燃料與燃燒計(jì)算題

1、燃料與燃燒計(jì)算題例1某廠使用高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣的混合煤氣，煤氣溫度為28 C,由化驗(yàn)室分析的煤氣成分為COC2H4QHCHCO焦?fàn)t煤氣 3.12.9r 0.457.925.49.01.3高爐煤氣13.90.33.00.626.256.0求兩種煤氣的發(fā)熱量和當(dāng)焦?fàn)t煤氣與高爐煤氣按3:7混合時(shí)，混合煤氣的成分和發(fā)熱量解：(1)查附表5的1米3干煤氣吸收的水分重量g=31.1把干煤氣換算成濕成分：濕 31父 100310CO ：= =%=2.98%2 100 0.124 31.1103.99同理，其余如下表:焦?fàn)t煤氣高爐煤氣濕 310CO =%=2.99%103.91390 0, % =13.38%

2、103.9沖 290GH 濕=上90-% = 2.79%103.9口40O2濕=;0_% =0.39%103.930 % = 0.29%103.9隆濕= 790% =55.75%103.9300 % = 2.89%103.9CH濕二絲也 = 24.45%103.960 % = 0.58% 103.9CO濕=_900_% = 8.66%103.92620 % = 25.22%103.9130年顯=30_% =1.25%103.95600 % = 53.92%103.9W=86% = 3.72%103.9386 % = 3.72%103.91100%1=100%(2)計(jì)算發(fā)熱量和成分焦?fàn)t煤氣：Q低

3、=30.2 父 8.66+25.8 x 55.75+85.5 父 24.45+141 父 2.79=4184 (kcal/m 3)高爐煤氣：Q 低=30.2 25.22+25.8 2.89+85.5 0.59=886 (kcal/m 3)按焦比為3:7混合時(shí)，混合煤氣量為，CO 濕=(0.3 2.99+0.713.38)%=10.26%GH濕=0.3 父 2.79=0.84%Q濕=(0.3 父 0.39+0.7 x0.29)%=0.32%代濕=(0.3 父 55.75+0.7 父 2.89)%=18.75CH濕=(0.3 父 24.45+0.7 黑 0.587)%=7.74%CO濕=(0.3

4、8.66+0.7 25.22)%=20.25反濕=(0.3 父 3.66+0.7 M540)%=38.12%HO=3.72%混合煤氣的發(fā)熱量為：Q低=0.3 父 4148+0.7 父 886=1875 (kcal/m 3)例2某廠采用焦?fàn)t煤氣和高爐煤氣的混合煤氣，煤氣成分同(例1)。該爐子的熱負(fù)荷為60M106kcal/h試計(jì)算(1)每小時(shí)供應(yīng)給爐子多少立方米煤氣？(2)為保證完全燃燒，若要求空氣消耗系數(shù)n=1.05,每小時(shí)應(yīng)供應(yīng)多少立方米空氣？(3)廢氣量為多少？解：由前述例題，已知該煤氣的成分和發(fā)熱量，則：(1)每小時(shí)應(yīng)供給爐子的煤氣量為B=Q°6=3200 (m 3/h)187

5、5(2)該煤氣燃燒的理論空氣需要量，按式(4-8)為：word范文20.5 18.754.763 3Lo=( +2+2 7.74+3 0.84-0.30) y-=1.77 (m /m)n=1.05時(shí)的實(shí)際空氣消耗量Lo=nLo=1.05 1.77=1.86 (m 3/m3)則每小時(shí)供給爐子的空氣量為L=1.86 3200=5952 (m 3/h)(3)該煤氣的理論廢氣生成量，按(4-18)為179Lo=(20.25+18.75+3 7.74+4 0.84+10.26+38.12+3.72)1.77+=2.57 (m 3/m3)100 100n=1.05時(shí)Vn=2.66(m3/m3)則實(shí)際廢氣生

6、成量為V=2.66 3200=8512 (m 3/h)例3已知某煙煤成分為C燃=85.32%; H燃=4.56%;。燃=4.07%; N燃=1.08%; S燃=4.25%; A干=7.78%;9=3.0%;求：燃料發(fā)熱量；理論空氣需要量；燃燒產(chǎn)物生成量；成分；重度和燃料發(fā)熱溫度(空氣中水分可忽略不計(jì))解：首先將題給的燃料成分換算成供用成分：用100-3A = 7.78父=7.78父 0.97= 7.75%100用100 3 7.55C= 85.32x = 85.32x 0.8945= 76.32%100H用=4.56x 0.8945= 4.08%O用=4.07 M 0.8945= 3.64%N

