3-吉大燃燒學(xué)-工程燃燒計算解析

1、 第第3章章 工程燃燒計算工程燃燒計算 學(xué)習(xí)目的：學(xué)習(xí)目的： 掌握燃燒空氣量的計算掌握燃燒空氣量的計算 掌握煙氣量的計算掌握煙氣量的計算 掌握燃燒溫度的計算掌握燃燒溫度的計算 如果燃料中所有的碳都氧化為如果燃料中所有的碳都氧化為CO2、所有的氫都氧化為、所有的氫都氧化為H2O、所有的硫都氧化為所有的硫都氧化為SO2，則這種燃燒稱為，則這種燃燒稱為完全燃燒完全燃燒，否則稱為，否則稱為不完不完全燃燒全燃燒。 在工程燃燒計算中，一般按單位數(shù)量的燃料來考慮。在工程燃燒計算中，一般按單位數(shù)量的燃料來考慮。單位數(shù)量單位數(shù)量的燃料的燃料是指每千克或每標(biāo)準(zhǔn)立方米計量的燃料量，即固體和液體燃是指每千克或每標(biāo)準(zhǔn)立

2、方米計量的燃料量，即固體和液體燃料用料用1kg燃料計算，氣體燃料用燃料計算，氣體燃料用1m3（標(biāo)況下）燃料計算。（標(biāo)況下）燃料計算。 工程燃燒計算所關(guān)心的是工程燃燒計算所關(guān)心的是燃燒的宏觀結(jié)果燃燒的宏觀結(jié)果，不探索反應(yīng)的內(nèi)部，不探索反應(yīng)的內(nèi)部過程。過程。 （1）碳碳在氧氣中的燃燒反應(yīng)計算式在氧氣中的燃燒反應(yīng)計算式 完全燃燒完全燃燒時：時： C+O2CO2+393546kJ/kmolc (12kg)C+(22.4m3)O2(22.4m3)CO2 (1kg)C+(1.866m3)O2(1.866m3)CO2 (3-1) 不完全燃燒時：不完全燃燒時： 2C+O22CO+2 110541kJ/kmol

3、c (24kg)C+(22.4m3)O2(44.8m3)CO (1kg)C+(0.933m3)O2(1.866m3)CO (3-2) 燃料中可燃成分燃料中可燃成分C、H、S與氧的化學(xué)反應(yīng)與質(zhì)量平與氧的化學(xué)反應(yīng)與質(zhì)量平衡是進(jìn)行工程燃燒計算的基礎(chǔ)。衡是進(jìn)行工程燃燒計算的基礎(chǔ)。（2）氫氫在氧氣中的在氧氣中的完全燃燒反應(yīng)完全燃燒反應(yīng)l 2H2+O22H2O+2 241845kJ/kmolH2l (4kg) H2+(22.4m3)O2(44.8m3) H2Ol (1kg) H2+(5.56m3)O2(11.1m3) H2O (3-3)（3）硫硫在氧氣中的在氧氣中的完全燃燒反應(yīng)完全燃燒反應(yīng)l S+O2SO

4、2+294750kJ/kmolsl (32kg)S+(22.4m3)O2(22.4m3)SO2l (1kg)S+(0.7m3)O2(0.7m3)SO2 (3-4)（4）碳?xì)浠衔锾細(xì)浠衔顲nHm在氧氣中在氧氣中完全燃燒反應(yīng)完全燃燒反應(yīng) CnHm+(n+m/4) O2n CO2+(m/2) H2O+Q (3-5)（5）若用）若用空氣作為氧化劑空氣作為氧化劑，則，則1mol的的O2必然附帶加入必然附帶加入0.79/0.21=3.76(mol)的的N2（其它惰性氣體忽略不計）。（其它惰性氣體忽略不計）。 C+O2+3.76N2CO2+3.76N2 (3-6) 低溫時，低溫時，N2不參與反應(yīng)，在高溫

5、情況下，一部分不參與反應(yīng)，在高溫情況下，一部分N2會分會分解，生成解，生成N原子，繼而與原子，繼而與O2或或O原子反應(yīng)生成原子反應(yīng)生成NO和和NO2,但在工程計算時這部分影響不予考慮。但在工程計算時這部分影響不予考慮。3.2.1 理論空氣量理論空氣量 1kg（或（或1m3）燃料）燃料完全完全燃燒時所需的燃燒時所需的最小空氣量最小空氣量（燃燒產(chǎn)物燃燒產(chǎn)物煙氣中氧氣為零煙氣中氧氣為零）稱為理論空氣需要量，簡稱）稱為理論空氣需要量，簡稱理論空氣量理論空氣量。 理論空氣量也就是從燃燒化學(xué)反應(yīng)式出發(fā)，計算出理論空氣量也就是從燃燒化學(xué)反應(yīng)式出發(fā)，計算出的的1kg（或（或1m3）燃料）燃料所含可燃元素完全燃

