3-吉大燃烧学-工程燃烧计算解析

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1、 第第3章章 工程燃烧计算工程燃烧计算 学习目的：学习目的：掌握燃烧空气量的计算掌握燃烧空气量的计算掌握烟气量的计算掌握烟气量的计算掌握燃烧温度的计算掌握燃烧温度的计算 3.1 燃烧过程的化学反应燃烧过程的化学反应 如果燃料中所有的碳都氧化为如果燃料中所有的碳都氧化为CO2、所有的氢都氧化为、所有的氢都氧化为H2O、所有的硫都氧化为所有的硫都氧化为SO2，则这种燃烧称为，则这种燃烧称为完全燃烧完全燃烧，否则称为，否则称为不完不完全燃烧全燃烧。 在工程燃烧计算中，一般按单位数量的燃料来考虑。在工程燃烧计算中，一般按单位数量的燃料来考虑。单位数量单位数量的燃料的燃料是指每千克或每标准立方米计量的燃

2、料量，即固体和液体燃是指每千克或每标准立方米计量的燃料量，即固体和液体燃料用料用1kg燃料计算，气体燃料用燃料计算，气体燃料用1m3（标况下）燃料计算。（标况下）燃料计算。 工程燃烧计算所关心的是工程燃烧计算所关心的是燃烧的宏观结果燃烧的宏观结果，不探索反应的内部，不探索反应的内部过程。过程。 3.1 燃烧过程的化学反应燃烧过程的化学反应（1）碳碳在氧气中的燃烧反应计算式在氧气中的燃烧反应计算式 完全燃烧完全燃烧时：时： C+O2CO2+393546kJ/kmolc (12kg)C+(22.4m3)O2(22.4m3)CO2 (1kg)C+(1.866m3)O2(1.866m3)CO2 (3-

3、1) 不完全燃烧时：不完全燃烧时： 2C+O22CO+2 110541kJ/kmolc (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与氧的化学反应与质量平与氧的化学反应与质量平衡是进行工程燃烧计算的基础。衡是进行工程燃烧计算的基础。3.1 燃烧过程的化学反应燃烧过程的化学反应（2）氢氢在氧气中的在氧气中的完全燃烧反应完全燃烧反应l 2H2+O22H2O+2 241845kJ/kmolH2l (4kg) H2+(22.4m3)O2(44.8m3) H2Ol (1kg) H2

4、+(5.56m3)O2(11.1m3) H2O (3-3)（3）硫硫在氧气中的在氧气中的完全燃烧反应完全燃烧反应l S+O2SO2+294750kJ/kmolsl (32kg)S+(22.4m3)O2(22.4m3)SO2l (1kg)S+(0.7m3)O2(0.7m3)SO2 (3-4)3.1 燃烧过程的化学反应燃烧过程的化学反应（4）碳氢化合物碳氢化合物CnHm在氧气中在氧气中完全燃烧反应完全燃烧反应 CnHm+(n+m/4) O2n CO2+(m/2) H2O+Q (3-5)（5）若用）若用空气作为氧化剂空气作为氧化剂，则，则1mol的的O2必然附带加入必然附带加入0.79/0.21=3

5、.76(mol)的的N2（其它惰性气体忽略不计）。（其它惰性气体忽略不计）。 C+O2+3.76N2CO2+3.76N2 (3-6) 低温时，低温时，N2不参与反应，在高温情况下，一部分不参与反应，在高温情况下，一部分N2会分会分解，生成解，生成N原子，继而与原子，继而与O2或或O原子反应生成原子反应生成NO和和NO2,但在工程计算时这部分影响不予考虑。但在工程计算时这部分影响不予考虑。3.2 燃烧空气量的计算燃烧空气量的计算 3.2.1 理论空气量理论空气量 1kg（或（或1m3）燃料）燃料完全完全燃烧时所需的燃烧时所需的最小空气量最小空气量（燃烧产物（燃烧产物烟气中氧气为零烟气中氧气为零）

6、称为理论空气需要量，简）称为理论空气需要量，简称称理论空气量理论空气量。 理论空气量也就是从燃烧化学反应式出发，计算出理论空气量也就是从燃烧化学反应式出发，计算出的的1kg（或（或1m3）燃料）燃料所含可燃元素完全燃烧所含可燃元素完全燃烧所需的空气所需的空气量。用容积量。用容积V0表示，用质量表示，用质量L0表示。表示。 通常通常先求出先求出1kg燃料完全燃烧所需的燃料完全燃烧所需的O2量，然后量，然后再再折算成折算成空气量。空气量。 3.2 燃烧空气量的计算燃烧空气量的计算 则则 1kg燃料完全燃烧所需的燃料完全燃烧所需的O2的体积量（的体积量（m3）为：）为： VO2=(1.866Car5

