第4章燃料燃燒與燃燒設(shè)備

1第四章燃料燃燒及燃燒設(shè)備

燃料燃燒計(jì)算燃燒設(shè)備（簡介）2第一節(jié)燃料特性及各類燃料固體燃料：木碳，煤等。其中煤又分為泥煤、褐煤、

煙煤、無煙煤。液體燃料：石油及其加工制品。氣體燃料：天然氣、人造煤氣（高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、水煤氣、發(fā)生爐煤氣等。

一、燃料的種類燃料：在燃燒過程中能過發(fā)出熱量并能利用的可燃物質(zhì)按狀態(tài)分：按來源分：天然原料：人工原料：31、煤的種類及特點(diǎn)：按國家標(biāo)準(zhǔn)，分為三類:褐煤、煙煤、無煙煤。（1）褐煤：外觀褐色，光澤黯淡。水分含量高，熱值低，密度較小，含氧量高，化學(xué)反應(yīng)強(qiáng)，極易氧化和自燃。常作為加壓氣化燃料，鍋爐燃料。（2）煙煤：揮發(fā)分含量高、灰分及水分較少，發(fā)熱量高。可劃分貧煤、焦煤、氣煤；（3）無煙煤：揮發(fā)分含量低，燃點(diǎn)較高，燃燒時(shí)沒有粘結(jié)性。（一）固體燃料：4（b）煤的粘結(jié)性指粉碎過的煤粒在規(guī)定條件下干餾成焦，煤?；蚺c外加物相粘結(jié)的強(qiáng)度。粘結(jié)性強(qiáng)的煤：易結(jié)大塊。粘結(jié)性弱的煤：易堵塞爐柵。（a）煤的揮發(fā)分

在隔絕空氣的條件下，將一定量的煤在溫度900℃下加熱7min，所得到的氣態(tài)物質(zhì)（不包括其中的水分）

組分：含礦物結(jié)晶水、揮發(fā)性成份和熱分解產(chǎn)物。煤中揮發(fā)物含量影響燃燒的火焰長度及著火溫度。一般：揮發(fā)物含量高時(shí)火焰長，著火溫度低，易著火。煤物性特點(diǎn)：5重油性質(zhì)（1）閃點(diǎn)、著火點(diǎn)、燃點(diǎn)、凝固點(diǎn)（“四點(diǎn)”）閃點(diǎn)：當(dāng)油被加熱到一定溫度時(shí)，表面揮發(fā)逸出蒸汽。當(dāng)火焰接近時(shí)，油類會(huì)出現(xiàn)短暫的蘭色亮光，此時(shí)油溫為“閃點(diǎn)”。著火點(diǎn)：油溫升高至表面油蒸汽自燃起來，此時(shí)油溫為“著火點(diǎn)”凝固點(diǎn)：油類完全失去流動(dòng)時(shí)的最高溫度為凝固點(diǎn)。（二）液體燃料

石油及其加工制品，硅酸鹽行業(yè)主要用重油性質(zhì)的液體燃料6（2）粘度；（3）密度、比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)；（4）水分：含水分高，容易降低燃料的發(fā)熱量，但燃燒時(shí)需要摻加少量的水，以利于重油霧化。（5）機(jī)械雜質(zhì)：重油中的雜質(zhì)，易堵塞油泵及噴嘴。重油性質(zhì)7

氣體燃料（煤氣）參數(shù)：煤氣的分子量和密度、平均比熱（1）分子量：（2）標(biāo)準(zhǔn)（態(tài)）密度：（3）平均比熱:工業(yè)上常用的氣體燃料：高爐、焦?fàn)t煤氣、發(fā)生爐煤氣和天然氣（三）氣體燃料8常用兩種表示方法：1、元素分析法：固、液體（Kg

%）C、H、O、N、S、A、W氣體（Nm3

%）COH2CH4CmHnCO2N2SO2H2O2、工業(yè)分析法——經(jīng)驗(yàn)法：固、液體（Kg%）：揮發(fā)分(V)、固定碳(FC)、A、W