6、燒所含可燃元素完全燃燒所需的空氣所需的空氣量。用容積量。用容積V0表示，用質(zhì)量表示，用質(zhì)量L0表示。表示。 通常通常先求出先求出1kg燃料完全燃燒所需的燃料完全燃燒所需的O2量，然后量，然后再再折算成折算成空氣量?？諝饬?。 則則 1kg燃料完全燃燒所需的燃料完全燃燒所需的O2的體積量（的體積量（m3）為：）為： VO2=(1.866Car5.56Har0.7Sar0.7Oar)/100 1kg燃料燃燒所需的燃料燃燒所需的理論空氣量體積數(shù)和質(zhì)量數(shù)理論空氣量體積數(shù)和質(zhì)量數(shù)可按下式計算：可按下式計算： V0= VO2/0.21=0.0889Car0.265Har0.0333Sar0.0333Oar

7、m3空氣空氣/kg燃料燃料 L0=1.293 V0= 0.115Car0.343Har0.043Sar0.043Oar kg空氣空氣/kg燃料燃料 式中，式中， 1.293干空氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（干空氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（0,101.3kPa）下的密度，）下的密度，kg/m3.如如 1kg燃料中收到基碳含量為燃料中收到基碳含量為Car/100（kg），氫含量為），氫含量為Har/100 （kg），硫含），硫含量為量為Sar/100 （kg），）， Oar/100 （kg） 煙氣分析中常將碳和硫的煙氣分析中常將碳和硫的燃燒產(chǎn)物燃燒產(chǎn)物CO2和和SO2的容積一起測定的容積一起測定，記，記為為RO2， 可將可將碳

8、和硫碳和硫的完全燃燒反應(yīng)式寫成的完全燃燒反應(yīng)式寫成通式通式RO2RO2， 其中其中Rar Car0.375Sar，相當(dāng)于，相當(dāng)于1kg燃料中的燃料中的當(dāng)量碳量當(dāng)量碳量： V0= 0.0889Rar0.265Har-0.0333Oar (3-9) L0= 0.115Rar0.343Har-0.043Oar (3-10) 對于氣體燃料（設(shè)含對于氣體燃料（設(shè)含H2、CO、H2S、CnHm、O2），應(yīng)按其），應(yīng)按其收到收到基濕成分為基準(zhǔn)基濕成分為基準(zhǔn)進(jìn)行計算：進(jìn)行計算： V0=4.760.5H2s +0.5COs +1.5H2Ss +(n+m/4) CnHms -O2s/100 (3-11)式中式中

9、H2s、COs、H2Ss、CnHms、O2s 為氣體燃料中各組分的濕成分體為氣體燃料中各組分的濕成分體積百分?jǐn)?shù)，積百分?jǐn)?shù)，%。式（。式（3-11）中）中V0是指不含水蒸氣的干空氣。是指不含水蒸氣的干空氣。理論空氣量僅取決于燃料成分，當(dāng)燃料確定后其理論空氣量僅取決于燃料成分，當(dāng)燃料確定后其V0 為常數(shù)。為常數(shù)。3.2.2 實際空氣量和過量空氣系數(shù)實際空氣量和過量空氣系數(shù) 為了使燃料盡可能的完全燃燒，實際供給的空氣量必然要多于為了使燃料盡可能的完全燃燒，實際供給的空氣量必然要多于理論空氣量，而超過理論空氣量的那部分稱為理論空氣量，而超過理論空氣量的那部分稱為過量空氣量過量空氣量。 實際空氣量實際空

10、氣量Vk與理論空氣量與理論空氣量V0之比稱為之比稱為過量空氣系數(shù)過量空氣系數(shù)： Vk/ V0 = 或或 (3-12) 實際空氣量和過量空氣量可用下兩式計算：實際空氣量和過量空氣量可用下兩式計算： Vk = V0 (3-13) Vg= Vk V0 = V0 ( 1) (3-14) 在燃燒設(shè)備中，對燃燒有重大影響的是在燃燒設(shè)備中，對燃燒有重大影響的是爐膛出口處的過爐膛出口處的過量空氣系數(shù)量空氣系數(shù) 1“； 1“的大小直接影響燃燒效率和熱效率；的大小直接影響燃燒效率和熱效率； 1“過大會造成大的排煙熱損失，使?fàn)t溫降低，不利于燃過大會造成大的排煙熱損失，使?fàn)t溫降低，不利于燃燒；燒； 1“過小會造成固體

11、及氣體不完全燃燒損失過大，且污染過小會造成固體及氣體不完全燃燒損失過大，且污染物排放濃度高；物排放濃度高； 對于氣化爐，實際空氣量小于理論空氣量，用對于氣化爐，實際空氣量小于理論空氣量，用空氣消耗空氣消耗系數(shù)系數(shù)N表示實際空氣量與理論空氣量之比，即表示實際空氣量與理論空氣量之比，即N=Vk/ V0。3.2.3 漏風(fēng)系數(shù)和空氣平衡漏風(fēng)系數(shù)和空氣平衡對于負(fù)壓運行的鍋爐等熱能設(shè)備，環(huán)境空氣會通過不嚴(yán)密處對于負(fù)壓運行的鍋爐等熱能設(shè)備，環(huán)境空氣會通過不嚴(yán)密處漏入爐內(nèi)及煙道內(nèi)，致使煙氣中過量空氣系數(shù)增加。漏入爐內(nèi)及煙道內(nèi)，致使煙氣中過量空氣系數(shù)增加。 相對于相對于1kg燃料，漏入的空氣量燃料，漏入的空氣量