7、.56Har0.7Sar0.7Oar)/100 1kg燃料燃烧所需的燃料燃烧所需的理论空气量体积数和质量数理论空气量体积数和质量数可按下式计算：可按下式计算： V0= VO2/0.21=0.0889Car0.265Har0.0333Sar0.0333Oar m3空气空气/kg燃料燃料 L0=1.293 V0= 0.115Car0.343Har0.043Sar0.043Oar kg空气空气/kg燃料燃料 式中，式中， 1.293干空气在标准状态（干空气在标准状态（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为燃料中收到基碳含量为Car/100（kg），氢

8、含量为），氢含量为Har/100 （kg），硫含），硫含量为量为Sar/100 （kg），）， Oar/100 （kg）3.2 燃烧空气量的计算燃烧空气量的计算 烟气分析中常将碳和硫的烟气分析中常将碳和硫的燃烧产物燃烧产物CO2和和SO2的容积一起测定的容积一起测定，记，记为为RO2， 可将可将碳和硫碳和硫的完全燃烧反应式写成的完全燃烧反应式写成通式通式RO2RO2， 其中其中Rar Car0.375Sar，相当于，相当于1kg燃料中的燃料中的当量碳量当量碳量： V0= 0.0889Rar0.265Har-0.0333Oar (3-9) L0= 0.115Rar0.343Har-0.043Oa

9、r (3-10) 对于气体燃料（设含对于气体燃料（设含H2、CO、H2S、CnHm、O2），应按其），应按其收到收到基湿成分为基准基湿成分为基准进行计算：进行计算： V0=4.760.5H2s +0.5COs +1.5H2Ss +(n+m/4) CnHms -O2s/100 (3-11)式中式中 H2s、COs、H2Ss、CnHms、O2s 为气体燃料中各组分的湿成分体为气体燃料中各组分的湿成分体积百分数，积百分数，%。式（。式（3-11）中）中V0是指不含水蒸气的干空气。是指不含水蒸气的干空气。理论空气量仅取决于燃料成分，当燃料确定后其理论空气量仅取决于燃料成分，当燃料确定后其V0 为常数。

10、为常数。3.2 燃烧空气量的计算燃烧空气量的计算3.2.2 实际空气量和过量空气系数实际空气量和过量空气系数 为了使燃料尽可能的完全燃烧，实际供给的空气量必然要多于为了使燃料尽可能的完全燃烧，实际供给的空气量必然要多于理论空气量，而超过理论空气量的那部分称为理论空气量，而超过理论空气量的那部分称为过量空气量过量空气量。 实际空气量实际空气量Vk与理论空气量与理论空气量V0之比称为之比称为过量空气系数过量空气系数： Vk/ V0 = 或或 (3-12) 实际空气量和过量空气量可用下两式计算：实际空气量和过量空气量可用下两式计算： Vk = V0 (3-13) Vg= Vk V0 = V0 ( 1

11、) (3-14)3.2 燃烧空气量的计算燃烧空气量的计算 在燃烧设备中，对燃烧有重大影响的是在燃烧设备中，对燃烧有重大影响的是炉膛出口处的过炉膛出口处的过量空气系数量空气系数 1“； 1“的大小直接影响燃烧效率和热效率；的大小直接影响燃烧效率和热效率； 1“过大会造成大的排烟热损失，使炉温降低，不利于燃过大会造成大的排烟热损失，使炉温降低，不利于燃烧；烧； 1“过小会造成固体及气体不完全燃烧损失过大，且污染过小会造成固体及气体不完全燃烧损失过大，且污染物排放浓度高；物排放浓度高； 对于气化炉，实际空气量小于理论空气量，用对于气化炉，实际空气量小于理论空气量，用空气消耗空气消耗系数系数N表示实际

12、空气量与理论空气量之比，即表示实际空气量与理论空气量之比，即N=Vk/ V0。3.2 燃烧空气量的计算燃烧空气量的计算3.2.3 漏风系数和空气平衡漏风系数和空气平衡对于负压运行的锅炉等热能设备，环境空气会通过不严密处对于负压运行的锅炉等热能设备，环境空气会通过不严密处漏入炉内及烟道内，致使烟气中过量空气系数增加。漏入炉内及烟道内，致使烟气中过量空气系数增加。 相对于相对于1kg燃料，漏入的空气量燃料，漏入的空气量 V与理论空气量与理论空气量V0之比，之比，称为称为漏风系数漏风系数，用，用表示：表示： = V/ V0 (3-15) 漏风使烟道内的过量空气系数沿烟气流程漏风使烟道内的过量空气系数

