第三章 工程燃烧计算一、基本知识 1、基本概念 1）着火温度2）完全燃烧燃料中的可燃物全部与氧发生充分的化学反应 ，生成不能燃烧的产物。 3）不完全燃烧 气体不完全燃烧燃烧产物中含有一部分未燃尽的可燃气体。 固体不完全燃烧燃烧时燃料中有些固体可燃物未经燃烧就从炉 栅条间掉落，有些夹在烟气中带走。产生不完全燃烧的原因: a.空气供给不足,不完全燃烧 b.空气供给恰好或供给过剩,但由于燃料和空气接触不好,导致燃烧不完全4）理论空气量燃料中可燃成分完全燃烧时，根据化学反应式 计算的空气量 V(m3/kg) 5）实际空气量（Va ）实际燃烧过程中所加入的空气量。 6）理论烟气量（V0 ）燃料与理论空气量进行完全燃烧时所得的烟气量 7）实际烟气量（V ）燃料与实际空气量进行完全燃烧时所得的烟气量 8）烟气组成（体积百分数）：烟气中各组成量与总烟气量的比值。9）过量空气系数（） 实际空气量与理论空气量的比值。 =1:空气供给恰好，烟气中无多余氧气1:空气供给过剩，烟气中有多余氧气1；还原气氛，1；中性气氛1； 还原气氛，15%的烟煤或贫煤Vdaf1时)、烟气组成烟气组成量：实际烟气量:2）气体燃料（1）理论烟气量、烟气组成烟气成分:理论烟气量（2）实际烟气量(1时) 、烟气组成烟气组成量：实际烟气量:最好的烟气分析办法是借助烟气分析器实际测定烟气中的组分 。 判断燃料燃烧情况 控制和改善燃烧目的烟气分析器化学式：利用化学药品分 别吸收烟气中的各种组分 ，从而测定其含量。物理式：利用各种气体物 理特性的不同，测定烟气 组分及其含量。3）烟气分析测定方法利用特种化学 药品与烟气接触 ，选择性地吸收 其中某一个别组 分的办法来测定 烟气中各组分的 分容积。工作原理：Orsat烟气分析仪便是常用的化学式烟气分析仪特种化学药品氢氧化钾溶液：可吸收烟气中的CO2和SO2焦性没食子酸的碱性溶液:可吸收烟气中的O2(也可吸收RO2)氯化亚铜的氨溶液:可吸收烟气中的CO（也可吸收O2）烟气顺序地通过上述溶液，第一次吸收掉的是RO2气体，第二次是O2,第三次是CO，剩余未被吸收的是N2.每次吸收减少的容积数可从量筒上的刻度 读出，由于所抽取的烟气试样是100cm3,故所 减少的容积数就是该组分的容积百分比。但由于CO含量较少，上述方法不易准确测量，一般通 过已测出的RO2和O2计算CO含量。为为燃料特性系数。各种燃料的值值和RO2max值值燃料RO2max碳021无烟煤0.020.1020.619.1贫贫煤0.090.1219.318.9烟煤0.100.1519.118.3褐煤0.050.112018.9重油0.290.3516.215.6甲烷烷0.1911.7天然煤气0.750.811.83、过量空气系数的选择完全燃烧时过量空气系数的确定根据定义：烟气中过剩的氧则过剩的空气量为实际空气量可以用烟气中氮的含量表示完全燃烧时，有可导出所以通过烟气分析测得RO2和O2的数值，就能简单地算出空气过量系数。如果是不完全燃烧情况，烟气中还存在未完全燃烧的CO，CH4和RO2等 气体，此时而过量空气系数经推导得：如果只考虑CO不完全燃烧，则：4、燃烧温度的计算定义：燃料燃烧时所放出的热量传给气态的燃烧产物而产生的温度。使燃烧产物获取热量的能源燃料的热值燃料和空气的显热（热焓）燃烧过程的能量（热量）平衡方程式：Qnet燃料低位发热量Hr,k燃料及燃烧用的空气在供入温度时的热焓Qlj燃烧产物发生离解时吸收的热量 Qcr向周围介质传递的热量Qwr未燃烧燃料的燃烧热量Hyq烟气在燃烧温度时的热焓W向外界做的功气体的焓值都是相对于一定的基准温度，如果以273K为基准温度， 则燃料燃烧时可获得的实际燃烧温度:烟气的平均比热容烟气的温度（燃料 的燃烧温度）绝热条件、与外界无能量交换、燃烧完全 不考虑燃烧产物在高温时的离解影响 进一步考虑完全燃烧情况，同时在计算中认为供给燃烧用的燃料与 空气的温度都是0C ，即 上式是燃料的理论燃烧温度，只取决于燃料的化学组成而 与其它因素无关，它是燃料燃烧时所能达到的上限温度。