3工程燃燒計(jì)算解析

1、 第三章第三章 工程燃燒計(jì)算工程燃燒計(jì)算 燃燒學(xué)3.1 燃燒過(guò)程的化學(xué)反應(yīng)燃燒過(guò)程的化學(xué)反應(yīng) 燃燒燃燒是一種復(fù)雜的物理和化學(xué)過(guò)程，本質(zhì)是燃料中的可燃物是一種復(fù)雜的物理和化學(xué)過(guò)程，本質(zhì)是燃料中的可燃物質(zhì)與氧化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。質(zhì)與氧化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。 如果燃料中所有的碳都氧化為二氧化碳、所有的氫都氧化為水如果燃料中所有的碳都氧化為二氧化碳、所有的氫都氧化為水蒸氣、所有的硫都氧化為硫氧化物，則這種燃燒稱為蒸氣、所有的硫都氧化為硫氧化物，則這種燃燒稱為完全燃燒完全燃燒，否，否則稱為則稱為不完全燃燒不完全燃燒。 在工程燃燒計(jì)算中，一般按單位數(shù)量的燃料來(lái)考慮。在工程燃燒計(jì)算中，一般按單位數(shù)量的燃料來(lái)考慮。

2、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(jì)量的燃料量，即固體和液體燃是指每千克或每標(biāo)準(zhǔn)立方米計(jì)量的燃料量，即固體和液體燃料用料用1kg燃料計(jì)算，氣體燃料用燃料計(jì)算，氣體燃料用1m3（標(biāo)況下）燃料計(jì)算。空氣和燃（標(biāo)況下）燃料計(jì)算?？諝夂腿紵a(chǎn)物（煙氣）均作為理想氣體處理，即每千摩爾氣體在標(biāo)態(tài)下的燒產(chǎn)物（煙氣）均作為理想氣體處理，即每千摩爾氣體在標(biāo)態(tài)下的體積為體積為22.4m3。 工程燃燒計(jì)算所關(guān)心的是工程燃燒計(jì)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(guò)程。過(guò)程。 3.1 燃燒過(guò)程的化學(xué)反應(yīng)燃燒過(guò)程的化學(xué)反應(yīng)（1）碳碳在氧氣中的燃燒反應(yīng)計(jì)算式在氧氣中

3、的燃燒反應(yīng)計(jì)算式 完全燃燒完全燃燒時(shí)：時(shí)：l C+O2CO2+395650kJ/kmolcl (12kg)C+(22.4m3)O2(22.4m3)CO2l (1kg)C+(1.866m3)O2(1.866m3)CO2+32971 kJ/kmolc 不完全燃燒時(shí)：不完全燃燒時(shí)：l 2C+O22CO+2 113880kJ/kmolcl (24kg)C+(22.4m3)O2(44.8m3)COl (1kg)C+(0.933m3)O2(1.866m3)CO+9490 kJ/kmolc 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(jì)算的基礎(chǔ)。衡是進(jìn)行

4、工程燃燒計(jì)算的基礎(chǔ)。3.1 燃燒過(guò)程的化學(xué)反應(yīng)燃燒過(guò)程的化學(xué)反應(yīng)（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 24176kJ/kmolH2l (4.032kg) 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+O2SO2+294750kJ/kmolcl (32kg)S+(22.4m3)O2(22.4m3)SO2l (1kg)S+(0.7m3)O2(0.7m3)SO2 (3-4)3.1 燃燒過(guò)程的化學(xué)反應(yīng)燃燒過(guò)程的化學(xué)

5、反應(yīng)（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)l 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和其它惰性氣體。和其它惰性氣體。l C+O2+3.76N2CO2+3.76N2 (3-6) 低溫時(shí)，低溫時(shí)，N2不參與反應(yīng)，在高溫情況下，一部分不參與反應(yīng)，在高溫情況下，一部分N2會(huì)會(huì)分解，生成分解，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。在大型燃燒設(shè)備中，應(yīng)合理