13、沿烟气流程逐渐增大逐渐增大。从炉。从炉膛出口开始，膛出口开始，烟道内任意截面处烟道内任意截面处的过量空气系数为：的过量空气系数为： i= 1+ii (3-16) 在在空气预热器空气预热器中的空气平衡式为：中的空气平衡式为： ky=ky+ky (3-17) 考虑到考虑到炉膛及制粉系统炉膛及制粉系统的负压漏风，则有：的负压漏风，则有： ky= 11zf (3-18) 3.3 燃烧烟气量的计算燃烧烟气量的计算 3.3.1 理论烟气量的计算理论烟气量的计算 1kg固体或液体燃料固体或液体燃料在在 1的情况下的情况下完全燃烧完全燃烧，所生成的烟气量称，所生成的烟气量称为为理论烟气量（理论烟气量（m3/k

14、g）： Vy0=VRO2+VH2O0+VN20 (3-19) 根据燃烧反应式，式（根据燃烧反应式，式（3-19）右边各项可按下列各式计算：）右边各项可按下列各式计算： 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（标况下）气体燃料（标况下）气体燃料在在 1的情况下的情况下完全燃烧完全燃烧，所生成的理，所生成的理论烟气量，可由气体燃料的论烟气量，可由气体燃料的湿成分湿成分按式（按式（3-23

15、）计算：）计算： Vy0=CO2s+COs+2 H2Ss +(n+m/2) CnHms + H2s+H2Os+N2s/100 +0.806 V0 (3-23) 22.4/28/100标况下干空气的密度：标况下干空气的密度：1.293kg Nm3(=28.96/22.4)，标况下水蒸气的密度：标况下水蒸气的密度：18 22.40.804kg Nm3所以单位体积空气中的水蒸气量为：所以单位体积空气中的水蒸气量为：dk为空气中所含的水蒸气量（克为空气中所含的水蒸气量（克千克空气）千克空气）习惯上，空气中所含的水蒸气量（含湿量）用习惯上，空气中所含的水蒸气量（含湿量）用“克千克空气克千克空气”表示，其

16、值一般取为表示，其值一般取为d dk k 10g/kg10g/kg，或根据温度查数据表得到含湿量。，或根据温度查数据表得到含湿量。由理论空气量由理论空气量V V0 0带入的水分为带入的水分为0.0161 V0.0161 V0 0(Nm(Nm3 3kgkgf f) )。V V0 0的单位：的单位： NmNmK K3 3 kgkgf f3.3 燃烧烟气量的计算燃烧烟气量的计算 3.3.2 完全燃烧时的实际烟气量计算完全燃烧时的实际烟气量计算 如果如果 1，则，则1kg燃料在燃料在实际空气量实际空气量Vk下下完全燃烧完全燃烧所产生的烟气所产生的烟气量称为量称为实际烟气量实际烟气量。 与理论烟气量相比

17、，在烟气组分上与理论烟气量相比，在烟气组分上多了一项多了一项O2； 在在烟气总量烟气总量上，多了上，多了过量空气过量空气( 1)V0以及随过量空气带入烟气以及随过量空气带入烟气内的内的水蒸气水蒸气。 实际烟气量可用式（实际烟气量可用式（3-24）计算）计算： 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= VH2O0+0.0161( -1) V0=0.111 Har0.0124Mar+0.

18、0161 V0(3-27)3.3 燃烧烟气量的计算燃烧烟气量的计算 1时时1m3（标况下）（标况下）气体燃料气体燃料完全燃烧的实际烟气量，可由气完全燃烧的实际烟气量，可由气体燃料的体燃料的湿成分湿成分按式（按式（3-28）计算：）计算： Vy=Vy0 +1.0161 ( 1) V0 (3-28)3.3.3 不完全燃烧时烟气量的计算不完全燃烧时烟气量的计算当燃料当燃料不完全燃烧时不完全燃烧时，可以认为，可以认为烟气中不完全燃烧产物只有烟气中不完全燃烧产物只有CO。此时此时实际烟气量实际烟气量可表示为：可表示为： Vy=VCO2+VSO2+VN2+VO2+VH2O+VCO=Vgy+ VH2O (3

19、-29)Vgy为不完全燃烧时的干烟气量；为不完全燃烧时的干烟气量； Vgy=VCO2+VSO2+VN2+VO2+ VCO=VRO2+VN2+VO2+ VCO (3-30)3.3 燃烧烟气量的计算燃烧烟气量的计算 （1）不完全燃烧时烟气不完全燃烧时烟气中中CO2和和CO的的体积计算体积计算 设不完全燃烧时生成设不完全燃烧时生成CO2的碳量为的碳量为Car,CO2，生成，生成CO的碳量为的碳量为Car,CO，则有，则有 CarCar,CO2+Car,CO VCO2=0.01866Car,CO2 VCO=0.01866Car,CO VCO2+ VCO =0.01866Car (3-31)（2）不完全