7、用=1.08x 0.8945= 1.61%S用=4.25 0.8945= 3.80%W用=3.0%E=100.0%然后分別計(jì)算個(gè)指標(biāo)如下：word范文(1)燃料發(fā)熱量 按門捷列夫公式計(jì)算Q高=81 父 76.32+300 父 4.08-26 父(3.64-3.800=7410 (kcal/kg)Q低=7410-6x(3+4.08 M 9)=7172 (kcal/kg)(2)理論空氣需要量按式(4-5a)L=(8.89 76.32+26.67 4.08+3.33 3.8-3.333.64)/100=7.88 (kcal/kg)(3)理論燃料產(chǎn)物生成量1 kg燃料的燃燒產(chǎn)物中各成分的量為Vco27

8、6.321222.4100= 1.433.8 22.4V SO2 c2 32 100=0.03VH2O =22.4 3.0 22.4 八 =0.510018 100V N21.612822.4 J9100 1007.88 = 6.25干燃燒產(chǎn)物生成量VVco2 Vso2 Vn2 T.43 0.03 6.25 ;7.71 (m3/kg)濕燃料產(chǎn)物生成量干， V 0; V0 Vh2o = 7.71 0.5 = 8.21 (m 3/kg)(4)理論燃燒產(chǎn)物的成分與重度,Vee- 1.43成份：CO2CO2100% =17.42%V08.21SO2=003 100% = 0.37%8.210.5H2O

9、.100% = 6.09%8.216.25N2 100% =76.12%8.21E=100%重度可按（4-21）式計(jì)算44 17.46 64 0.37 18 6.09 28 76.222.4 100=1.35 (kg/m3)（5）燃料發(fā)熱溫度可用以下幾種方法計(jì)算內(nèi)插值近似法每m干燃燒產(chǎn)物的初始熱含量P二Q低7172=932V07.71(kcal/mP值與表6-1資料符合。每m濕產(chǎn)物的初始熱含量Q低i = R =Vo71728.21875(kcal/m3)（按附表7）據(jù)資料估計(jì)煙煤的發(fā)熱溫度在 2100 C,故先假設(shè)t =2100 C此時(shí)燃燒產(chǎn)物熱含量為i co2 =0.1742 0.5818

10、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=568.6I =846.5 (千卡/米 3)因i '<i。，故在架設(shè)t=2200C,此時(shí)i co2 =0.1742 0.5848 2200=212.8i so2 =0.0037 0.5848 2200=4.8i h 2 o=0.0609 0.4779 2200=64.0i n2 =0.7612 0.3571 2200=598.0I =890.9i >i0按內(nèi)插值法式（5-7）得100+

11、 2100= 2164 c875 - 846.5890.9 - 846.5按近似方程計(jì)算根據(jù)表5-1 ,可得EVAi=(1.43 5.067+0.5 0.719+6.25 0.51)108=7.92 108EVAi=(1.4318.4+0.5 7.141+6.25 3.6)105=52.38 10-5EVA1i=(1.43 0.3961+0.5 0.3517+6.25 0.3023)=263.1610-2Vsa可忽略不計(jì)。代入式 5-6,即7.92 黑 10-8 t3熱-52.38 父10 t 2熱-263.16 父10 t 熱-7172=0解該方程，可得t責(zé)*.=2187 C按比熱近似法計(jì)算

12、如表5-2 ,估計(jì)煙煤的燃料發(fā)熱溫度為 2100 C左右，則其燃燒產(chǎn)物的比熱為 0.40,故7172熱=2184C8.21 0.40例4某連續(xù)加熱爐采用重油作燃料，已知重油的成分為：C=85.0 %; H=11.3 %; O=0.9 %; N=0.5 %; S=0.2 %; A=0.1 %; W=2.0 %;為了降低重油的粘度，燃燒前將重油加熱至90 Co燒嘴用空氣作霧化劑，空氣消耗系數(shù) n=1.2,空氣不預(yù)熱，空氣中水蒸汽飽和 溫度為20 C,求該條件下的重油理論燃燒，溫度，并估計(jì)實(shí)際可能達(dá)到的爐溫（設(shè)爐溫系數(shù)為0.74） < 如果將空氣預(yù)熱至400 C,理論燃燒溫度將達(dá)到多高？解：1

13、/8Lo=一1.429 0.21 3（1）先計(jì)算重油燃燒時(shí)的空氣消耗量，燃燒產(chǎn)物生成和有關(guān)燃燒產(chǎn)物的成分。 不估計(jì)空氣中的水分時(shí)， 理論空氣量為：1=10.5 (m 3/kg)85.0 8 11.3 0.2 - 0.9 100當(dāng)空氣溫度為20 C時(shí)，飽和蒸汽量為g=19g/m3,則估計(jì)到空氣的水分，且 n=1.2時(shí)的實(shí)際空氣需要量為Ln=1.2 10.5+0.00124 19 1.2 10.5=12.9 (m 3/kg)燃燒產(chǎn)物生成量85 0.2 11.3V0= I12 3222.0 0.5十I182822.4 79+100 10010.5=11.18 (m 3/kg)Vn=V0+(Ln-L