6、控制燃燒溫度，防止。在大型燃燒設(shè)備中，應(yīng)合理控制燃燒溫度，防止N2的過(guò)量分解。的過(guò)量分解。3.2 燃燒空氣量的計(jì)算燃燒空氣量的計(jì)算 3.2.1 理論空氣量理論空氣量 1kg（或（或1m3）燃料完全燃燒時(shí)所需的）燃料完全燃燒時(shí)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(jiǎn)稱）稱為理論空氣需要量，簡(jiǎn)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(jì)算出的理論空氣量也就是從燃燒化學(xué)反應(yīng)式出發(fā)計(jì)算出的1kg（或（或1m3）燃料）燃料所含可燃元素完全燃燒所含可燃元素完全燃燒所需的空氣量所需的空氣量。用容積。用容積V0表示，用質(zhì)量表示，用質(zhì)量

7、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?？諝饬俊?3.2 燃燒空氣量的計(jì)算燃燒空氣量的計(jì)算 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(jì)算：可按下式計(jì)算： V0= VO2/0.21=0.0889Car0.265Har0.0333Sar0.0333Oar (3-7) L0=1.293 V0= 0.115

8、Car0.343Har0.043Sar0.043Oar (3-8) 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燃料中收到基碳百分比含量為燃料中收到基碳百分比含量為Car/100（kg），氫含量為），氫含量為Har/100 （kg），硫含量為），硫含量為Sar/100 （kg），）， Oar/100 （kg）3.2 燃燒空氣量的計(jì)算燃燒空氣量的計(jì)算 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(cè)定的容積一起測(cè)定，記，記為為RO2， 可將可將碳和硫碳和硫的完全燃燒反應(yīng)式寫

9、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(duì)于氣體燃料（設(shè)含對(duì)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(jì)算：進(jìn)行計(jì)算： V0=4.760.5H2s +0.5COs +1.5H2Ss +(n+m/4) CnHms -O2s/100 (3-11)式中式中 H2s、COs、H2Ss、C

10、nHms、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)，%。理論空氣量?jī)H取決于燃料成分，當(dāng)燃料確定后其理論空氣量?jī)H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 燃燒空氣量的計(jì)算燃燒空氣量的計(jì)算3.2.2 實(shí)際空氣量和過(guò)量空氣系數(shù)實(shí)際空氣量和過(guò)量空氣系數(shù) 為了使燃料盡可能的完全燃燒，實(shí)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(shí)際供給的空氣量必然要多于理論空氣量，而超過(guò)理論空氣量的那部分稱為理論空氣量，而超過(guò)理論空氣量的那部分稱為過(guò)量空氣量過(guò)量空氣量。 實(shí)際空氣量實(shí)際空氣量Vk與理論空氣量與理論空氣量V0之比稱為之比稱為過(guò)量空氣系數(shù)過(guò)

11、量空氣系數(shù)： Vk/ V0 = 或或 (3-12) 實(shí)際空氣量實(shí)際空氣量和和過(guò)量空氣量過(guò)量空氣量可用下兩式計(jì)算：可用下兩式計(jì)算： Vk = V0 (3-13) Vg= Vk V0 = V0 ( 1) (3-14)3.2 燃燒空氣量的計(jì)算燃燒空氣量的計(jì)算 在工業(yè)燃燒設(shè)備中，對(duì)燃燒有重大影響的是在工業(yè)燃燒設(shè)備中，對(duì)燃燒有重大影響的是爐膛出口處爐膛出口處的過(guò)量空氣系數(shù)的過(guò)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(guò)大會(huì)造成大的排煙熱損失，使?fàn)t溫降低，不利于燃過(guò)大會(huì)造成大的排煙熱損失，使?fàn)t溫降低，不利于燃燒；燒； 1“過(guò)小會(huì)造成固體及氣體不完全燃燒損

