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1、1 燃料与燃烧计算题例1 某厂使用高炉煤气和焦炉煤气的混合煤气，煤气温度为28 ，由化验室分析的煤气成分为CO2 C2H4O2H2CH4CO N2 焦炉煤气3.1 2.9 0.4 57.9 25.4 9.0 1.3 高炉煤气13.9 0.3 3.0 0.6 26.2 56.0 求两种煤气的发热量和当焦炉煤气与高炉煤气按3:7 混合时，混合煤气的成分和发热量。解: (1) 查附表 5的 1 米3干煤气吸收的水分重量g=31.1 把干煤气换算成湿成分：CO湿 2=1.31124.010010031 % =99.103310 %=2.98% 同理，其余如下表：焦炉煤气高炉煤气CO2湿=9.10331
2、0%=2.99% %9.1031390=13.38% C2H4湿=%79.2%9.103290O2湿=%39.0% 9.10340%29.0%9.10330H2湿=%75.55%9.1035790%89.2%9.103300CH4湿=%45.24% 9.1032540%58.0%9.10360CO湿=%66.8%9.103900%22.25%9.1032620N2湿=%25.1%9.103130%92.53%9.10356002 W=%72.3% 9.1036.38%72.3% 9.103386=100%=100%(2) 计算发热量和成分焦炉煤气：Q低=30.2 8.66+25.8 55.75
3、+85.5 24.45+141 2.79=4184 (kcal/m3) 高炉煤气：Q低=30.2 25.22+25.8 2.89+85.5 0.59=886 (kcal/m3) 按焦比为 3:7 混合时，混合煤气量为，CO2湿=(0.32.99+0.7 13.38)%=10.26% C2H4湿=0.32.79=0.84% O2湿=(0.30.39+0.7 0.29)%=0.32% H2湿=(0.355.75+0.7 2.89)%=18.75 CH4湿=(0.324.45+0.7 0.587)%=7.74% CO湿=(0.38.66+0.7 25.22)%=20.25 N2湿=(0.33.66+
4、0.7 540)%=38.12% H2O=3.72% 混合煤气的发热量为 : Q低=0.3 4148+0.7 886=1875 (kcal/m3) 例 2 某厂采用焦炉煤气和高炉煤气的混合煤气，煤气成分同(例 1)。该炉子的热负荷为60 106kcal/h试计算(1) 每小时供应给炉子多少立方米煤气？(2) 为保证完全燃烧，若要求空气消耗系数n=1.05，每小时应供应多少立方米空气？(3) 废气量为多少？解：由前述例题，已知该煤气的成分和发热量，则：(1) 每小时应供给炉子的煤气量为3 B= 187510606=3200 (m3/h) (2) 该煤气燃烧的理论空气需要量，按式(4-8)为：Lo
5、=(25.20+275.18+2 7.74+3 0.84-0.30)10076.4 =1.77 (m3/m3) n=1.05 时的实际空气消耗量Lo=nLo=1.05 1.77=1.86 (m3/m3) 则每小时供给炉子的空气量为L=1.86 3200=5952 (m3/h) (3) 该煤气的理论废气生成量，按（4-18）为Lo=(20.25+18.75+3 7.74+4 0.84+10.26+38.12+3.72) 1.771001 +10079 =2.57 (m3/m3) n=1.05时 Vn=2.66(m3/m3)则实际废气生成量为V=2.66 3200=8512 (m3/h) 例 3
6、已知某烟煤成分为C燃=85.32%；H燃=4.56%；O燃=4.07%；N燃=1.08%；S燃=4.25%；A干=7.78%；W用=3.0%；求：燃料发热量；理论空气需要量；燃烧产物生成量；成分；重度和燃料发热温度(空气中水分可忽略不计) 解：首先将题给的燃料成分换算成供用成分：%75.797.078.7100310078.7A用%32.768945.032.8510055.7310032.85C用%08.48945.056.4H用%64.38945.007.4O用%61.18945.008.1N用%80.38945.025.4S用4 %0.3W用=100.0% 然后分别计算个指标如下： (1
7、) 燃料发热量 按门捷列夫公式计算 Q高=8176.32+300 4.08-26 (3.64-3.800=7410 (kcal/kg) Q低=7410-6(3+4.089)=7172 (kcal/kg) (2) 理论空气需要量 按式(4-5a) L=(8.8976.32+26.67 4.08+3.33 3.8-3.33 3.64)/100=7.88 (kcal/kg) (3) 理论燃料产物生成量1 kg燃料的燃烧产物中各成分的量为43.11004.221232.762VCO03.01004.22328 .32VSO5.01004.22180.31004.22208. 42VOH25.688.7
8、100791004.222861.12VN干燃烧产物生成量71.725. 603. 043. 1V2220VVVNSOCO干 (m3/kg) 湿（总）燃料产物生成量21.85.071.7V200VVOH干 (m3/kg) (4) 理论燃烧产物的成分与重度成份: %42.17%10021. 843.102 2VV COCO%37. 0%10021.803.0 2SO%09.6%10021.85.0 2OH5 %12.76%10021.825.6 2N=100% 重度可按 (4-21)式计算=1004 .222.762809.61837.06446.1744 =1.35 (kg/m3) (5) 燃