14、0)=11.8+(12.9-10.5)=13.58 (m3/kg)燃燒產(chǎn)物中CO及HO的成分：V co285.022.4= 1.5812100(m 3/kg)11.3 2.022.4Vh2o=-221810019 0.00124 12.9 = 1.59 漏)1.58co=-100% = 11.6%13.58 159H2O= -100% = 11.7%13.58(2)重油的發(fā)熱量Qz氐=4.18781 黑85.0+246父11.3-26 黑(0.9-0.2)-6 乂0.2=40340 (kJ/kg)(3)重油預(yù)熱帶入的物理熱。重油的比熱在90 C下為：Cr=1.738+0.0025 =<9

15、0=1.963 (kJ/kg C)則重油預(yù)熱帶入的物理熱為：Q 燃=1.96390=177 (kJ/kg)可見，這項(xiàng)熱量很小，所以簡化計(jì)算時(shí)，可忽略不計(jì) (4)空氣預(yù)熱帶入的物理熱。word范文空氣不預(yù)熱時(shí)其物理熱可忽略不計(jì)。若將空氣預(yù)熱至400 C,則帶入的物理熱為:、空=(1.2 10.5 1.3302)+(0.00124 19 1.2 10.5 1.5592)400=6889 (kJ/kg)(5)空氣不預(yù)熱時(shí)的理論燃燒溫度和爐溫。估計(jì)理論燃燒溫度在1800 c左右，取C產(chǎn)=1.67, C空=1.51 ,按式計(jì)算，并在此忽略熱分解的熱量，則40340 17711.18 1.67 (12.9

16、- 10.5)1.51= 1817C)計(jì)算溫度與假設(shè)相符，即取 C產(chǎn)和C空及假設(shè)Q分=0當(dāng)。在這種情況下，如爐溫系數(shù)為 0.74,則 實(shí)際爐溫可達(dá)到t爐=1817x0.74=1345 ( C)這一爐溫對(duì)于一般的鋼坯加熱爐是足夠的。即采用重油時(shí)空氣不預(yù)熱爐溫也可達(dá)到要求。(6)空氣預(yù)熱到400 C時(shí)的理論燃燒溫度。估計(jì)此時(shí)理論燃燒溫度將達(dá)到 2000 c以上，為了計(jì)算熱分解的影響，先計(jì)算不估計(jì)熱分解時(shí)的t' 理，取 C產(chǎn)=1.67 , C空=1.51 ,得：40340 6889 177理一11.18 1.67 (12.9- 10.5) 1.51二 2126(C)在不估計(jì)熱分解的條件下，溫

17、度為2118 C ,則估計(jì)熱分解時(shí)的溫度約為2000 c所以，可在2000 C 下求熱分解的熱量。已知燃燒產(chǎn)物中CO和HO的分壓分別為0.116和0.117 ,其分解度為：f CO2=11.8咐口 f H2O=4.0 %,則分解熱分別為：Q 分 CO2=1260011.6 13.58 11.8 104=2342 (kJ/kg)分 H2O =10800 11.713.58 4.0 104=686(kJ/kg)Q分=2342+686=3028(kJ/kg)40340 6889 177- 3028,人理二二 1991( C)11.18 1.67 (12.9 - 10.5) 1.51可見，空氣預(yù)熱后，

18、使理論燃燒溫度提高 174 C,如果其他條件不變，爐溫也將隨之提高。如果爐溫不需要提高，就可減少每小時(shí)供入爐內(nèi)的燃料量。這樣預(yù)熱空氣便達(dá)到了節(jié)約燃料的目的例5某敞焰無氧化加熱爐，采用焦?fàn)t煤氣加熱，空氣消耗系數(shù)為0.5 ,已爐氣實(shí)際溫度控制在1300 c 焦?fàn)t煤氣成分（）為：CO=3.02; H=56.5; CO=8.77; CH=24.8 ; GH=1.83; Q=0.39;N=1.26; H2O=2.43o試求爐內(nèi)的氣體成分和煙氣量（爐氣成分CH和煙粒含量可忽略不計(jì)）。解 當(dāng)n=0.5時(shí)，為不完全燃燒。根據(jù)題意，爐內(nèi)煙氣的組成包括CO, H2O, CO代和N。該焦?fàn)t煤氣完全燃燒的理論氧氣需要

19、量，按式 （4-7）為L0,O21 C 1一 8.77+ 一父22156.5 2 24.8 3 2.83- 0.39100=0.9(m3/m當(dāng)n=0.5時(shí)實(shí)際供給的氧量為33、nL0,O2 = 0.5父 0.9= 0.45（m3/m3） 煙氣中的氮含量可直接由式（4-32b）求出Vn2 二1.261003.76 0.45= 1.7(m3/m3)6當(dāng)溫度為1300 C時(shí)為K3=0.333。列出一其余四個(gè)未知量 VCO2 ; VCO ； VH2O ； VH2 可根據(jù)式(4-29 b)、(4-30 b)、(4-31 b)和式(4-33)列出四個(gè)方程式聯(lián)立求解。水煤氣反應(yīng)的平衡常數(shù)由附表 組方程式為(