提高实际燃烧温度的途径 选用热值高的燃料，即提高Qnet。 选用合适当的空气过剩系数。理论上讲=1,为完全燃烧，燃烧温度最高； 1,空气量过多，而燃烧发热量接近定值，燃烧温度也降低。 因此，在保证完全燃烧的前提下，尽可能保证=1 。 预热空气和燃料，使Hr,k增大。但由于预热燃料受到一些限制， 因此主要是预热空气。 减少各种散热损失。 增加空气中的氧气浓度空气过量系数跟理论燃烧温度的关系空气中氧含量跟理论燃烧温度的关系注意的几个问题(1) 空气量计算a. 燃料中哪些元素或成分参与燃烧耗氧，与氧的化学反 应方程式； b. 理论空气量是指燃料中各元素完全燃烧所需的最小氧 气量。而实际空气量指实际的燃烧过程中消耗的空气( 为使完全燃烧加入过量空气和不完全燃烧的空气量)； c. 计算理论耗氧量时需减去燃料中含有的氧。(2) 烟气量计算a. 明确烟气组成、燃料中哪些元素或成分燃烧后形成烟 气，与氧的化学反应方程式； b. 实际烟气量=理论烟气量+过量的空气； c. 用理论空气量(氧气量)表示的烟气量。(3) 用到的平衡a. 碳平衡：原料中的碳=烟气中的碳+燃烧后灰渣中的碳； b. 氧平衡：理论耗氧量=燃料消耗氧燃料中的氧； c. 氮平衡：烟气中的氮=原料中的氮+空气中的氮。例题 1 已知某窑炉用煤的收到基组成为：=1.2，计算：实际空气量（Nm3/kg）；实际烟气量（Nm3/ kg ）；烟气组成。解：基准：1kg煤 。 (1)空气量计算 理论空气量Va0：实际空气量Va：(2)烟气量计算 理论烟气量V0：实际烟气量V：(3)烟气组成百分数计算烟气中CO2、H2O、SO2、O2、N2的百分含量分别为： 13.37% 、7.69% 、0.03% 、3.34% 、75.55%。燃烧时过量空气系数=1.2，计算： 燃烧所需实际空气用量（ Nm3/ Nm3煤 气）； 实际湿烟气生成量（Nm3/ Nm3煤气）； 干烟气及湿烟气组成百分率。 练习题3 某窑炉使用发生炉煤气为燃料，其组成为（%）：练习题2 写出以空气和水蒸气作为汽化剂产生发生炉煤气的化学反应方程式。练习题1 若煤质分析表中列出如下成分：FCad38.6、Had2.6、Sad3.8、Nad0.8、Oad3.1、 Mad11.0、Aad40.1, 而工业分析表明，实际水分Mar16， 试求实际燃料的收到基成分。练习题1 若煤质分析表中列出如下成分FCad38.6、Had2.6、Sad 3.8、Nad0.8、Oad3.1、Mad11.0、Aad40.1, 而工业 分析表明，实际水分Mar16，试求实际燃料的收到基成分?解：1kg空气干燥基燃料折合成实际燃料收到基氧化层发生如下化学反应： 2C+O2=2CO+221.2kJ 2CO+O2=2CO2+566.0 kJ C+O2=CO2+393.8 kJ还原层发生如下化学反应： CO2+C=2CO-172.6kJ C+2H2O=CO2+2H2-90.2 kJ C+H2O=CO+H2-131.4 kJ练习题2 写出以空气和水蒸气作为汽化剂产生发生炉煤气，在发生炉氧化层和还原层中的化学反应方程式。练习题3 某窑炉使用发生炉煤气为燃料，其组成为（%）：燃烧时=1.2，计算：燃烧所需实际空气用量（ Nm3/ Nm3煤 气） ；实际湿烟气生成量（Nm3/ Nm3煤气）；干烟气及湿烟气组成百分率。 解：（1）计算1Nm3煤气燃烧所需要的空气量理论空气量： 实际空气量： （2）计算1Nm3煤气燃烧生成的烟气量实际烟气量： （3）干烟气及湿烟气组成百分率 湿烟气组成百分率干烟气组成百分率