20、燃烧不完全燃烧时时烟气中烟气中O2和和N2的体积计算的体积计算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 燃烧烟气量的计算燃烧烟气量的计算 3.3.4 烟气中三原子气体容积分数和飞灰浓度计算烟气中三原子气体容积分数和飞灰浓度计算 烟气中的三原子气体和水蒸气烟气中的三原子气体和水蒸气容积分数容积分数及及分压力分压力计算：计算： rRO2= VRO2/ Vgy (3-34) rH2O= VH2O/ Vgy (3-35) pRO

21、2= rRO2p (3-36) pH2O= rH2Op (3-37) 烟气中的烟气中的飞灰浓度飞灰浓度计算：计算： my=1Aar+(1+dk) 1.293 V0 dk为干空气的含湿量为干空气的含湿量(3-38) Aar为燃料中的灰分质量分数；为燃料中的灰分质量分数；afh为烟气携带出炉膛的飞灰占总灰分的质量分数；为烟气携带出炉膛的飞灰占总灰分的质量分数；my为每公斤燃料的烟气量，为每公斤燃料的烟气量，kg/kg，包括，包括1kg燃料燃烧所需空气燃料燃烧所需空气量及由空气所含水分转入烟气的质量：量及由空气所含水分转入烟气的质量：产物成分计算产物成分计算 为与燃料成分相区别，上标为与燃料成分相区

22、别，上标 （体积百分数）（体积百分数） 按前公式（固液按前公式（固液or气）求气）求 各产物成分各产物成分产物密度产物密度 有两种方法计算有两种方法计算1按燃料量算（按参加反应物质重量）按燃料量算（按参加反应物质重量）(1kg燃料应除去灰分，燃料应除去灰分，1.293空气标态下密度，空气标态下密度，)固、液体燃料固、液体燃料 kg/m3气体燃料气体燃料kg/m32按产物量计算按产物量计算例题例题5：已知某烟煤：已知某烟煤 求：理求：理论空气量空气量,理论燃烧产物理论燃烧产物,生成物成分生成物成分,密度？密度？作业作业3已知某厂用焦炉煤气做工业炉燃料，煤气已知某厂用焦炉煤气做工业炉燃料，煤气t=

23、28（h=31.1g/m3干气体）干气体）,化验出煤气化验出煤气成分为：成分为： H2 CH4 CO C2H4 CO2O2N2 57.9 25.4 9.0 2.9 3.1 0.41.3 %求：一、求：一、 燃烧计算时的湿成分；燃烧计算时的湿成分；发热量发热量 二、若该炉热负荷二、若该炉热负荷 q=335105KJ/h，且，且=1.05 每小时应供多少立方煤气？每小时应供多少立方煤气？ 每小时应供多少立方空气？每小时应供多少立方空气？ 废气量有多少？废气量有多少？作业作业4 某一工业炉采用重油作燃料，已知重油的收到成分某一工业炉采用重油作燃料，已知重油的收到成分=1.15,空气水蒸汽饱和温度空气

24、水蒸汽饱和温度20，对于的含湿量，对于的含湿量为为18.9g/m3干气体。干气体。求：实际空气量，产物生成量，产物成分求：实际空气量，产物生成量，产物成分,密度密度作业作业5某加热炉采用混合发生炉煤气做燃料。由热平衡算得燃料消某加热炉采用混合发生炉煤气做燃料。由热平衡算得燃料消耗量为耗量为480 Nm3/h，空气和煤气均不预热（常温为，空气和煤气均不预热（常温为20），煤气成分为：），煤气成分为：20时饱和水蒸汽含量为时饱和水蒸汽含量为18.9g/m3干气体。干气体。求：若空气过剩系数求：若空气过剩系数=1.1时，风机风量至少为多少？若烟时，风机风量至少为多少？若烟道内烟气流速为道内烟气流速为

25、1.5m/s,烟道截面积为多少？烟道截面积为多少？ 3.4 燃烧温度计算燃烧温度计算 3.4.1 燃烧温度的几种表示法燃烧温度的几种表示法 燃料燃烧产生的烟气所达到的温度称为燃料燃烧产生的烟气所达到的温度称为燃料的燃烧温度燃料的燃烧温度。 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燃料的低热值，燃料的低热值，kJ/kg； Qr、Qk 燃料和空气的入炉显热，燃料和空气的入炉显热， kJ/kg； Qlj 燃烧产物发生热裂解时的吸热量，燃烧产物发生热裂解时的吸热量， kJ/kg； Qcr 燃烧过程中向系统外的