揮發(fā)分（V）+固定碳（FC）+A+W=100%二、燃料的組成及換算9C：煤中含量最多的可燃元素，一般含量為:15-90%

以兩種形式存在：碳（氫）化合物：碳與氫、氮、硫等元素結(jié)合成有機(jī)化合物碳呈游離狀態(tài)H、可燃元素，一般含量為:3-6%；以兩種形式存在：化合氫（H2O)：與氧化合成結(jié)晶水形式（不可燃）自由氫：與化合物組成的有機(jī)物，如CnHm（可燃）1、元素分析法：C、H、O、N、S、A、W10O：不可燃元素，一般含量不等。它可與其它可燃物形成氧化物。N：煤中惰性氣體含量為：0.5-2%，在高溫下與氧形成有害物質(zhì)NOx，污染大氣；有機(jī)硫：與硫、氫、氧等結(jié)合成有機(jī)化合物硫化物中硫：主要存在于FeS2硫酸鹽中硫：存在于各種硫酸鹽中（CaSO4、FeSO4)S+O2=SO2、SO2+O2=SO3SO2+H2O=H2SO3、SO3+H2O=H2SO4

S：含量小于<5%，以三種形式存在：

硫?yàn)橛泻ξ镔|(zhì)：11A：灰分/煤燃燒后的產(chǎn)物，為有害物質(zhì)，降低煤的發(fā)熱量，造成不完全燃燒損失。主要產(chǎn)物為：SiO2

、Al2O3

、Fe2O3

、CaO、MgO；W：水分/不可燃物質(zhì)。水分含量增加即降低可燃物質(zhì)的含量，也降低煤的發(fā)熱量；煤中水分以兩種形式存在：外在水分（表面水分）：機(jī)械吸附在煤表面的水分。經(jīng)風(fēng)干及外界條件變化可除去的水分。內(nèi)在水分（固有水分）：空氣中達(dá)到風(fēng)干后煤中殘留的水分。（包括化學(xué)吸附水和結(jié)晶水）12

固、液體

“y”or“ar”

應(yīng)用基/收到基

“f”or“ad”

分析基/空氣干燥基

“g”or“d”

干燥基/干燥基

“r”or“daf”可燃基/干燥無灰基

燃料基準(zhǔn)與換算

氣體

“g/d”or“d”干基/干基

“s/v”or“w”

濕基/濕基13固、液體（Kg

%）C、H、O、N、S、A、W

氣體（Nm3

%）COH2CH4CnHmCO2N2SO2H2O14固、液體燃料：分析基干燥基可燃基

CHO

NSＡＷ濕基組成干基組成

氣體燃料：應(yīng)用基

15例題：已知煙煤組成如下：

Cr%Hr%Or%Nr%Sr%Ag%Wy%80.674.8513.100.80.5810.923.20

將其換算成應(yīng)用基表示的燃料組成?

解：由干燥基換算成應(yīng)用基的換算系數(shù)為：

(100－Wy)/100=(100-3.2)/100=0.968

以應(yīng)用基表示的灰分組成為：

Ay%=Ag%×0.968=10.92%×0.968=10.57%

由可燃基換算為應(yīng)用基的換算系數(shù)為：

[100-(Ay+Wy)]/100=[100-(10.57+3.20)]/100=0.8616以應(yīng)用基表示的其它成分為:Cy%=Cr%×0.86=80.67%×0.86=69.38%Hy%=Hr%×0.86=4.85%×0.86=4.17%Oy%=Or%×0.86=13.10%×0.86=11.27%Ny%=Nr%×0.86=0.80%×0.86=0.69%Sy%=Sr%×0.86=0.58%×0.86=0.5%此煙煤的應(yīng)用基組成為：Cy%Hy%Oy%Ny%Sy%Ay%Wy%69.38%4.17%11.27%0.69%0.50%10.57%3.20%17固體燃料的組成的換算系數(shù)