20、3.02+8.77+24.80+2 2.83)VCO21002VCO(56.5+2 24.80+2 2.83+2.43)10。二 VH2VH 2O(3.02+ 刈.77+ >2.43+0.39)尺+0.45=VCO2112VCO2VH2O0.333= VCO2VH2 /VCOVH2OVCO2 VCO=0.42聯(lián)立求解(1)(4)得VCO2 =0.10 (mVh2O =0.56 (m煙氣煙量為煙氣成分為CO20.103.26CO0.583.26VH2VH2O=1.14一 1,VCO2 2VCOVVCO22VH2O =0.54VH2 /VCO VH2O3/m3);VCO =0.32 (m 3

21、/m3);3/m3); Vh2 =0.58 (m 3/m3)=0.333Vn =0.10+0.32+0.56+0.58+1.7=3.26 (m 3/m3)X100%=3.07 %X00%=9.82 %h2o0.563.26M00%=17.18 %(H20.583.26X100%=17.19 %N21.73.26X100%=52.14 %例 6 已知天然氣成分（）: CH=96.35; GH=0.41 ; CO=0.1O; H2=0.47; CO=0.21 ; N=2.46（水分忽略不計(jì))在不同燃燒條件下測得兩組煙氣（）: CO2 = 8.00；。2 = 7.00； H2 = 0.55； CH4

22、 = 0； N2 = 84.35；CO = 0.10_ _ . 一一 ' CO2= 8.05； O2= 0.70； H2 =4.40；CH 4 = 0.60； N2= 81.75；CO = 4.50;試計(jì)算：1)該燃料的中e征系數(shù)KJ ,RO2，大，P；2) 驗(yàn)證兩組煙氣分析值的精確性；3) 計(jì)算兩種條件下的空氣消耗系數(shù)和化學(xué)不完全燃燒熱損失。解：(1)燃料的特征系數(shù)。根據(jù)燃料成分可計(jì)算出：1L0a =(0.5父 0.10 + 0.5父 0.47+ 2父 96.35+ 3M 0.41)父赤=1.94M)L0 = 4.76 1.94 = 9.23 (m 3/m3)VRO21=0.21 9

23、6.35 2 0.41 0.10.97100（m 3/m3）- _1 一VHqO = 0.47 2 96.35 2 0.411.94 .2O100V。干792.460.97 9.23 1001008.32 （m 3/m3）Q低=126.4父 0.10+108、0.47+ 358M 96.35+ 591M 0.413=34799 （kg/m ）可得各特性系數(shù)為:1.94K2.00.97_'0.97RO2-100%=11.7%2,8.3221 - 11.7 0.7911.734799二 4183（kg/m 3）8.32（i）驗(yàn)證分析誤差。將各煙氣成分及 P值帶入氣體分析方程,第一組煙氣成分

24、為:1 0.79 8.00 0.605 0.79 0.10 7.00- 0.185 0.55= 21.321.3- 21 _分析誤差為：100% =1.41%21.3第二組煙氣成分為:1 079 8.05 0.605 079 4.50 0.70- 0.185 4.40- 0.58- 0.79 060=20.7 - 21 .分析誤差為：100% = 1.45%20.7由驗(yàn)證可以看出，兩組氣體分析的煙氣成分的誤差不大，可以認(rèn)為是在工程計(jì)算允許誤差范圍內(nèi), 故可以作為進(jìn)一步計(jì)算的原始數(shù)據(jù)。（2）求空氣消耗系數(shù)n。已知燃料的 K值，可求出兩組煙氣成分所代表的n值為:7.00- 0.5 0.1 0.5

25、0.55 2.0 8.00 0.10, “2.0 8.00 0.10n1 =二 1.410.70 - 0.5 4.50 0.5 4.40 2 0.6 2.0 8.05 4.50 0.6 八n2 二二 0.2.0 8.05 4.05 0.6（3）求化學(xué)不完全燃燒熱損失。已知 RO2,大值、P值和煙氣成分，可直接按式（6-35）分別求出兩種情況的不完全燃燒熱損失為:q化,1 =11.74183126 0.10 108 0.558.00 0.10100% 二2.5%q化,2 =11.7 126 4.50 108 4.40 358 0.60100% = 26.7%41838.05 4.50 0.60由以上計(jì)算可以看出，第一種情況下，n值雖然很大，但仍有不完全燃燒，這說明混合仍不充分不過該種情況下的不完全燃