26、散热量，燃烧过程中向系统外的散热量， kJ/kg； Qwr 燃烧过程中不完全燃烧热损失的热量，燃烧过程中不完全燃烧热损失的热量，kJ/kg； Qy 燃烧后燃烧产物所拥有的热量，燃烧后燃烧产物所拥有的热量，kJ/kg； Aw 系统对外做的功，系统对外做的功， kJ/kg。3.4 燃烧温度计算燃烧温度计算 Qnet+ Qr+ Qk = Qlj+ Qcr+ Qwr+ Qy+ Aw (3-40) 如果如果不考虑系统与外界交换的功不考虑系统与外界交换的功Aw，则，则 Qnet+ Qr+ Qk = Qlj+ Qcr+ Qwr+ Qy (3-41) 以以1kg燃料为基准进行热平衡计算，燃料和空气的物理显热燃

27、料为基准进行热平衡计算，燃料和空气的物理显热Qr和和 Qk 分别记做分别记做hr和和hk(kJ/kg)，以，以0为基准温度，则：为基准温度，则： hrcp,ar tr (3-42) hk V0(ct)k (3-43) (3-44) 燃料收到基比定压热容：燃料收到基比定压热容：(ct)k 单位体积（单位体积（1m3）干空气连同其携带的水蒸气在温度为）干空气连同其携带的水蒸气在温度为t时的焓，时的焓，查表查表3-1；为燃料干燥基比热容，查表（为燃料干燥基比热容，查表（3-2）3.4 燃烧温度计算燃烧温度计算 燃烧产物拥有的燃烧产物拥有的物理显热物理显热Qy对于对于1kg燃料可记做燃料可记做hy(k

28、J/kg) Qy =hycy ty Vy (3-45)Cy烟气的平均比热容，烟气的平均比热容，KJ/（m3. ）ty 实际燃烧温度，实际燃烧温度， Vy 烟气量，烟气量， m3/kg。 假设燃料在假设燃料在绝热系统绝热系统中燃烧，且完全燃烧，此时燃烧产物的温中燃烧，且完全燃烧，此时燃烧产物的温度称为度称为理论燃烧温度理论燃烧温度，即，即 (3-47) (3-46) 实际燃烧温度实际燃烧温度：3.4 燃烧温度计算燃烧温度计算 理论燃烧温度又称理论燃烧温度又称绝热燃烧温度绝热燃烧温度，表示某种燃料在某一燃烧条，表示某种燃料在某一燃烧条件下所能达到的最高温度。件下所能达到的最高温度。 如果忽略高温气

29、体分解热如果忽略高温气体分解热Qlj，可简化为，可简化为 如果将燃烧条件规定为空气和燃料均不预热，且规定过量空气如果将燃烧条件规定为空气和燃料均不预热，且规定过量空气系数系数 1，则，则燃烧温度只与燃料性质燃烧温度只与燃料性质有关，称为有关，称为理论发热温度理论发热温度： 引入引入修正系数修正系数，则实际燃烧温度，则实际燃烧温度ty可按式（可按式（3-50）计算，即）计算，即 ty = tad (3-50) (3-48) (3-49) 3.4 燃烧温度计算燃烧温度计算 3.4.2 烟、风比热容和焓及燃烧温度的计算烟、风比热容和焓及燃烧温度的计算一、空气及燃烧产物的比热容及焓值计算一、空气及燃烧

30、产物的比热容及焓值计算燃烧产物的平均比定压热容计算：燃烧产物的平均比定压热容计算： 燃烧产物的燃烧产物的焓焓（kJ/kg）计算：）计算： hy=hy0+( 1)hk0+hfh (3-52) 理论烟气焓理论烟气焓 hy0= VRO2(ct)RO2+ VN20(ct)N2+ VH2O0(ct)H2O (3-53) 理论空气焓理论空气焓 hk0= V0(ct)k (3-54) (3-51) (3-55) 飞灰的焓飞灰的焓Aar为燃料收到基灰分含量；为燃料收到基灰分含量；afh为烟气中灰分占总灰分的质量分数。为烟气中灰分占总灰分的质量分数。3.4 燃烧温度计算燃烧温度计算 二、燃烧产物高温分解热的计算