12、失過(guò)大，且污染過(guò)小會(huì)造成固體及氣體不完全燃燒損失過(guò)大，且污染物排放濃度高；物排放濃度高； 對(duì)于氣化爐，實(shí)際空氣量小于理論空氣量，用對(duì)于氣化爐，實(shí)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(shí)際空氣量與理論空氣量之比，即表示實(shí)際空氣量與理論空氣量之比，即N=Vk/ V0。空空氣氣預(yù)預(yù)熱熱器器制粉系統(tǒng)制粉系統(tǒng)煤粉倉(cāng)煤粉倉(cāng)3.2 燃燒空氣量的計(jì)算燃燒空氣量的計(jì)算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(duì)于負(fù)壓運(yùn)行的對(duì)于負(fù)壓運(yùn)行的鍋爐鍋爐等熱能設(shè)備，環(huán)境空氣會(huì)通過(guò)不嚴(yán)密處等熱能設(shè)備，環(huán)境空氣會(huì)通過(guò)不嚴(yán)密處漏入爐內(nèi)及煙道內(nèi)，致使煙氣中過(guò)量空氣系數(shù)增加。漏入爐內(nèi)及煙道內(nèi)，致使煙氣中過(guò)量

13、空氣系數(shù)增加。 相對(duì)于相對(duì)于1kg燃料，漏入的空氣量燃料，漏入的空氣量 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(guò)量空氣系數(shù)沿?zé)煔饬鞒讨饾u增大。從漏風(fēng)使煙道內(nèi)的過(guò)量空氣系數(shù)沿?zé)煔饬鞒讨饾u增大。從爐爐膛出口膛出口開始，開始，煙道內(nèi)任意截面處煙道內(nèi)任意截面處的過(guò)量空氣系數(shù)為：的過(guò)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= 11z

14、f (3-18) 3.3 燃燒煙氣量的計(jì)算燃燒煙氣量的計(jì)算 3.3.1 理論煙氣量的計(jì)算理論煙氣量的計(jì)算 1kg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+V0H2O+V0N2 (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(xiàng)可按下列各式計(jì)算：）右邊各項(xiàng)可按下列各式計(jì)算： VRO2=0.01866 Car0.007Sar= 0.01866 (Car0.375Sar) (3-20) VH2O0=0.111Har0.0124Mar+0.0161V0 (3

15、-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 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(jì)算：）計(jì)算： Vy0=CO2s+COs+2 H2Ss +(n+m/2) CnHms + H2s+H2Os+N2s/100 +0.806 V0 (3-23) 3.3 燃燒煙氣量的計(jì)算燃燒煙氣量的計(jì)算 3.3.2 完全燃燒時(shí)的實(shí)際煙氣量計(jì)算完全燃燒時(shí)的實(shí)際煙氣量計(jì)算 如果如果 1，則，則1kg燃料在燃料在實(shí)際空氣量實(shí)際空氣量Vk下下完全燃燒完全燃

16、燒所產(chǎn)生的煙氣所產(chǎn)生的煙氣量稱為量稱為實(shí)際煙氣量實(shí)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(xiàng)多了一項(xiàng)O2； 在在煙氣總量煙氣總量上，多了上，多了過(guò)量空氣過(guò)量空氣( 1)V0以及隨過(guò)量空氣帶入煙氣以及隨過(guò)量空氣帶入煙氣內(nèi)的內(nèi)的水蒸氣水蒸氣。 實(shí)際煙氣量可用式（實(shí)際煙氣量可用式（3-24）計(jì)算）計(jì)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)VH2O=

17、VH2O0+0.0161( -1) V0=0.111 Har0.0124Mar+0.0161 V0(3-27)3.3 燃燒煙氣量的計(jì)算燃燒煙氣量的計(jì)算 1時(shí)時(shí)1m3（標(biāo)況下）（標(biāo)況下）氣體燃料氣體燃料完全燃燒的實(shí)際煙氣量，可由完全燃燒的實(shí)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(jì)算：）計(jì)算： Vy=CO2s+COs+2 H2Ss +(n+m/2) CnHms + H2s+H2Os+N2s/100 +1.0161 ( 1) V0 (3-28)3.3.3 不完全燃燒時(shí)煙氣量的計(jì)算不完全燃燒時(shí)煙氣量的計(jì)算 當(dāng)燃料當(dāng)燃料不完全燃燒時(shí)不完全燃燒時(shí)，可以認(rèn)為，可以認(rèn)為煙氣中不完

