H 2O(19.01)
C3 H 8 5O2 3CO2 4 H 2O 1 5 3 4 5/0.21=23.81 18.81N 2 3+4+18.81=25.81
H 2O(15.49)
C8 H18 12.5O2 8CO2 9 H 2O 1 12.5 8 9 12.5/0.21=59.52 47.02N 2 8+9+47.02=64.02
第三章 燃烧过程计算
燃烧过程计算内容：
燃料发热值
燃烧用理论和实际空气量
热效率 燃料用量 烟气流量及组成
燃料发热值计算
燃料油发热值 1公斤燃料完全燃烧时所放出的热量，单位kJ/kg。 (1)根据燃料油元素组成（质量百分数）计算: 高发热值： Qh 339.147C 1256.1H 108.862(S O) 低发热值： Ql 339.147C 1030.002H 108.862(S O) 25.122W (2)根据燃料油的相对密度计算:
加热炉热效率的测定
标定测定 （1）用干球温度计测量环境温度，作为基准温度； （2）测量各种被加热介质（油料、过热蒸汽、余热锅炉工质 等）在体系入口处的流量（包括油料汽化率）、温度和 压力，以计算有效热量； （3）测量燃料的低发热值，以及燃料、空气和雾化蒸汽在体 系入口处的温度、压力和流量，以计算供给热量； （4）测量烟气离开体系时的温度，并进行烟气组成分析，以 计算排烟损失； （5）测量炉外壁、风、烟道外壁以及空气预热器外壁的平均 温度和环境风速，以计算散热损失。 准确测定上述各参数之后，分别进行正、反平衡的热效率计算，并统 计各组数据正、反平衡热效率的误差。当两者基本相等时，方可认为测 定是正确的。
理论空气量与过剩空气系数
按化学反应的需氧量而供给的空气量。 液体燃料完全燃烧时所需的理论空气量 C+O2─→CO 燃烧1kg碳需用氧=2.67 kg H2+O2─→H2O 燃烧1kg氢需用氧=8 kg S+O2─→SO2 燃烧1kg硫需用氧=1 kg 燃烧1kg燃料由空气供给的理论用氧量为：
0 . 0 2 6 7 C . 0 8 H 0 . 0 1 0 . 0 1 O 0 S
各种热量确定方法：
q1 Ql
根据过剩空气系数和烟气出对流室温度由图2-2查得；
在设计加热炉时可以不考虑这两部分损失。
q 2 、 q3 Ql Ql
qL Ql
一般变化不大，立式炉和圆筒炉约为0.02～0.05，其 辐射室为0.01～0.03, 对流室为0.01～0.02。
中
影响加热炉热效率的因素
烟气带走的热量 炉子散热损失 不完全燃烧损失
由烟道气组成分析结果计算 燃料完全燃烧时： 燃料不完全燃烧时:
N2 21 79 α N2 O O 2 21 79 2 79 21 N2
α
21 O 2 0.5CO H 2 2CH4 21 79 100 (RO2 O 2 CO H 2 CH4 )
全 炉 热平衡 简图
热效率计算
η Q BQ l
正平衡法
反平衡法 若忽略燃料、空气、雾化蒸汽带入的显热， 全炉热平衡方程为：
BQl Q Q1 Q 2 Q 3 Q L
η 1
1
Q Q Q2 Q3 QL 1 B Ql B Ql
q1 q 2 q3 q L Ql
2 Ql 42246.83 3161.185d 8792.7d
(3)由燃料油相对密度指数及含氢量计算(2-6)～(2-11) 式
气体燃料的发热值 1标准立方米燃料完全燃烧时所放出的热量， 单位kJ/nm3。 高发热值： Qh Σ yiqh i 低发热值： Ql Σ yiql i