31、二、燃烧产物高温分解热的计算 高温下燃烧产物气体的高温下燃烧产物气体的分解度分解度与体系的与体系的温度和压力温度和压力有关。有关。 表表3-4 含碳氢化合物的燃料燃烧产物的分解程度含碳氢化合物的燃料燃烧产物的分解程度 压力压力（MPa）无分解时温度无分解时温度弱分解时温度弱分解时温度强分解时温度强分解时温度0.010.521000.52.523003.4 燃烧温度计算燃烧温度计算 在常压工业炉中，只有在在常压工业炉中，只有在温度较高温度较高时（时（1800）才考虑热分解的）才考虑热分解的影响。影响。 在一般工业炉的温度和压力条件下，热分解仅考虑下列在一般工业炉的温度和压力条件下，热分解仅考虑下

32、列两种反应：两种反应： CO2CO+0.5O2 (3-56) H2OH2+0.5O2 (3-57) 分解热可按下式分解热可按下式近似计算：近似计算： Qlj= Qlj,CO2+ Qlj,H2O=12600VCO+10800VH2 =12600 fCO2(VCO2)w+10800 fH2O(VH2O)w kJ/kgr (3-58)(VCO2)w、(VH2O)w为不考虑高温热分解时的为不考虑高温热分解时的CO2、H2O量，量，m3/kgr3.4 燃烧温度计算燃烧温度计算 (VCO2)l、(VH2O)l为高温热分为高温热分解的解的CO2、H2O量，量，Nm3/kgCO2的离解度的离解度H2O的离解度

33、的离解度3.4 燃烧温度计算燃烧温度计算 三、理论燃烧温度的计算三、理论燃烧温度的计算 计算理论燃烧温度：计算理论燃烧温度： 影响理论燃烧温度的因素影响理论燃烧温度的因素主要有：主要有：（1）燃料的种类和热值燃料的种类和热值：理论燃烧温度正比于：理论燃烧温度正比于Qnet/Vy；（2）过量空气系数：）过量空气系数：越大，烟气量越大，烟气量Vy越大，理论燃烧温度越低越大，理论燃烧温度越低（3）空气和燃料的预热温度：越大，理论燃烧温度越高）空气和燃料的预热温度：越大，理论燃烧温度越高（4）空气的富氧程度：）空气的富氧程度： 相同空气量下，氧浓度越大，理论燃烧温相同空气量下，氧浓度越大，理论燃烧温度

34、越高。度越高。影响理论燃烧温度的因素影响理论燃烧温度的因素 一般认为一般认为 亦亦 ？有局限性有局限性 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 3.4 燃烧温度计算燃烧温度计算 四、理论发热温度计算四、理论发热温度计算 理论发热温度理论发热温度tf与与燃料性质燃料性质有关：有关： 烟气平均定压比热容烟气平均定压比热容按下式确定：按下式确定： 五、实际燃烧温度的计算五、实际燃烧温度的计算 对于不同的热能设备，实际燃烧温度的计算各不相同，可用对于不同的热能设备，实际燃烧温度的计算各不相同，可用通通用式用式表示。表示。 (3-61) t

35、y = tad由实验测定，通常约由实验测定，通常约空气、各烟气组分空气、各烟气组分的平均比定压热容的平均比定压热容查表查表3-3例6由例由例5知某烟煤知某烟煤Qnet=7172kcal/kg，Vy=8.21m3/kg,理论燃烧产物成分：理论燃烧产物成分： 求：燃烧发热温度求：燃烧发热温度 例7某加热炉：燃料重油为降低粘度，燃烧前将重油某加热炉：燃料重油为降低粘度，燃烧前将重油加热加热90（cr=0.415+0.0006tr），），=1.2，空气不，空气不预热，预热，tk=20,Qnet=40340kJ/kg,Vo=10.5m3/kg ,Vk=12.6m3/kg,Vyo=11.18m3/kg,

36、求此条件下理论燃烧温度，估计实际炉温（设炉温求此条件下理论燃烧温度，估计实际炉温（设炉温系数系数0.74）作业6 工业炉燃料重油工业炉燃料重油, C%=86%，H%=12%，O%=0.6%，N%=0.3%，S%=0.2%，A%=0.2%，M%=0.7%，估计估计求：求：低位发热量，理论发热温度低位发热量，理论发热温度3.5 燃烧检测及燃烧效率燃烧检测及燃烧效率 烟气分析的方法主要有：烟气分析的方法主要有：化学吸收法、电气测量法、红化学吸收法、电气测量法、红外吸收法和色谱分析法等。外吸收法和色谱分析法等。3.5.1 烟气成分的测定烟气成分的测定一、奥氏烟气分析仪测定烟气的成分一、奥氏烟气分析仪测