9、料发热温度可用以下几种方法计算内插值近似法每 m3干燃烧产物的初始热含量93271.771720干低 VQP(kcal/m3) P 值与表 6-1 资料符合。每 m3湿产物的初始热含量87521.871720VQRi低 (kcal/m3) 据资料估计烟煤的发热温度在2100 ，故先假设 t=2100 此时燃烧产物热含量为 (按附表 7) i CO2=0.1742 0.5818 2100=212.8 i SO2=0.0037 0.5818 2100=4.5 i H2O=0.0609 0.4735 2100=60.6 i N2=0.7612 0.3557 2100=568.6 I =846.5 （
10、千卡 /米3）因 i i0按内插值法式 (5-7)得t热=216421001005.8469.8905.846875按近似方程计算根据表 5-1，可得ViA3i=(1.435.067+0.5 0.719+6.25 0.51) 10-8=7.9210-8 ViA2i=(1.43 18.4+0.5 7.141+6.25 3.6)10-5=52.38 10-5 ViA1i=(1.430.3961+0.5 0.3517+6.25 0.3023)=263.16 10-2 Vso2可忽略不计。代入式5-6，即7.92 10-8 t3 热-52.38 10 t2 热-263.16 10 t热-7172=0
11、解该方程，可得t热=2187按比热近似法计算如表 5-2，估计烟煤的燃料发热温度为2100 左右，则其燃烧产物的比热为0.40，故t热=40.021.87172 =2184例 4 某连续加热炉采用重油作燃料，已知重油的成分为：C=85.0 %; H=11.3 %; O=0.9 %; N=0.5 %; S=0.2 %; A=0.1 %; W=2.0 %; 为了降低重油的粘度，燃烧前将重油加热至90 。烧嘴用空气作雾化剂，空气消耗系数n=1.2，空气不预热，空气中水蒸汽饱和温度为 20 ，求该条件下的重油理论燃烧，温度，并估计实际可能达到的炉温(设炉温系数为 0.74)。如果将空气预热至400 ，
12、理论燃烧温度将达到多高？解：(1) 先计算重油燃烧时的空气消耗量，燃烧产物生成和有关燃烧产物的成分。不估计空气中的水分时，理论空气量为：L0=10019.02.03.1180.853821.0429.11 =10.5 (m3/kg) 7 当空气温度为 20 时，饱和蒸汽量为 g=19g/m3，则估计到空气的水分， 且 n=1.2时的实际空气需要量为：Ln=1.2 10.5+0.00124 19 1.2 10.5=12.9 (m3/kg) 燃烧产物生成量V0=5.1010079 1004.22 285.0 180.2 23.11 322.0 1285 =11.18 (m3/kg) Vn=V0+(
13、Ln-L0)=11.8+(12.9-10.5)=13.58 (m3/kg) 燃烧产物中 CO2及 H2O 的成分：58.11004.22120.852VCO(m3/kg) VOH2=59.19.1200124.0191004.22180.223.11 (m3/kg) CO2=%6.11%10058.1358.1H2O =%7.11%10058.1359.1(2)重油的发热量。Q低=4.18781 85.0+246 11.3-26 (0.9-0.2)-6 0.2=40340 (kJ/kg) (3)重油预热带入的物理热。重油的比热在90 下为：CR=1.738+0.0025 90=1.963 (k
14、J/kg ) 则重油预热带入的物理热为：Q燃=1.963 90=177 (kJ/kg) 可见，这项热量很小，所以简化计算时，可忽略不计。8 (4) 空气预热带入的物理热。空气不预热时其物理热可忽略不计。若将空气预热至400 ，则带入的物理热为：Q空=(1.2 10.5 1.3302)+(0.00124 19 1.2 10.5 1.5592) 400=6889 (kJ/kg) (5)空气不预热时的理论燃烧温度和炉温。估计理论燃烧温度在1800 左右，取 C产=1.67，C空=1.51，按式计算，并在此忽略热分解的热量，则t理=181751.1)5.109.12(67.118.1117740340
15、 () 计算温度与假设相符，即取C产和 C空及假设Q分=0 当。在这种情况下，如炉温系数为0.74，则实际炉温可达到t炉=1817 0.74=1345 () 这一炉温对于一般的钢坯加热炉是足够的。即采用重油时空气不预热炉温也可达到要求。(6) 空气预热到 400 时的理论燃烧温度。估计此时理论燃烧温度将达到2000 以上，为了计算热分解的影响，先计算不估计热分解时的t理，取 C产=1.67，C空=1.51，得：t 理=212651. 1)5.109.12(67.118.11177688940340 () 在不估计热分解的条件下， 温度为 2118 ， 则估计热分解时的温度约为2000 所以，
16、可在 2000 下求热分解的热量。已知燃烧产物中CO2和 H2O 的分压分别为0.116 和 0.117，其分解度为：fCO2=11.8 %和fOH2=4.0 %，则分解热分别为：QCO2分=1260011.6 13.58 11.8 10-4=2342 (kJ/kg) 9 QOH2分=10800 11.7 13.58 4.0 10-4=686 (kJ/kg) Q分=2342+686=3028 (kJ/kg) t理=199151.1)5.109.12(67.118.113028177688940340 () 可见，空气预热后，使理论燃烧温度提高174 ，如果其他条件不变，炉温也将随之提高。如果炉温不需要提高，就可减少每小时供入炉内的燃料量。这样预热空气便达到了节约燃料的目的。例 5 某敞焰无氧化加热炉，采用焦炉煤气加热， 空气消耗系数为 0.5， 已炉气实际温度控制在1300 。焦炉煤气成分 (%) 为: CO2=3.02；H2=56.5；CO=8.77；CH424.8；C2H4=
