燃氣燃燒所需空氣量及燃燒產物

1、 燃氣燃燒所需空氣量及燃燒產物   燃氣的燃燒計算，是根據(jù)燃氣中可燃成分與氧進行化學反應的反應方程式，依據(jù)物質平衡和熱量平衡的原理，來確定燃燒反應的諸參數(shù)，包括：燃燒所需要的空氣量、燃燒產物的生成量及成分、燃燒完全程度、燃燒溫度和煙氣焓。這些參數(shù)是燃氣燃燒設備設計、熱工管理必要的數(shù)據(jù)，也是評定生產操作、提高熱效率、進行傳熱和空氣動力計算不行缺少的依據(jù)。 考慮到燃氣、空氣和燃燒產物各組成所處的狀態(tài)，可以相當精確地把它們當作抱負氣體來處理。所以，燃燒計算中氣體的體積都按標準狀態(tài)(0、101325Pa)計算，其摩爾體積均為224L，計算基準可以用1m3的濕燃氣，也可以用1m3干燃氣。必需留

2、意的是，后者還要帶入所含的飽和水汽量，這就是大多數(shù)場合下所使用的基準含有1m3干燃氣的濕燃氣。  確定燃氣燃燒所需空氣量和燃燒產物量，屬于燃燒計算的物料平衡的內容。一、空氣需要量(一)理論空氣需要量V0V0是指1m3燃氣按燃燒反應方程式完全燃燒所需要供應的空氣量，m3空氣m3干燃氣，它是燃氣完全燃燒所需的最小空氣量。V0的計算方法為，先根據(jù)燃燒反應方程式和燃燒計算的氧化劑條件(假設干空氣體積僅由21的氧和79的氮組成)，確定燃燒所需的理論氧氣量，然后換算成理論空氣需要量。從單一可燃氣體著手。例如，CO的燃燒反應方程式，連同隨氧帶入的氮，可表示為 CO+0502+376

3、15;05N2=C02+188N2 上式表明，1m3的C0完全燃燒，理論需氧量為05m3，隨氧帶入的氮量為188m3，相當?shù)睦碚摽諝庑枰渴?5/021=2.38m3。 對氣態(tài)重碳氫化合物CmHn，燃燒反應方程式為 CmHn+(m+n/4)O2+376(m+n/4)N2=mC02+ (n2)H20+376(m+n4)N2 (11) 也清晰地表明，1m3的CmHn完全燃燒，需要(m+n4)m3的理論氧，同時帶入376(m+n4)m3的氮，故理論空氣需要量為  (m+n4)021=476(m+n4)m3。 以此類推，對組成為(CO)+(H2)+(CH4)+(CmHn)+(H2S

4、)+(N2)+(02)=100的1m3干燃氣，需要的理論氧量，用符號V(O2)O表示為：  V(O2)O=O0105(CO)+05(H2)+2(CH4)+(m+n4)(CmHn)+15(H2S)-(02)m3 (12) 需要的理論空氣量為：  V0=12105(CO)+05(H2)+2(CH4)+(m+n4)(CmHn)+15(H2S)-(02)m3 (13) 明顯，V0完全取決于燃氣的組成。燃氣中可燃組分含量愈多，熱值愈高，燃燒所需的V0也愈多。所以在實際應用中V0有基于熱值或組成的各種類型的近似計算公式；而在粗略計算時，經常按每4186.8kJ發(fā)熱量的燃料，需要1m3V

5、0估算。 (二)實際空氣需要量V為了保證燃氣完全燃燒，實際供應的空氣量Vm3m3(干燃氣)均大于理論空氣需要量，這個空氣量多供應的比例，就稱為空氣過剩系數(shù)，表示為： =VV0 (14) 即，燃氣燃燒的實際空氣需要量為  V=V0，m3(空氣)m3(干燃氣) (15) 明顯，這里的V是干空氣需要量，可表示為Vg。 空氣中的水汽含量，可比照燃氣中的水汽含量的確定方法，但要考慮空氣的相對濕度(空氣中的濕含量相對于同溫度下飽和濕含量的百分比)。首先，按空氣溫度由附錄3查出空氣的飽和濕含量d'a，kgm3(干空氣)，則空氣中實際濕含量da=d'a，kgm3(干空氣)。

6、所以實際濕空氣量Vs=V0+12V0da=(1+12da)V0，m3/m3(干燃氣) (16) 如，空氣20，相對濕度06時，查附錄3，d'a=00189kg/m3(干空氣)，這時空氣的da=O6×00189= 0.0113kgm3(干空氣)，Vs=V0+12×0.0113V0=(1+00136)V0，m3(濕空氣)m3(干燃氣)。 一般將10gm3(干空氣)，或0012m3/m3(干空氣)，作為空氣濕含量近似計算的取值。明顯，燃氣燃燒的實際空氣需要量V，不僅取決于燃氣的組成，同時與燃燒條件。有關，影響因素主要有燃氣燃燒方法、燃燒設備運行工況等。通常，1，在工業(yè)燃燒

7、設備中為105120，在民用燃具中為130180。在燃氣燃燒設備中，正確選擇和掌握空氣過剩系數(shù)是非常重要的。過小或過大都將導致不良后果。前者，小于1，空氣供應不足，燃氣不完全燃燒，燃氣的化學熱不能充分發(fā)揮，使設備的熱效率下降，熱耗量增加；后者大于，或遠大于1，使燃燒產物生成量過大，增加了煙氣帶走的熱損失，也使燃燒設備的熱效率下降，熱耗增加。因此，先進的燃燒設備應在保證完全燃燒的前題下，使值大于并趨近于1，即采納低氧燃燒法。二、完全燃燒產物的計算燃氣燃燒后的產物，統(tǒng)稱為煙氣。嚴格地說，燃燒產物不僅限于煙氣，還應包括煙氣中所攜帶的灰粒和未燃燼的固體碳粒，但由于它們在煙氣中所占容積百分比微小，因此，在一般的計算中都略去不計。(一)煙氣量當=1時，只供應理論空氣量，假如燃氣完全燃燒，產生煙氣的量稱為理論煙氣量Vofm3(煙氣)m3(干燃氣)，它的組成包括：C02、S02、N2、H20。當l時，供應空氣過剩，燃氣完全燃燒后產生的煙氣量則稱之為實際煙氣量Vfm3(煙氣)m3(干燃氣)，這時煙氣中除含有上述四組分之外，還含有過剩氧，即包含CO2、S02、N2、O2和H20。前3種組分合在一起稱為干煙氣Vgf；包括H2O在內的煙氣則稱為濕煙氣Vsf。煙氣中C02和S02