37、定烟气的成分 属于属于化学吸收法化学吸收法，它是将一定容积的烟气试样按顺序与，它是将一定容积的烟气试样按顺序与某些化学吸某些化学吸收剂收剂相接触，对烟气的各组成气体逐一进行相接触，对烟气的各组成气体逐一进行选择性吸收选择性吸收，烟气试样每次，烟气试样每次减少的体积即是被测成分在烟气中的体积。减少的体积即是被测成分在烟气中的体积。3.5 燃烧检测及燃烧效率燃烧检测及燃烧效率 二、燃烧效率仪测定烟气成分二、燃烧效率仪测定烟气成分 与奥氏仪相似，其与奥氏仪相似，其差别差别在于用固体吸收剂吸收干烟气中各成在于用固体吸收剂吸收干烟气中各成分，用数字直接测得燃烧效率。分，用数字直接测得燃烧效率。 它不仅能

38、它不仅能显示出烟气中显示出烟气中RO2 、O2和和CO的含量的含量，而且能直接，而且能直接计算计算燃烧效率燃烧效率，需定期更换固体吸收剂电池和，需定期更换固体吸收剂电池和做相关标定做相关标定。三、测定结果的计算和验证三、测定结果的计算和验证（1）干烟气的容积成分）干烟气的容积成分 即燃料燃烧后即燃料燃烧后除去水蒸气后的烟气除去水蒸气后的烟气。 完全燃烧时，完全燃烧时，干烟气成分为干烟气成分为：CO2 、SO2 、O2、N2； 不完全燃烧时，不完全燃烧时，干烟气成分为干烟气成分为：CO2 、SO2 、O2、N2、CO 、H2 、CnHm等。等。 忽略忽略H2 和和CnHm，则有：，则有： CO2

39、 +SO2 +O2+N2+CO = 100 (3-62) 或或RO2 +O2+N2+CO = 100 (3-63) 3.5 燃烧检测及燃烧效率燃烧检测及燃烧效率 其中其中 (3-66) (3-65) (3-67) (3-68) (3-69) 为干烟气量（为干烟气量（m3/kg）3.5 燃烧检测及燃烧效率燃烧检测及燃烧效率 （2）干烟气体积的计算）干烟气体积的计算 VCO2+ VCO =1.866Car/100 VSO2 =0.7Sar/100 (3-70) (3-71) (3-72) 3.5 燃烧检测及燃烧效率燃烧检测及燃烧效率 燃烧反应气体分析方程燃烧反应气体分析方程-用于验证烟气成分分析的

40、正确性用于验证烟气成分分析的正确性（1）完全燃烧方程式）完全燃烧方程式 RO2(1+)+O2 = 21 燃料特性系数燃料特性系数 (3-74)（2）不完全燃烧方程）不完全燃烧方程 RO2(1+)+O2 +(0.605+)CO= 21 (3-75)（3）气体分析方程气体分析方程RO2(1+)+O2 +(0.605+)CO-0.185H2-(0.58-)CH4= 21 (3-76) 在现代电站锅炉中在现代电站锅炉中，燃烧较充分，燃烧较充分，CO含量很低，用奥氏烟含量很低，用奥氏烟气分析仪难以测准。可按下式计算出烟气中气分析仪难以测准。可按下式计算出烟气中CO含量：含量：（4）燃料特性系数）燃料特性

41、系数 燃料特性系数燃料特性系数是一个无因次数，仅取决于燃料的元素成分是一个无因次数，仅取决于燃料的元素成分C、H、O、N、S。 (3-77) 3.5 燃烧检测及燃烧效率燃烧检测及燃烧效率 对固体和液体燃料：对固体和液体燃料： 对气体燃料：对气体燃料： (3-78) (3-79) RO2 与与O2的关系：的关系： (3-80) (3-81) 完全燃烧时完全燃烧时烟气中剩余烟气中剩余O2越大，即过量空气系数越大，越大，即过量空气系数越大，RO2越小。越小。表表3-5可查燃料特性系数和可查燃料特性系数和RO2max3.5 燃烧检测及燃烧效率燃烧检测及燃烧效率 3.5.3 过量空气系数的检测计算过量空

42、气系数的检测计算 在燃烧设备的在燃烧设备的设计设计中，中，过量空气系数过量空气系数 是根据实践经验与工艺条是根据实践经验与工艺条件或参考相关标准选取的。件或参考相关标准选取的。 对于对于运行运行中的燃烧设备，其中的燃烧设备，其过量空气系数过量空气系数是根据是根据烟气分析测得的烟气分析测得的烟气成分确定的烟气成分确定的。 过量空气系数：过量空气系数： (3-83) (3-84) (3-82) 不完全燃烧时不完全燃烧时忽略固、液燃料中少量的忽略固、液燃料中少量的Nar:3.5 燃烧检测及燃烧效率燃烧检测及燃烧效率 (3-85) 不完全燃烧时不完全燃烧时过量空气计算式：过量空气计算式： (3-86)