12、 V與理論空氣量與理論空氣量V0之比，之比，稱為稱為漏風(fēng)系數(shù)漏風(fēng)系數(shù)，用，用表示：表示： = V/ V0 (3-15) 漏風(fēng)使煙道內(nèi)的過量空氣系數(shù)沿?zé)煔饬鞒搪╋L(fēng)使煙道內(nèi)的過量空氣系數(shù)沿?zé)煔饬鞒讨饾u增大逐漸增大。從爐。從爐膛出口開始，膛出口開始，煙道內(nèi)任意截面處煙道內(nèi)任意截面處的過量空氣系數(shù)為：的過量空氣系數(shù)為： i= 1+ii (3-16) 在在空氣預(yù)熱器空氣預(yù)熱器中的空氣平衡式為：中的空氣平衡式為： ky=ky+ky (3-17) 考慮到考慮到爐膛及制粉系統(tǒng)爐膛及制粉系統(tǒng)的負(fù)壓漏風(fēng)，則有：的負(fù)壓漏風(fēng)，則有： ky= 11zf (3-18) 3.3.1 理論煙氣量的計算理論煙氣量的計算 1kg

13、固體或液體燃料固體或液體燃料在在 1的情況下的情況下完全燃燒完全燃燒，所生成的煙氣量稱，所生成的煙氣量稱為為理論煙氣量（理論煙氣量（m3/kg）： Vy0=VRO2+VH2O0+VN20 (3-19) 根據(jù)燃燒反應(yīng)式，式（根據(jù)燃燒反應(yīng)式，式（3-19）右邊各項可按下列各式計算：）右邊各項可按下列各式計算： VRO2=0.01866 Car0.007Sar= 0.01866 (Car0.375Sar) (3-20) VH2O0=0.111Har0.0124Mar+0.0161V0 (3-21) VN20=0.008Nar+0.79V0 (3-22) 1m3（標(biāo)況下）氣體燃料（標(biāo)況下）氣體燃料在在

14、 1的情況下的情況下完全燃燒完全燃燒，所生成的理，所生成的理論煙氣量，可由氣體燃料的論煙氣量，可由氣體燃料的濕成分濕成分按式（按式（3-23）計算：）計算： Vy0=CO2s+COs+2 H2Ss +(n+m/2) CnHms + H2s+H2Os+N2s/100 +0.806 V0 (3-23) 22.4/28/100標(biāo)況下干空氣的密度：標(biāo)況下干空氣的密度：1.293kg Nm3(=28.96/22.4)，標(biāo)況下水蒸氣的密度：標(biāo)況下水蒸氣的密度：18 22.40.804kg Nm3所以單位體積空氣中的水蒸氣量為：所以單位體積空氣中的水蒸氣量為：dk為空氣中所含的水蒸氣量（克為空氣中所含的水蒸

15、氣量（克千克空氣）千克空氣）習(xí)慣上，空氣中所含的水蒸氣量（含濕量）用習(xí)慣上，空氣中所含的水蒸氣量（含濕量）用“克千克空氣克千克空氣”表示，其值一般取為表示，其值一般取為d dk k 10g/kg10g/kg，或根據(jù)溫度查數(shù)據(jù)表得到含濕量。，或根據(jù)溫度查數(shù)據(jù)表得到含濕量。由理論空氣量由理論空氣量V V0 0帶入的水分為帶入的水分為0.0161 V0.0161 V0 0(Nm(Nm3 3kgkgf f) )。V V0 0的單位：的單位： NmNmK K3 3 kgkgf f3.3.2 完全燃燒時的實際煙氣量計算完全燃燒時的實際煙氣量計算 如果如果 1，則，則1kg燃料在燃料在實際空氣量實際空氣量V

16、k下下完全燃燒完全燃燒所產(chǎn)生的煙氣所產(chǎn)生的煙氣量稱為量稱為實際煙氣量實際煙氣量。 與理論煙氣量相比，在煙氣組分上與理論煙氣量相比，在煙氣組分上多了一項多了一項O2； 在在煙氣總量煙氣總量上，多了上，多了過量空氣過量空氣( 1)V0以及隨過量空氣帶入煙氣以及隨過量空氣帶入煙氣內(nèi)的內(nèi)的水蒸氣水蒸氣。 實際煙氣量可用式（實際煙氣量可用式（3-24）計算）計算： Vy=VCO2+VSO2+VN2+VO2+VH2O=VRO2+VN2+VO2+VH2O (3-24) VN2= VN20+0.79 ( 1) V0=0.008 Nar+0.79 V0 (3-25) VO2=0.21 ( 1) V0 (3-26

17、)VH2O= VH2O0+0.0161( -1) V0=0.111 Har0.0124Mar+0.0161 V0(3-27) 1時時1m3（標(biāo)況下）（標(biāo)況下）氣體燃料氣體燃料完全燃燒的實際煙氣量，可由完全燃燒的實際煙氣量，可由氣體燃料的氣體燃料的濕成分濕成分按式（按式（3-28）計算：）計算： Vy=Vy0 +1.0161 ( 1) V0 (3-28)3.3.3 不完全燃燒時煙氣量的計算不完全燃燒時煙氣量的計算 當(dāng)燃料當(dāng)燃料不完全燃燒時不完全燃燒時，可以認(rèn)為，可以認(rèn)為煙氣中不完全燃燒產(chǎn)物只有煙氣中不完全燃燒產(chǎn)物只有CO。此時此時實際煙氣量實際煙氣量可表示為：可表示為： Vy=VCO2+VSO2