18、全燃燒產(chǎn)物只有煙氣中不完全燃燒產(chǎn)物只有CO。此時(shí)此時(shí)實(shí)際煙氣量實(shí)際煙氣量可表示為：可表示為： Vy=VCO2+VSO2+VN2+VO2+VH2O+VCO=Vgy+ VH2O (3-29)Vgy為不完全燃燒時(shí)的干煙氣量；為不完全燃燒時(shí)的干煙氣量； Vgy=VCO2+VSO2+VN2+VO2+ VCO=VRO2+VN2+VO2+ VCO (3-30)3.3 燃燒煙氣量的計(jì)算燃燒煙氣量的計(jì)算 （1）不完全燃燒時(shí)煙氣不完全燃燒時(shí)煙氣中中CO2和和CO的的體積計(jì)算體積計(jì)算 設(shè)不完全燃燒時(shí)生成設(shè)不完全燃燒時(shí)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 C

19、arCar,CO2+Car,CO VCO2=0.01866Car,CO2 VCO=0.01866Car,CO VCO2+ VCO =0.01866Car (3-31)（2）不完全燃燒不完全燃燒時(shí)時(shí)煙氣中煙氣中O2和和N2的體積計(jì)算（空氣過(guò)量）的體積計(jì)算（空氣過(guò)量）VO2=0.21 ( -1) V0+0.5 0.01866Car,CO=0.21 ( -1) V0+0.5 VCO (3-32)由由VN2= VN20+ 0.79 ( 1) V0 (3-25) VN2= VN20+0.79(VO2-0.5 VCO)/0.21 (3-33) 3.3 燃燒煙氣量的計(jì)算燃燒煙氣量的計(jì)算 3.3.4 煙氣中三

20、原子氣體容積分?jǐn)?shù)和飛灰濃度計(jì)算煙氣中三原子氣體容積分?jǐn)?shù)和飛灰濃度計(jì)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(jì)算：計(jì)算： rRO2= VRO2/ Vgy (3-34) rH2O= VH2O/ Vgy (3-35) pRO2= rRO2p (3-36) pH2O= rH2Op (3-37) 煙氣中的煙氣中的飛灰濃度飛灰濃度計(jì)算：計(jì)算： 100arfhyA ammy=1Aar+(1+dk) 1.293 V0=1Aar+1.306 V0 dk為干空氣的含濕量為干空氣的含濕量(3-38) Aar為為燃料中的灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)燃料中的灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)；afh為為煙氣攜

21、帶出爐膛的飛灰占總灰分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)煙氣攜帶出爐膛的飛灰占總灰分的質(zhì)量分?jǐn)?shù);與燃燒爐形式相關(guān)與燃燒爐形式相關(guān);my為為每公斤燃料的煙氣量每公斤燃料的煙氣量，kg/kg，包括，包括1kg燃料燃燒所需空氣量及由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：空氣所含水分轉(zhuǎn)入煙氣的質(zhì)量：3.4 燃燒溫度計(jì)算燃燒溫度計(jì)算 3.4.1 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 Qn

22、et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(shí)的吸熱量，燃燒產(chǎn)物發(fā)生熱裂解時(shí)的吸熱量， kJ/kg； Qcr 燃燒過(guò)程中向系統(tǒng)外的散熱量，燃燒過(guò)程中向系統(tǒng)外的散熱量， kJ/kg； Qwr 燃燒過(guò)程中不完全燃燒熱損失的熱量，燃燒過(guò)程中不完全燃燒熱損失的熱量，kJ/kg； Qy 燃燒后燃燒產(chǎn)物帶走的熱量，燃燒后燃燒產(chǎn)物帶走的熱量，kJ/kg； Aw 系統(tǒng)對(duì)外做的功，系統(tǒng)對(duì)外做的功， kJ/kg。3.4 燃燒溫度計(jì)算燃燒溫度計(jì)算 Qnet+ Qr+ Qk = Qlj+ Qcr+ Qwr+ Qy+ A

23、w (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)行熱平衡計(jì)算，燃料和空氣的物理顯熱燃料為基準(zhǔn)進(jìn)行熱平衡計(jì)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（1m