43、 完全燃烧时完全燃烧时过量空气系数计算式：过量空气系数计算式： (3-87) (3-88) V为为干烟气容积干烟气容积成分；成分；3.5 燃烧检测及燃烧效率燃烧检测及燃烧效率对于对于含含H2量少的燃料量少的燃料，值很小，可忽略：值很小，可忽略： 气体燃料不完全燃烧时气体燃料不完全燃烧时的过量空气计算式：的过量空气计算式： (3-89) (3-90) (3-91) 进一步简化进一步简化3.5 燃烧检测及燃烧效率燃烧检测及燃烧效率如果如果气体燃料中气体燃料中N2量很小量很小，且，且烟气中烟气中H2和和CH4可忽略可忽略： 如果如果气体燃料中气体燃料中N2量很小量很小，且，且完全燃烧完全燃烧： (3

44、-92) (3-93) 3.5 燃烧检测及燃烧效率燃烧检测及燃烧效率 3.5.4 燃烧效率及不完全燃烧损失燃烧效率及不完全燃烧损失一、燃烧效率一、燃烧效率c100q3q4 (3-94)q3为可燃气体不完全燃烧热损失；为可燃气体不完全燃烧热损失；q4为固体燃料不完全燃烧热损失；为固体燃料不完全燃烧热损失；二、可燃气体不完全燃烧热损失二、可燃气体不完全燃烧热损失q3的计算的计算 可燃气体不完全燃烧热损失可燃气体不完全燃烧热损失是指锅炉等热工设备的排烟中残留是指锅炉等热工设备的排烟中残留的可燃气体的可燃气体CO 、H2 、CH4、CnHm等未燃烧放热而造成的热损失，等未燃烧放热而造成的热损失， 其数

45、值等于其数值等于烟气中各种可燃气体的容积与其容积热值的乘积。烟气中各种可燃气体的容积与其容积热值的乘积。（1）运行时运行时q3的计算的计算 (3-95) Vgy为干烟气量；为干烟气量；CO、H2、CH4、CnHm为容积分数。为容积分数。3.5 燃烧检测及燃烧效率燃烧检测及燃烧效率在燃用在燃用固体燃料固体燃料时，也可按下列时，也可按下列经验公式经验公式计算：计算： q33.2 CO (3-96)（2）设计时设计时q3的选取的选取 可根据所用可根据所用燃料种类和燃烧方式燃料种类和燃烧方式按相关标准选取。按相关标准选取。 q3的的主要影响因素主要影响因素：燃料的挥发分、炉膛出口过量空气系：燃料的挥发

46、分、炉膛出口过量空气系数、燃烧器结构及布置、炉膛温度和炉内空气动力工况等。数、燃烧器结构及布置、炉膛温度和炉内空气动力工况等。三、三、固体燃料不完全燃烧热损失固体燃料不完全燃烧热损失q4的计算的计算 （1）运行时运行时q4的计算的计算 (3-97) 3.5 燃烧检测及燃烧效率燃烧检测及燃烧效率 为了确定为了确定afh等，需要进行等，需要进行灰平衡计算灰平衡计算。 灰平衡灰平衡指进入炉内燃料的总灰分应等于排烟中飞灰、炉渣灰和指进入炉内燃料的总灰分应等于排烟中飞灰、炉渣灰和沉降灰的灰量之和：沉降灰的灰量之和： （2）设计时设计时q4的确定的确定 可根据可根据燃料种类和燃烧方式燃料种类和燃烧方式按相

47、关标准选取。按相关标准选取。 影响因素：影响因素：燃料性质、燃烧方式、炉膛形式和结构、燃烧器结燃料性质、燃烧方式、炉膛形式和结构、燃烧器结构及布置、炉膛温度、负荷、运行水平及燃料在炉内的停留时间构及布置、炉膛温度、负荷、运行水平及燃料在炉内的停留时间和与空气的混合状况等。和与空气的混合状况等。 (3-98) (3-99) 例例8测得一台重油燃烧装置烟气成分：测得一台重油燃烧装置烟气成分：RO2%=13.46%，O2%=3.64%，求该装置，求该装置运行燃烧时的过量空气系数。运行燃烧时的过量空气系数。例9测得一台高炉煤气的燃烧装置烟气成分为：测得一台高炉煤气的燃烧装置烟气成分为：RO2%=14.0%，O2%=9.0%,CO%=1.2%，试计算过，试计算过量空气系数和化学不完全燃烧损失。高炉量空气系数和化学不完全燃烧损失。高炉煤气成分为：煤气成分为：RO2s%=10.66%，COs%=29.96%，H2s%=1.65%，CH4s%=0.27%，N2s%=57.46%