收到基ar（應(yīng)用基y）空氣干燥基ad（分析基f）干燥基d(干燥基g)干燥無灰基daf（燃燒基r）收到基ar（應(yīng)用基y）1(100-Wad)/(100-War)100/(100-War)100/[100-(War+Aar)]空氣干燥基ad（分析基f）(100-War)/(100-Wad)1100/(100-Wad)100/[100-(Wad+Aad)]干燥基d

(干燥基g)(100-War)/100(100-Wad)/1001(100-Ad)/100干燥無灰基daf（燃燒基r）[100-(War+Aar)]/100[100-(Wad+Aad)/100(100-Ad)/1001燃料基準(zhǔn)已知基所要換算的基18三、燃料的熱工特性熱值——1Kg或1m3燃料完全燃燒，燃燒產(chǎn)物的溫度下降到起始溫度室溫20℃時(shí)放出的熱量。（kJ/Kgorm3）低位熱值：1Kg或1m3燃料完全燃燒，燃燒產(chǎn)物的溫度下降到室溫20℃

，且燃燒產(chǎn)物中的水汽冷卻為20

℃的水蒸汽時(shí)放出的熱量。QDW

（kJ/Kgorm3）高位熱值：1Kg或1m3燃料完全燃燒，燃燒產(chǎn)物的溫度下到室溫20℃

，且燃燒產(chǎn)物中的水汽冷凝為0℃的水時(shí)放出的熱量。QGW

（kJ/Kgorm3）1、熱值

/發(fā)熱量192、高位熱值和低位熱值的差值

（kJ/Kg

or

m3）

1Kg水從0℃的水到20℃的水蒸汽吸收的熱量:kJ/Kg1Kg或1m3燃料完全燃燒生成水的質(zhì)量數(shù)kg/Kg

or

m30℃的水100℃的水100℃的水蒸汽20℃的水蒸汽kJ/Kg＋418.7＋2254－1611Kg

“y”燃料完全燃燒生成水的質(zhì)量數(shù)：？？

kg/Kg201m3

氣體燃料完全燃燒生成水的質(zhì)量數(shù)：(kg/m3)固、液體（Kg%）氣體(m3%）燃料燃料水生成水燃料水生成水21高位熱值和低位熱值的差值（kJ/Kgorm3）固、液體（Kg%）:氣體(m3%）:3.熱值計(jì)算（1）.氣體燃料熱值計(jì)算22熱值的測量和計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)油、氣

10000Kcal/KgorNm3=41820kJ/KgorNm3

不同基準(zhǔn)的熱值換算標(biāo)準(zhǔn)燃料:標(biāo)準(zhǔn)煤

7000Kcal/Kg=29300kJ/Kg固、液體：氧彈熱量計(jì)經(jīng)驗(yàn)公式氣體：容克式熱量計(jì)加和法則（燃料組分與熱值）23例題：某水泥廠制備水泥熟料時(shí)可選用兩種煤燃料A、B，生產(chǎn)1噸水泥熟料時(shí)需用A煤148Kg，其發(fā)熱量QA-DW,ar=28516KJ/Kg，而B煤則需用159Kg，其發(fā)熱量QB-DW,ar=25237KJ/Kg，試從標(biāo)準(zhǔn)煤耗來比較選擇哪一種煤的消耗低？24

對于1千克固、液體燃料的不同基準(zhǔn)的高、低位熱值之差為：

QarGW－QarDW=25(War+9Har)kJ/kgQadGW－QadDW=25(Wad+9Had)kJ/kg

QdafGW－QdafDW=225HdafkJ/kg

氣體燃料:還需考慮其它可燃成分（H2S、CｎHm）

H2S+3/2O2=SO2+H2OCｎHm+(n+m/4)O2=nCO2+m／2H2O

QwGW–QwDW=20.1(H2w+H2Sw+m/2CnHmw+H2Ow)kJ/m325例題：發(fā)生爐煤氣的干組成如下

CO2d%COd%H2d%O2d%

CH4d%H2Sd%N2d%5.5

28.013.40.40.50.2

52.0

水分含量H２Oｗ%=3.13%。試計(jì)算該煤氣以濕組成表示的低位熱值。熱值計(jì)算:

Q=∑xiQi，Qi為可燃組分熱值，xi為組分含量。26

解：將干組成換算為濕組成，其換算系數(shù):

(100－H2Ow)/100=(100-3.13)/100=0.969

CO2w%=5.5%×0.969=5.33%

COw%=28%×0.969=27.13%

H2w%=13.4%×0.969=12.98%O2w%=0.4%×0.969=0.39%

CH4w%=0.5%×0.969=0.48%

H2Sw%=0.2%×0.969=0.19%N2w%=52%×0.969=50.39%QDww=0.2713×12648+0.1298×10806+0.0048×35960

+0.0019×23170=5051(kJ/m3)27固體（揮發(fā)份、結(jié)渣性、水份、可燃s、cl2）

液體（粘度、閃點(diǎn)、燃點(diǎn)、著火點(diǎn)、凝固點(diǎn)

s、H2O、、cp

、

)

氣體（著火溫度、著火濃度范圍、火焰?zhèn)鞑ニ俣?/p>

、cp、

）3、其他熱工特性：281、計(jì)算目的與內(nèi)容：1）設(shè)計(jì)窯爐需要：已知：燃料的組成及燃燒的條件計(jì)算：燃料燃燒所需要的空氣量、煙氣生成量、煙氣組成及煙氣溫度。從而設(shè)計(jì)燃燒室、空氣管道、煙道

.

2）操作窯爐需要

已知：燃料的組成及煙氣成分

計(jì)算：燃料燃燒所需要的實(shí)際煙氣量、空氣量、空氣過剩系數(shù)、漏氣量等，從而評價(jià)燃燒的操作水平。第二節(jié)燃燒計(jì)算

一、基本知識291）分析計(jì)算法（設(shè)計(jì)計(jì)算）：根據(jù)燃料的成分分析進(jìn)行計(jì)算2）近似計(jì)算法：在燃料組分未知時(shí)，根據(jù)燃料的種類及發(fā)熱量進(jìn)行近似計(jì)算3）估算法：在燃料組分及發(fā)熱量未知時(shí)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估算。4）操作計(jì)算（檢測計(jì)算）。2、計(jì)算方法：301）理論空氣量（L0

）：理論上燃料中的可燃成分完全燃燒所需的空氣量。2）理論煙氣量（V0

）：燃料與理論空氣量進(jìn)行完全燃燒時(shí)所得的煙氣量。3）實(shí)際空氣量（La

）：實(shí)際燃燒過程中所加入的空氣量。4）實(shí)際煙氣量（Va）：燃料與實(shí)際空氣量進(jìn)行完全燃燒時(shí)所得的煙氣量。3、幾個(gè)基本概念：316）空氣過剩系數(shù)α

：實(shí)際空氣量與理論空氣量的比值。α=1：空氣供給恰好,煙氣中無多余氧氣α>1：空氣供給過剩,煙氣中有多余氧氣，氧化氣氛α<1：空氣供給不足,不完全燃燒，還原氣氛5）煙氣組成（體積百分?jǐn)?shù)）：煙氣中各組成量與總煙氣量的比值。321）與燃料的種類有關(guān)：氣體:α=1.05～1.15；液體:α=1.15～1.25；固體(塊狀)：α=1.3～1.7；固體(粉末)：α=1.1～1.3；結(jié)論：固體燃料越細(xì)勻，α越??；2）與燃燒氣氛有關(guān)：氧化氣氛，α>1；還原氣氛，α<1。3）與燃燒方式有關(guān)：如對于氣體燃料，長焰燃燒，α=1.2～1.6；無焰燃燒，α=1.05。4）與燃燒設(shè)備有關(guān)：對于煤粉燃燒或立窯，α較大；而對于回轉(zhuǎn)窯，α較小。

空氣過剩系數(shù)α的選擇：33

燃料中可燃成分燃料中完全燃燒需氧量已有氧量

LO2L0

La

燃料組成反應(yīng)方程式二、燃燒計(jì)算

可燃成分完全燃料中不燃成分空氣中的氮量

燃燒生成物V0

Va

341、分析計(jì)算Va

和V0燃料COH2CH4CnHmCO2N2SO2H2O空氣O2N2燃燒空間煙氣CO2H2OSO2N2（氣體燃料）35氣體燃料組成Nm3反應(yīng)方程式V°O2Nm3