18、+VN2+VO2+VH2O+VCO=Vgy+ VH2O (3-29)Vgy為不完全燃燒時的干煙氣量；為不完全燃燒時的干煙氣量； Vgy=VCO2+VSO2+VN2+VO2+ VCO=VRO2+VN2+VO2+ VCO (3-30)（1）不完全燃燒時煙氣不完全燃燒時煙氣中中CO2和和CO的的體積計算體積計算 設(shè)不完全燃燒時生成設(shè)不完全燃燒時生成CO2的碳量為的碳量為Car,CO2，生成，生成CO的碳量為的碳量為Car,CO，則有，則有 CarCar,CO2+Car,CO VCO2=0.01866Car,CO2 VCO=0.01866Car,CO VCO2+ VCO =0.01866Car (3-

19、31)（2）不完全燃燒不完全燃燒時時煙氣中煙氣中O2和和N2的體積計算的體積計算VO2=0.21 ( -1) V0+0.5 0.01866Car,CO=0.21 ( -1) V0+0.5 VCO (3-32) VN2= VN20+0.79(VO2-0.5 VCO)/0.21 (3-33) 3.3.4 煙氣中三原子氣體容積分?jǐn)?shù)和飛灰濃度計算煙氣中三原子氣體容積分?jǐn)?shù)和飛灰濃度計算 煙氣中的三原子氣體和水蒸氣煙氣中的三原子氣體和水蒸氣容積分?jǐn)?shù)容積分?jǐn)?shù)及及分壓力分壓力計算：計算： rRO2= VRO2/ Vgy (3-34) rH2O= VH2O/ Vgy (3-35) pRO2= rRO2p (3-

20、36) pH2O= rH2Op (3-37) 煙氣中的煙氣中的飛灰濃度飛灰濃度計算：計算： 100arfhyA ammy=1Aar+(1+dk) 1.293 V0 dk為干空氣的含濕量為干空氣的含濕量(3-38) Aar為燃料中的灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)；為燃料中的灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)；afh為煙氣攜帶出爐膛的飛灰占總灰分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；為煙氣攜帶出爐膛的飛灰占總灰分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；my為每公斤燃料的煙氣量，為每公斤燃料的煙氣量，kg/kg，包括，包括1kg燃料燃燒所需空氣燃料燃燒所需空氣量及由空氣所含水分轉(zhuǎn)入煙氣的質(zhì)量：量及由空氣所含水分轉(zhuǎn)入煙氣的質(zhì)量： 為與燃料成分相區(qū)別，上標(biāo)為與燃料成分相區(qū)別，上標(biāo) （體積百分?jǐn)?shù)）

21、（體積百分?jǐn)?shù)） %100%22222ONOHOSOC按前公式（固液按前公式（固液or氣）求氣）求 各產(chǎn)物成分各產(chǎn)物成分yV%100%100%100%100%100%2222222222yOyNyOHySOyCOVVOVVNVVOHVVOSVVOC%100有兩種方法計算有兩種方法計算1按燃料量算（按參加反應(yīng)物質(zhì)重量）按燃料量算（按參加反應(yīng)物質(zhì)重量）(1kg燃料應(yīng)除去灰分，燃料應(yīng)除去灰分，1.293空氣標(biāo)態(tài)下密度，空氣標(biāo)態(tài)下密度，)固、液體燃料固、液體燃料 kg/m3氣體燃料氣體燃料yyVmmVm空燃產(chǎn)物ykVVA293. 11001ykVVHCO293. 11004 .2221004 .2228

22、2kg/m32按產(chǎn)物量計算按產(chǎn)物量計算%100%22222OOSNOHOC32222222kg/m10022.4O32N28O64SO18HO44C100OH22.418100OC22.444 例題例題5：已知某煙煤：已知某煙煤 %32.76% arC%08. 4% arH%0 . 3%,55. 7%,80. 3%,61. 1%,64. 3%arararararMASNO求：理論空氣量求：理論空氣量,理論燃燒產(chǎn)物理論燃燒產(chǎn)物,生成物成分生成物成分,密度？密度？ 已知某廠用焦?fàn)t煤氣做工業(yè)爐燃料，煤氣已知某廠用焦?fàn)t煤氣做工業(yè)爐燃料，煤氣t=28（h=31.1g/m3干氣體）干氣體）,化驗出煤氣化驗

23、出煤氣成分為：成分為： H2 CH4 CO C2H4 CO2O2N2 57.9 25.4 9.0 2.9 3.1 0.41.3 %求：一、求：一、 燃燒計算時的濕成分；發(fā)熱量燃燒計算時的濕成分；發(fā)熱量 二、若該爐熱負(fù)荷二、若該爐熱負(fù)荷 q=335105KJ/h，且，且=1.05 每小時應(yīng)供多少立方煤氣？每小時應(yīng)供多少立方煤氣？ 每小時應(yīng)供多少立方空氣？每小時應(yīng)供多少立方空氣？ 廢氣量有多少？廢氣量有多少？某一工業(yè)爐采用重油作燃料，已知重油的收到成分某一工業(yè)爐采用重油作燃料，已知重油的收到成分=1.15,空氣水蒸汽飽和溫度空氣水蒸汽飽和溫度20，對于的含濕量，對于的含濕量為為18.9g/m3干氣