24、3）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(shí)的焓；時(shí)的焓；,1004.187100100ararp arr dMMcc為燃料干燥基比熱容為燃料干燥基比熱容3.4 燃燒溫度計(jì)算燃燒溫度計(jì)算 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(duì)于對(duì)于1kg燃料可記做燃料可記做hy(kJ/kg) 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(shí)際燃燒溫度，實(shí)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，且中燃燒，且

25、完全燃燒完全燃燒，此時(shí)燃燒產(chǎn)物的溫，此時(shí)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(shí)際燃燒溫度實(shí)際燃燒溫度：3.4 燃燒溫度計(jì)算燃燒溫度計(jì)算 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(jiǎn)化為，可簡(jiǎn)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(guò)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(guò)量空

26、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 引入燃燒溫度引入燃燒溫度修正系數(shù)修正系數(shù)(0.6-0.9)，則實(shí)際燃燒溫度，則實(shí)際燃燒溫度ty可按式（可按式（3-50）計(jì)算，即）計(jì)算，即 ty = tad (3-50) (3-48) (3-49) 3.4 燃燒溫度計(jì)算燃燒溫度計(jì)算 3.4.2 煙、風(fēng)比熱容和焓及燃燒溫度的計(jì)算煙、風(fēng)比熱容和焓及燃燒溫度的計(jì)算一、空氣及燃燒產(chǎn)物的比熱容及焓值計(jì)算一、空氣及燃燒產(chǎn)物的比熱容及焓值計(jì)算 燃燒產(chǎn)物的平均比定壓熱容計(jì)算：燃燒產(chǎn)物的平均比定壓熱容計(jì)算： 燃燒產(chǎn)物的燃燒產(chǎn)物

27、的焓焓（kJ/kg）計(jì)算：）計(jì)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) ()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)。3.4 燃燒溫度計(jì)算燃燒溫度計(jì)算 二、燃燒產(chǎn)物高

28、溫分解熱的計(jì)算二、燃燒產(chǎn)物高溫分解熱的計(jì)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(wú)分解時(shí)溫度無(wú)分解時(shí)溫度弱分解時(shí)溫度弱分解時(shí)溫度強(qiáng)分解時(shí)溫度強(qiáng)分解時(shí)溫度0.010.521000.52.523003.4 燃燒溫度計(jì)算燃燒溫度計(jì)算 在在常壓工業(yè)爐常壓工業(yè)爐中，只有在中，只有在溫度較高溫度較高時(shí)（時(shí)（1800）才考慮熱分解）才考慮熱分解的影響。的影響。 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

29、，熱分解僅考慮下列兩種反兩種反應(yīng)：應(yīng)： CO2CO+0.5O2 (3-56) H2OH2+0.5O2 (3-57) 分解吸熱量分解吸熱量為上述兩個(gè)反應(yīng)吸熱量之和為上述兩個(gè)反應(yīng)吸熱量之和： Qlj= Qlj,CO2+ Qlj,H2O=12600VCO+10800VH2 =12600 fCO2(VCO2)w+10800 fH2O(VH2O)w (3-58)(VCO2)w、(VH2O)w為不考慮高溫?zé)岱纸鈺r(shí)的為不考慮高溫?zé)岱纸鈺r(shí)的CO2、H2O量，量，m3/kg3.4 燃燒溫度計(jì)算燃燒溫度計(jì)算 222()()COlCOCOwVfV222()()H OlH OH OwVfV(VCO2)l、(VH2O)

30、l為高溫?zé)岱譃楦邷責(zé)岱纸獾慕獾腃O2、H2O量，量，m3/kgCO2的離解度的離解度H2O的離解度的離解度溫度升高，分解變強(qiáng)；溫度升高，分解變強(qiáng)；壓力升高，分解變?nèi)鯄毫ι撸纸庾內(nèi)?.4 燃燒溫度計(jì)算燃燒溫度計(jì)算 三、理論燃燒溫度的計(jì)算三、理論燃燒溫度的計(jì)算 計(jì)算理論燃燒溫度：計(jì)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）燃料的種類和熱值種類和熱值：理論燃燒溫度正比于：理論燃燒溫度正比于Qnet/Vy；（2）過(guò)量空氣系數(shù)：）過(guò)量空氣系數(shù)：a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