V°CO2Nm3

V°H2ONm3V°N2Nm3

V°SO2Nm3

COCO+1/2O2=CO2CO/2COH2H2+1/2O2=H2OH2/2H2CH4CH4+2O2=CO2+2H2O2CH4CH42CH4CnHmCnHm+（n+m/4）O2=nCO2+m/2H2O（n+m/4）CnHmnCnHmm/2CnHmH2SH2S+3/2O2=H2O+SO23/2H2SH2SH2SCO2CO2H2O*H2ON2*N2O2-*O236當(dāng)燃燒１m3

煤氣時(shí)，所需標(biāo)準(zhǔn)立方米O2的總體積為：

L0O2=[1/2CO+1/2H2+2CH4

+(

n+m/4)CnHm+3/2H2S–O2]/100(m3)

L0air=(100/21)×L0O2=4.762×L0O2

實(shí)際燃燒空氣量（La）應(yīng)大于理論空氣量（L0）

（a）氣體燃料完全燃燒所需空氣量的計(jì)算37V0

=[CO+H2+3CH4+(n+m/2)CnHm+2H2S+CO2+H2O+N2]/100+0.79L0

（m3/m3）

煤氣燃料：1標(biāo)準(zhǔn)立方米煤氣完全燃燒后生成的實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)立方米煙氣量Va應(yīng)為:

Va=Vo+(α-1)L0(m3/m3)

煤氣（b）氣體燃料完全燃燒生成煙氣量的計(jì)算38（c）燃燒產(chǎn)物組成計(jì)算

已知煙氣中每種組分的體積和煙氣總體積，即可求出體積百分?jǐn)?shù)：

CO2%=(CO+CH4+nCnHm+CO2)/Va100%；

H2O%=(H2+2CH4+m/2CnHm+H2S+CO2+H2O)/Va100

%；

SO2%=H2S/Va100%；

N2%=(N2+79La)/Va100%；

O2%=21(α

-1)L0/Va100%。（d）燃燒產(chǎn)物密度ρ的計(jì)算燃燒產(chǎn)物密度

ρ=[44CO2+18H2O+64SO2+32O2+28N2]/(22.4×100)kg/m339例題：已知發(fā)生爐煤氣組成如下

COw%H2w%CH4w%C2H4w%CO2w%O2w%N2w%H2Ow%29.015.03.00.67.50.242.02.7

空氣過剩系數(shù)α為1.2求該煤氣完全燃燒所需空氣量、生成煙氣量、煙氣組成以及標(biāo)態(tài)煙氣密度。解：該煤氣完全燃燒所需的理論空氣量，

L0

=4.762[1/2CO+1/2H2+2CH4+3C2H4-O2]/100=4.762[0.5×29+0.5×15+2×3+3×0.6-0.2]/100=1.41(m3/m3)40所需實(shí)際空氣量：

La=αL0=1.2×1.41=1.69(m3/m3)該煤氣完全燃燒所生成的理論煙氣量:

V0

=(CO+H2+3CH4+4C2H4+CO2+H2O+N2)/100+0.79L0=(29+15+3×3.0+4×0.6+7.5+2.7+42.0)/100+0.79×1.41=2.19(m3/m3)所生成的實(shí)際煙氣量計(jì)算:

Va

=Vo+(α-1)L0

=2.19+(1.2-1)×1.41=2.47(m3/m3)

煙氣組成：

CO2%=(CO+CH4+2C2H4+CO2)/Va×100%=(29+3.0+2×0.6+7.5)/2.47×100%=16.48%

41H2O%=(H2+2CH4+2C2H4+H2O)/Va×100%=(15.0+2×3.0+2×0.6+2.7)/2.47×100%=10.08%N2%=(N2+79La)/Va×100%=(42+79×1.69)/2.47×100%=71.06%O2%=21(α-1)L0/Va×100%=21×(1.2-1)×1.41/2.47×100%=2.40%標(biāo)態(tài)煙氣密度ρ計(jì)算：