24、體。干氣體。求：實際空氣量，產(chǎn)物生成量，產(chǎn)物成分求：實際空氣量，產(chǎn)物生成量，產(chǎn)物成分,密度密度%7 . 0%, 2 . 0%,2 . 0%,3 . 0%,6 . 0%,12%,86%MASNOHC某加熱爐采用混合發(fā)生爐煤氣做燃料。由熱平衡算得燃料消某加熱爐采用混合發(fā)生爐煤氣做燃料。由熱平衡算得燃料消耗量為耗量為480 Nm3/h，空氣和煤氣均不預(yù)熱（常溫為，空氣和煤氣均不預(yù)熱（常溫為20），煤氣成分為：），煤氣成分為：20時飽和水蒸汽含量為時飽和水蒸汽含量為18.9g/m3干氣體。干氣體。求：若空氣過剩系數(shù)求：若空氣過剩系數(shù)=1.1時，風(fēng)機(jī)風(fēng)量至少為多少？若煙時，風(fēng)機(jī)風(fēng)量至少為多少？若煙道內(nèi)煙

25、氣流速為道內(nèi)煙氣流速為1.5m/s,煙道截面積為多少？煙道截面積為多少？ 3, 2, 2/5443%,40%,40%,20%NmKJQNCOHnetddd3.4.1 燃燒溫度的幾種表示法燃燒溫度的幾種表示法 燃料燃燒產(chǎn)生的煙氣所達(dá)到的溫度稱為燃料燃燒產(chǎn)生的煙氣所達(dá)到的溫度稱為燃料的燃燒溫度燃料的燃燒溫度。 能量平衡方程能量平衡方程： Qnet+ Qr+ Qk = Qlj+ Qcr+ Qwr+ Qy+ Aw (3-40) 其中其中 Qnet燃料的低熱值，燃料的低熱值，kJ/kg； Qr、Qk 燃料和空氣的入爐顯熱，燃料和空氣的入爐顯熱， kJ/kg； Qlj 燃燒產(chǎn)物發(fā)生熱裂解時的吸熱量，燃燒產(chǎn)

26、物發(fā)生熱裂解時的吸熱量， kJ/kg； Qcr 燃燒過程中向系統(tǒng)外的散熱量，燃燒過程中向系統(tǒng)外的散熱量， kJ/kg； Qwr 燃燒過程中不完全燃燒熱損失的熱量，燃燒過程中不完全燃燒熱損失的熱量，kJ/kg； Qy 燃燒后燃燒產(chǎn)物所擁有的熱量，燃燒后燃燒產(chǎn)物所擁有的熱量，kJ/kg； Aw 系統(tǒng)對外做的功，系統(tǒng)對外做的功， kJ/kg。 Qnet+ Qr+ Qk = Qlj+ Qcr+ Qwr+ Qy+ Aw (3-40) 如果如果不考慮系統(tǒng)與外界交換的功不考慮系統(tǒng)與外界交換的功Aw，則，則 Qnet+ Qr+ Qk = Qlj+ Qcr+ Qwr+ Qy (3-41) 以以1kg燃料為基準(zhǔn)進(jìn)

27、行熱平衡計算，燃料和空氣的物理顯熱燃料為基準(zhǔn)進(jìn)行熱平衡計算，燃料和空氣的物理顯熱Qr和和 Qk 分別記做分別記做hr和和hk(kJ/kg)，以，以0為基準(zhǔn)溫度，則：為基準(zhǔn)溫度，則： hrcp,ar tr (3-42) hk V0(ct)k (3-43) ,1004.187100100ararp arr dMMcc (3-44) 燃料收到基比定壓熱容：燃料收到基比定壓熱容：(ct)k 單位體積（單位體積（1m3）干空氣連同其攜帶的水蒸氣在溫度為）干空氣連同其攜帶的水蒸氣在溫度為t時的焓，時的焓，查表查表3-1；,1004.187100100ararp arr dMMcc為燃料干燥基比熱容，查表（

28、為燃料干燥基比熱容，查表（3-2） 燃燒產(chǎn)物擁有的燃燒產(chǎn)物擁有的物理顯熱物理顯熱Qy對于對于1kg燃料可記做燃料可記做hy(kJ/kg) Qy =hycy ty Vy (3-45)Cy煙氣的平均比熱容，煙氣的平均比熱容，KJ/（m3. ） ty 實際燃燒溫度，實際燃燒溫度， Vy 煙氣量，煙氣量， m3/kg。()()netrkljcrwryyyQhhQQQtc V 假設(shè)燃料在假設(shè)燃料在絕熱系統(tǒng)絕熱系統(tǒng)中燃燒，且完全燃燒，此時燃燒產(chǎn)物的溫中燃燒，且完全燃燒，此時燃燒產(chǎn)物的溫度稱為度稱為理論燃燒溫度理論燃燒溫度，即，即 ()netrkljadyyQhhQtc V (3-47) (3-46) 實際