31、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 V3.4 燃燒溫度計(jì)算燃燒溫度計(jì)算 四、理論發(fā)熱溫度計(jì)算四、理論發(fā)熱溫度計(jì)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(shí)際燃燒溫度的計(jì)算五、實(shí)際燃燒溫度的計(jì)算 對(duì)于不同的熱能設(shè)備，實(shí)際燃燒溫度的計(jì)算各不

32、相同，可用對(duì)于不同的熱能設(shè)備，實(shí)際燃燒溫度的計(jì)算各不相同，可用通用式通用式表示。表示。 (3-61) 0netfyyQtc Vty = tad3.5 燃燒檢測(cè)及燃燒效率燃燒檢測(cè)及燃燒效率 煙氣分析的方法主要有：煙氣分析的方法主要有：化學(xué)吸收法、電氣測(cè)量法化學(xué)吸收法、電氣測(cè)量法、紅外吸收法和色譜分析法等。、紅外吸收法和色譜分析法等。3.5.1 煙氣成分的測(cè)定煙氣成分的測(cè)定一、奧氏煙氣分析儀測(cè)定煙氣的成分一、奧氏煙氣分析儀測(cè)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某些化學(xué)吸收劑學(xué)吸收劑相接觸，對(duì)煙氣的各組成氣體逐一進(jìn)行相接

33、觸，對(duì)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，煙氣試樣每次減少的體積即是被測(cè)成分在煙氣中的體積。試樣每次減少的體積即是被測(cè)成分在煙氣中的體積。3.5 燃燒檢測(cè)及燃燒效率燃燒檢測(cè)及燃燒效率 奧氏煙氣分析儀結(jié)構(gòu)示意圖奧氏煙氣分析儀結(jié)構(gòu)示意圖僅測(cè)定煙氣中僅測(cè)定煙氣中RO2和和O2，CO可按不完全燃燒方程式計(jì)算?？砂床煌耆紵匠淌接?jì)算。吸收吸收RO2吸收吸收O2、(RO2)吸收吸收CO、(O2)除灰和雜質(zhì)除灰和雜質(zhì)測(cè)量順序測(cè)量順序3.5 燃燒檢測(cè)及燃燒效率燃燒檢測(cè)及燃燒效率 二、燃燒效率儀測(cè)定煙氣成分二、燃燒效率儀測(cè)定煙氣成分 與奧氏儀相似，其與奧氏儀相似，其差別差別在于用在于用固體吸收

34、劑固體吸收劑吸收干煙氣中各成吸收干煙氣中各成分，用數(shù)字直接測(cè)得燃燒效率。分，用數(shù)字直接測(cè)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(jì)算計(jì)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(cè)定結(jié)果的計(jì)算和驗(yàn)證三、測(cè)定結(jié)果的計(jì)算和驗(yàn)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(shí)，完全燃燒時(shí)，干煙氣成分為干煙氣成分為：CO2 、SO2 、O2、N2； 不完全燃燒時(shí)，不完全燃燒時(shí)，干煙氣成分為干煙氣成分為：CO2

35、 、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) 3.5 燃燒檢測(cè)及燃燒效率燃燒檢測(cè)及燃燒效率 其中其中22100COgyVCOV22100SOgyVSOV22100OgyVOV22100NgyVNV100COgyVCOV (3-66) (3-65) (3-67) (3-68) (3-69) 21.866argyRVROCO為干煙氣量（為干煙氣量（m3/kg）3.5 燃燒檢測(cè)及燃燒效率燃燒檢測(cè)及燃燒效率 （2）干煙氣體積

