燃气应用第一章

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1、燃气燃烧与应用,华中科技大学,第一章,燃气的燃烧计算,一 燃气的热值,1. 燃烧及燃烧反应计量方程式2. 燃气热值的确定 1 m3燃气完全燃烧后，其烟气被冷却至初始温度所放出的热量称为该燃气的热值，单位为kJ/m3。当燃烧烟气中H2O以气体状态排出时，燃烧所放出的热量称之为低热值；当H2O以凝结水状态排出时，蒸汽中所含的潜热得以释放，此种状态下所放出的热量称之为高热值。显然，燃气的高热值大于低热值，差值为水蒸气的气化潜热。 单一可燃气体的热值是已知的，混合气体的热值可以由各单一气体的热值根据混合法则进行计算,二、 燃烧所需空气量,1. 理论空气需要量：指按燃烧反应计量方程式，1m3（或kg）燃

2、气完全燃烧所需的空气量，是燃气完全燃烧所需的最小空气量，单位为m3/m3或m3/kg。2. 实际空气需要量 实际供给的空气量一般应大于理论空气需要量，即要供应一部分过剩空气。 实际供给的空气量与理论空气需要量之比称为过剩空气系数,二、 燃烧所需空气量,在燃烧过程中，正确选择和控制值的大小是十分重要的，过小或过大都会导致不良后果：过小会导致不完全燃烧，造成能源的浪费和对环境的污染；过大则使烟气量增大，炉膛温度与烟气温度降低，导致换热设备换热效率的降低与排烟热损失的增大，同样造成能源的浪费。因此，先进的燃烧设备一般在保证完全燃烧的前提下，尽量使值趋近于1。而随时掌握燃烧设备的值又是我们监测燃烧器具

3、运行工况的重要手段。 根据烟气成分可计算出过剩空气系数。,完全燃烧时,不完全燃烧时,三、 燃烧产物的计算,当只供给理论空气量时，燃气完全燃烧后产生的烟气量称为理论烟气量。当有过剩空气时，称为实际烟气量。 1. 理论烟气量（=1时）,2. 实际烟气量（1时），VRO2同上,三、 燃烧产物的计算,式中 da空气的含湿量（kg/m3干空气）。实际烟气中三原子气体、水蒸气、氮气、过剩氧的体积（m3/m3干燃气）； 3. 烟气的密度,式中 f0标准状态下烟气的密度（kg/m3）； gdr燃气的密度（kg/m3干燃气）。,三、 燃烧产物的计算,将其中的N2用燃气容积成分表示并代入整理得：,4、烟气中CO的

4、计算,燃料系数,四、 燃烧温度,1. 燃气燃烧温度 燃气燃烧时所放出的热量加热燃烧产物（烟气），使之能达到的温度称为燃气的燃烧温度。 一定比例的燃气和空气进入炉内燃烧，根据热平衡，它们带入的热量包括：由燃气和空气带入的物理热（燃气和空气的热焓Ig和Ia）；燃气的化学热（热值Hl）。而支出项包括：烟气带走的物理热（烟气的焓If）；向周围介质散失的热量Q2；由于不完全燃烧而损失的热量Q3；烟气中的CO2和H2O在高温下分解所消耗的热量Q4。 将各项热量带入：,四、 燃烧温度,（1）热量计温度。假设燃烧过程在绝热条件下（Q2=0）,且完全燃烧（ Q3=0 ）,忽略烟气成分的高温分解（ Q4=0 ）,

5、由燃气和空气带入的全部热量完全用于加热烟气本身，这时烟气所能达到的温度称为热量计温度 （2）燃烧热量温度。在上述（1）的假设条件下，若不计燃气和空气带入的物理热（Ig=Ia=0），并且假设=1，得到的烟气温度称为燃烧热量温度,四、 燃烧温度,（3）理论燃烧温度。在绝热且完全燃烧的条件下，所得到的烟气温度称为理论燃烧温度,它表明某种燃气在一定条件下燃烧，其烟气所能达到的最高温度。 （4）实际燃烧温度。实际燃烧温度与理论燃烧温度的差值随工艺过程和炉窑结构的不同而不同，很难精确地计算出来。实际工作中采用经验公式 式中 高温系数。对于一般燃气工业炉窑可取=0.650.85；无焰燃烧器的火道可取=0.9。,思考题,什么是完全燃烧与不完全燃烧？碳氢化合物与空气完全燃烧与不完全燃烧时的产物有何区别？ 比较附录中所列几种常用气源的热值、理论空气需要量及烟气生成量，表分析其中的规律。 试分析影响燃气燃烧温度的因素有哪些。 如何通过烟气测量得到过剩空气系数，如果只测量烟气中的一个成分，可否计算出过剩空气系数。,