29、燃燒溫度實際燃燒溫度： 理論燃燒溫度又稱理論燃燒溫度又稱絕熱燃燒溫度絕熱燃燒溫度，表示某種燃料在某一燃燒條，表示某種燃料在某一燃燒條件下所能達(dá)到的最高溫度。件下所能達(dá)到的最高溫度。 如果忽略高溫氣體分解熱如果忽略高溫氣體分解熱Qlj，可簡化為，可簡化為 netrkadyyQhhtc V 如果將燃燒條件規(guī)定為空氣和燃料均不預(yù)熱，且規(guī)定過量空氣如果將燃燒條件規(guī)定為空氣和燃料均不預(yù)熱，且規(guī)定過量空氣系數(shù)系數(shù) 1，則，則燃燒溫度只與燃料性質(zhì)燃燒溫度只與燃料性質(zhì)有關(guān)，稱為有關(guān)，稱為理論發(fā)熱溫度理論發(fā)熱溫度： 0netfyyQtc V 引入引入修正系數(shù)修正系數(shù)，則實際燃燒溫度，則實際燃燒溫度ty可按式（可

30、按式（3-50）計算，即）計算，即 ty = tad (3-50) (3-48) (3-49) 3.4.2 煙、風(fēng)比熱容和焓及燃燒溫度的計算煙、風(fēng)比熱容和焓及燃燒溫度的計算一、空氣及燃燒產(chǎn)物的比熱容及焓值計算一、空氣及燃燒產(chǎn)物的比熱容及焓值計算 燃燒產(chǎn)物的平均比定壓熱容計算：燃燒產(chǎn)物的平均比定壓熱容計算： 燃燒產(chǎn)物的燃燒產(chǎn)物的焓焓（kJ/kg）計算：）計算： hy=hy0+( 1)hk0+hfh (3-52) 理論煙氣焓理論煙氣焓 hy0= VRO2(ct)RO2+ VN20(ct)N2+ VH2O0(ct)H2O (3-53) 理論空氣焓理論空氣焓 hk0= V0(ct)k (3-54) (

31、)100arfhfhhAhact22222222COH ONOyCOH ONOyyyyVVVVcccccVVVV (3-51) (3-55) 飛灰的焓飛灰的焓Aar為燃料收到基灰分含量；為燃料收到基灰分含量；afh為煙氣中灰分占總灰分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。為煙氣中灰分占總灰分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。二、燃燒產(chǎn)物高溫分解熱的計算二、燃燒產(chǎn)物高溫分解熱的計算 高溫下燃燒產(chǎn)物氣體的高溫下燃燒產(chǎn)物氣體的分解度分解度與體系的與體系的溫度和壓力溫度和壓力有關(guān)。有關(guān)。 表表3-4 含碳?xì)浠衔锏娜剂先紵a(chǎn)物的分解程度含碳?xì)浠衔锏娜剂先紵a(chǎn)物的分解程度 壓力（壓力（MPa） 無分解時溫度無分解時溫度弱分解時溫度弱分解時溫度強(qiáng)分解

32、時溫度強(qiáng)分解時溫度0.010.521000.52.52300 在常壓工業(yè)爐中，只有在在常壓工業(yè)爐中，只有在溫度較高溫度較高時（時（1800）才考慮熱分解的）才考慮熱分解的影響。影響。 在一般工業(yè)爐的溫度和壓力條件下，熱分解僅考慮下列在一般工業(yè)爐的溫度和壓力條件下，熱分解僅考慮下列兩種反應(yīng)兩種反應(yīng)： CO2CO+0.5O2 (3-56) H2OH2+0.5O2 (3-57) 分解熱可按下式分解熱可按下式近似計算：近似計算： Qlj= Qlj,CO2+ Qlj,H2O=12600VCO+10800VH2 =12600 fCO2(VCO2)w+10800 fH2O(VH2O)w kJ/kgr (3-

33、58)(VCO2)w、(VH2O)w為不考慮高溫?zé)岱纸鈺r的為不考慮高溫?zé)岱纸鈺r的CO2、H2O量，量，m3/kgr222()()COlCOCOwVfV222()()H OlH OH OwVfV(VCO2)l、(VH2O)l為高溫?zé)岱譃楦邷責(zé)岱纸獾慕獾腃O2、H2O量，量，Nm3/kgCO2的離解度的離解度H2O的離解度的離解度三、理論燃燒溫度的計算三、理論燃燒溫度的計算 計算理論燃燒溫度：計算理論燃燒溫度： 影響理論燃燒溫度的因素影響理論燃燒溫度的因素主要有：主要有：（1）燃料的種類和熱值燃料的種類和熱值：理論燃燒溫度正比于：理論燃燒溫度正比于Qnet/Vy；（2）過量空氣系數(shù)：）過量空氣系數(shù)