36、的計(jì)算）干煙氣體積的計(jì)算 VCO2+ VCO =1.866Car/100 VSO2 =0.7Sar/100221.866(0.375)arargyCSVCOSOCO21.866argyRVROCO對(duì)于氣體燃料：對(duì)于氣體燃料：不完全燃燒時(shí)干煙氣體積可按煙氣分析不完全燃燒時(shí)干煙氣體積可按煙氣分析儀測(cè)得的各組分體積和氣體燃料濕成分計(jì)算儀測(cè)得的各組分體積和氣體燃料濕成分計(jì)算 2224ssssnmgyCOCOnC HHVROCOCH2222100COSOCOgyVVVCOSOCOV (3-70) (3-71) (3-72) (3-73) 3.5 燃燒檢測(cè)及燃燒效率燃燒檢測(cè)及燃燒效率 3.5.2 燃燒方程

37、式燃燒方程式-用于驗(yàn)證煙氣成分分析的正確性用于驗(yàn)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)（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(cè)準(zhǔn)?？砂聪率接?jì)算出煙氣中氣分析儀難以測(cè)準(zhǔn)?？砂聪率接?jì)算出煙氣中CO含

38、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(gè)無(wú)因次數(shù)，僅取決于燃料的元素成分是一個(gè)無(wú)因次數(shù)，僅取決于燃料的元素成分C、H、O、N、S。 (3-77) 3.5 燃燒檢測(cè)及燃燒效率燃燒檢測(cè)及燃燒效率 對(duì)固體和液體燃料：對(duì)固體和液體燃料： 0.1260.03882.352.350.375ararararararararHONHOCSC對(duì)氣體燃料：對(duì)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)

39、系： 22211ORO (3-80) 2max211RO (3-81) 完全燃燒時(shí)完全燃燒時(shí)煙氣中剩余煙氣中剩余O2越大，即過(guò)量空氣系數(shù)越大，越大，即過(guò)量空氣系數(shù)越大，RO2越小。越小。3.5 燃燒檢測(cè)及燃燒效率燃燒檢測(cè)及燃燒效率 3.5.3 過(guò)量空氣系數(shù)的檢測(cè)計(jì)算過(guò)量空氣系數(shù)的檢測(cè)計(jì)算 在燃燒設(shè)備的在燃燒設(shè)備的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)中，中，過(guò)量空氣系數(shù)過(guò)量空氣系數(shù) 是根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與工藝是根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與工藝條件或參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選取的。條件或參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選取的。 對(duì)于對(duì)于運(yùn)行運(yùn)行中的燃燒設(shè)備，其中的燃燒設(shè)備，其過(guò)量空氣系數(shù)過(guò)量空氣系數(shù)是根據(jù)是根據(jù)煙氣分析測(cè)煙氣分析測(cè)得的煙氣成分確定的得的煙氣成分確定的。 過(guò)量空

40、氣系數(shù)：過(guò)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(shí)不完全燃燒時(shí)3.5 燃燒檢測(cè)及燃燒效率燃燒檢測(cè)及燃燒效率 2210.79(0.5)10.21OCONVVV (3-85) 不完全燃燒時(shí)不完全燃燒時(shí)過(guò)量空氣計(jì)算式：過(guò)量空氣計(jì)算式： 222221179(0.5)0.5791121 100()21OCONVVOCOROOCOV (3-86) 完全燃燒時(shí)完全燃燒時(shí)過(guò)量空氣系數(shù)計(jì)算式：過(guò)量空氣系數(shù)計(jì)算式： 222179121 100()OROO222221(79)121

41、(1)7979(1)21 121 100(21)RORORORO (3-87) (3-88) V為干煙氣容積成分；為干煙氣容積成分； 22211ORO由由3.5 燃燒檢測(cè)及燃燒效率燃燒檢測(cè)及燃燒效率222max797979(1)7921RORORO對(duì)于對(duì)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(shí)氣體燃料不完全燃燒時(shí)的過(guò)量空氣計(jì)算式：的過(guò)量空氣計(jì)算式： 22422242210.50.5221 79100()sgyOCOHCHROOCOHCHNV (3-89) (3-90) (3-91) 進(jìn)一步簡(jiǎn)化進(jìn)一步簡(jiǎn)化3.5 燃燒檢測(cè)及燃燒效率燃燒檢測(cè)及燃燒效率如果如果氣體燃料中氣體燃料中N2量很小量很小，且，且煙