34、：越大，煙氣量越大，煙氣量Vy越大，理論燃燒溫度越低越大，理論燃燒溫度越低（3）空氣和燃料的預(yù)熱溫度：越大，理論燃燒溫度越高）空氣和燃料的預(yù)熱溫度：越大，理論燃燒溫度越高（4）空氣的富氧程度：）空氣的富氧程度： 相同空氣量下，氧濃度越大，理論燃燒溫相同空氣量下，氧濃度越大，理論燃燒溫度越高。度越高。()netrkljadyyQhhQtc V一般認(rèn)為一般認(rèn)為 亦亦 ？有局限性有局限性 netQadtC2100KJ/m418700000Kcal/m1:C1002KJ/m16748000Kcal/m4:C1600KJ/m4187000Kcal/m1:333333netnetnetnetnetnetQ

35、QQQQQ天然氣焦?fàn)t高爐煤氣分析一下：可燃成分含量分析一下：可燃成分含量Q Qnetnet而而V V0 0VVN2N2，Vy Vy 四、理論發(fā)熱溫度計算四、理論發(fā)熱溫度計算 理論發(fā)熱溫度理論發(fā)熱溫度tf與與燃料性質(zhì)燃料性質(zhì)有關(guān)：有關(guān)： 煙氣平均定壓比熱容煙氣平均定壓比熱容按下式確定：按下式確定： 22222200000H ONROyROH ONyyyVVVccccVVV五、實際燃燒溫度的計算五、實際燃燒溫度的計算 對于不同的熱能設(shè)備，實際燃燒溫度的計算各不相同，可用對于不同的熱能設(shè)備，實際燃燒溫度的計算各不相同，可用通通用式用式表示。表示。 (3-61) 0netfyyQtc Vty = ta

36、d由實驗測定，通常約由實驗測定，通常約0.6-0.9空氣、各煙氣組分空氣、各煙氣組分的平均比定壓熱容的平均比定壓熱容查表查表3-3 由例由例5知某煙煤知某煙煤Qnet=7172kcal/kg，Vy=8.21m3/kg,理論燃燒產(chǎn)物成分：理論燃燒產(chǎn)物成分： %12.76%,09. 6%,37. 0%,42.17%2222NOHSOOCkgmVkgmVkgmVNOHCO/25. 6,/5 . 0,/43. 1333222求：燃燒發(fā)熱溫度求：燃燒發(fā)熱溫度 某加熱爐：燃料重油為降低粘度，燃燒前將重油某加熱爐：燃料重油為降低粘度，燃燒前將重油加熱加熱90（cr=0.415+0.0006tr），），=1.

37、2，空氣不，空氣不預(yù)熱，預(yù)熱，tk=20,Qnet=40340kJ/kg,Vo=10.5m3/kg ,Vk=12.6m3/kg,Vyo=11.18m3/kg, 求此條件下理論燃燒溫度，估計實際爐溫（設(shè)爐溫求此條件下理論燃燒溫度，估計實際爐溫（設(shè)爐溫系數(shù)系數(shù)0.74）kgmVkgmVOHCOOHco/59. 1,/58. 1%,7 .11%,6 .11%332222 工業(yè)爐燃料重油工業(yè)爐燃料重油, C%=86%，H%=12%，O%=0.6%，N%=0.3%，S%=0.2%，A%=0.2%，M%=0.7%，估計估計求：求：低位發(fā)熱量，理論發(fā)熱溫度低位發(fā)熱量，理論發(fā)熱溫度Ctf21001800 煙氣

38、分析的方法主要有：煙氣分析的方法主要有：化學(xué)吸收法、電氣測量法、紅化學(xué)吸收法、電氣測量法、紅外吸收法和色譜分析法等。外吸收法和色譜分析法等。3.5.1 煙氣成分的測定煙氣成分的測定一、奧氏煙氣分析儀測定煙氣的成分一、奧氏煙氣分析儀測定煙氣的成分 屬于屬于化學(xué)吸收法化學(xué)吸收法，它是將一定容積的煙氣試樣按順序與，它是將一定容積的煙氣試樣按順序與某些化學(xué)某些化學(xué)吸收劑吸收劑相接觸，對煙氣的各組成氣體逐一進(jìn)行相接觸，對煙氣的各組成氣體逐一進(jìn)行選擇性吸收選擇性吸收，煙氣試樣，煙氣試樣每次減少的體積即是被測成分在煙氣中的體積。每次減少的體積即是被測成分在煙氣中的體積。二、燃燒效率儀測定煙氣成分二、燃燒效率

39、儀測定煙氣成分 與奧氏儀相似，其與奧氏儀相似，其差別差別在于用固體吸收劑吸收干煙氣中各成在于用固體吸收劑吸收干煙氣中各成分，用數(shù)字直接測得燃燒效率。分，用數(shù)字直接測得燃燒效率。 它不僅能它不僅能顯示出煙氣中顯示出煙氣中RO2 、O2和和CO的含量的含量，而且能直接，而且能直接計算計算燃燒效率燃燒效率，需定期更換固體吸收劑電池和，需定期更換固體吸收劑電池和做相關(guān)標(biāo)定做相關(guān)標(biāo)定。三、測定結(jié)果的計算和驗證三、測定結(jié)果的計算和驗證（1）干煙氣的容積成分）干煙氣的容積成分 即燃料燃燒后即燃料燃燒后除去水蒸氣后的煙氣除去水蒸氣后的煙氣。 完全燃燒時，完全燃燒時，干煙氣成分為干煙氣成分為：CO2 、SO2

40、、O2、N2； 不完全燃燒時，不完全燃燒時，干煙氣成分為干煙氣成分為：CO2 、SO2 、O2、N2、CO 、H2 、CnHm等。等。 忽略忽略H2 和和CnHm，則有：，則有： CO2 +SO2 +O2+N2+CO = 100 (3-62) 或或RO2 +O2+N2+CO = 100 (3-63) 21.866argyRVR OC O其中其中 (3-66) (3-65) (3-67) (3-68) (3-69) 為干煙氣量（為干煙氣量（m3/kg）10010010010010022222222gyCOgyNgyOgySOgyCOVVOCVVNVVOVVOSVVOC（2）干煙氣體積的計算）干煙

41、氣體積的計算 VCO2+ VCO =1.866Car/100 VSO2 =0.7Sar/100221.866(0.375)arargyCSVCOSOCO21.866argyRVROCO2222100COSOCOgyVVVCOSOCOV (3-70) (3-71) (3-72) 3.5.2燃燒反應(yīng)氣體分析方程燃燒反應(yīng)氣體分析方程-用于驗證煙氣成分分析的正確性用于驗證煙氣成分分析的正確性（1）完全燃燒方程式）完全燃燒方程式 RO2(1+)+O2 = 21 燃料特性系數(shù)燃料特性系數(shù) (3-74)（2）不完全燃燒方程）不完全燃燒方程 RO2(1+)+O2 +(0.605+)CO= 21 (3-75)（

42、3）氣體分析方程氣體分析方程RO2(1+)+O2 +(0.605+)CO-0.185H2-(0.58-)CH4= 21 (3-76) 在現(xiàn)代電站鍋爐中在現(xiàn)代電站鍋爐中，燃燒較充分，燃燒較充分，CO含量很低，用奧氏煙含量很低，用奧氏煙氣分析儀難以測準(zhǔn)?？砂聪率接嬎愠鰺煔庵袣夥治鰞x難以測準(zhǔn)?？砂聪率接嬎愠鰺煔庵蠧O含量：含量：2221 (1)0.605ROOCO（4）燃料特性系數(shù)）燃料特性系數(shù) 燃料特性系數(shù)燃料特性系數(shù)是一個無因次數(shù)，僅取決于燃料的元素成分是一個無因次數(shù)，僅取決于燃料的元素成分C、H、O、N、S。 (3-77) 對固體和液體燃料：對固體和液體燃料： 0.1260.03882.352

43、.350.375ararararararararHONHOCSC對氣體燃料：對氣體燃料： 12222220.79 0.50.5()1.50.210.794nmnmmHCOnC HH SONCOnC CH SCO (3-78) (3-79) RO2 與與O2的關(guān)系：的關(guān)系： 22211ORO (3-80) 2max211RO (3-81) 完全燃燒時完全燃燒時煙氣中剩余煙氣中剩余O2越大，即過量空氣系數(shù)越大，越大，即過量空氣系數(shù)越大，RO2越小。越小。表表3-5可查燃料特性系數(shù)和可查燃料特性系數(shù)和RO2max3.5.3 過量空氣系數(shù)的檢測計算過量空氣系數(shù)的檢測計算 在燃燒設(shè)備的在燃燒設(shè)備的設(shè)計設(shè)

44、計中，中，過量空氣系數(shù)過量空氣系數(shù) 是根據(jù)實踐經(jīng)驗與工藝條是根據(jù)實踐經(jīng)驗與工藝條件或參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選取的。件或參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選取的。 對于對于運行運行中的燃燒設(shè)備，其中的燃燒設(shè)備，其過量空氣系數(shù)過量空氣系數(shù)是根據(jù)是根據(jù)煙氣分析測得煙氣分析測得的煙氣成分確定的的煙氣成分確定的。 過量空氣系數(shù)：過量空氣系數(shù)： 00011(1)11kkgkgkVVVVVVVVV200.5(1)0.21OCOVVV200.79NVV (3-83) (3-84) (3-82) 不完全燃燒時不完全燃燒時忽略固、液燃料中少量的忽略固、液燃料中少量的Nar:2210.79(0.5)10.21OCONVVV (3-85) 不完全燃

45、燒時不完全燃燒時過量空氣計算式：過量空氣計算式： 222221179(0.5)0.5791121 100()21OCONVVOCOROOCOV (3-86) 完全燃燒時完全燃燒時過量空氣系數(shù)計算式：過量空氣系數(shù)計算式： 222179121 100()OROO222221(79)121 (1)7979(1)21 121 100(21)RORORORO (3-87) (3-88) V為為干煙氣容積干煙氣容積成分；成分；222max797979(1)7921RORORO對于對于含含H2量少的燃料量少的燃料，值很小，可忽略：值很小，可忽略： 2max2222121(1)21ROROROO氣體燃料不完全燃燒時氣體燃料不完全燃燒時的過量空氣計算式：的過量空氣計算式： 22422242210.50.5221 79100()sgyOCOHCHROOCOHCHNV (3-89) (3-90) (3-91) 進(jìn)一步簡化進(jìn)一步簡化如果如果氣體燃料中氣體燃料中N2量很小量很小，且，且煙氣中煙氣中H2和和CH4可忽略可忽略： 222210.521 79100()