ρ

=[44CO2+18H2O+32O2+28N2]/(22.4×100)=[44×16.48+18×10.08+32×2.4+

28×71.06]/(22.4×100)

=1.33kg/m3422、固體（液體）燃料燃燒計(jì)算（固、液體燃料）燃料CHONSＷ煙氣CO2H2OSO2N2燃燒空間空氣O2N2

43固、液體燃料（100Kg燃料基準(zhǔn)）組成

Kg

組成

Kmol反應(yīng)方程式V0O2KmolV0CO2KmolV0H2OKmolV0N2KmolV0SO2KmolCC/12C+O2=CO2C/12C/12HH/22H2+O2=2H2OH/4H/2OO/32O/32NN/28N/28SS/32S+O2=SO2S/32S/32WW/18W/1844為方便計(jì)算，先取100千克燃料，以應(yīng)用基表其組成，并把各組分的質(zhì)量換算成千摩爾數(shù)：

Cy/12，Hy/2，Oy/32，Ny/28，Sy/32，Wy/181千克燃料完全燃燒所需的理論空氣量L0：

L0=4.762×(Cy/12+Hy/4+Sy/32－Oy/32)×22.4/100=0.0889Cy+0.2666Hy+0.0333Sy-0.0333Oym3/kg45固體燃料完全燃燒生成煙氣量的計(jì)算：

VCO2=Cy/12×22.4/100m3/kg；

VH2O=(Hy/2+Wy/18)×22.4/100m3/kg；

VSO2=Sy/32×22.4/100m3/kg；

VN2=Ny/28×22.4/100+0.79L0m3/kg；

VO2=0.21(α-1)L0m3/kg

V0=VCO2+VH2O+VSO2+VN2

=(Cy/12+Hy/2+Wy/18+Sy/32+Ny/28)×22.4/100+0.79L0

=0.0889Cy+0.3226Hy+0.0124Wy+0.0333Sy+0.008Ny-0.0263Oym3/kg1千克固體燃料完全燃燒所生成的實(shí)際標(biāo)態(tài)煙氣量Va：

Va=Vo+(α-1)L0m3/kg46例題：

已知煙煤組成如下:Cy%Hy%Oy%Ny%Sy%Wy%Ay%69.544.1811.290.690.53.210.59

空氣過剩系數(shù)為1.3，計(jì)算煙煤完全燃燒所需的空氣量、生成的煙氣量及煙氣組成

解：

1千克燃料完全燃燒所需的理論空氣量L0：

L0

=0.0889Cy+0.2666Hy+0.0333Sy-0.0333Oym3/kg=0.0889×69.54+0.2666×4.18+0.0333×0.5-0.0333×11.29=6.94(m3/kg)

所需實(shí)際標(biāo)態(tài)空氣量為:

La=L0α=6.94×1.3=9.02(m3/kg)47生成的煙氣量計(jì)算：VCO2

=Cy/12×22.4/100=69.54/12×22.4/100=1.30m3/kgVH2O

=(Hy/2+Wy/18)×22.4/100=(4.18/2+3.20/18)×22.4/100=0.51m3/kgVSO2=Sy/32×22.4/100=0.5/32×22.4/100=0.004

m3/kgVN2

=Ny/28×22.4/100+0.79La

=0.69/28×22.4/100+0.79×9.02=7.13

m3/kgVO2=0.21(α-1)L0=0.21(1.3-1)×6.94=0.44

m3/kg

48

Va

=VCO2+VH2O+VSO2+VN2+VO2

=1.30+0.51+0.004+7.13+0.44=9.38

m3/kg煙氣組成：

CO2%=VCO2/Va

=1.3/9.38×100%=13.86%

H2O%=VH2O/Va

=0.51/9.38×100%=5.44%

SO2%=VSO2/Va=0.004/9.38×100%=0.04%

N2%=VN2/Va

=7.13/9.38×100%=76.01%

O2%=VO2/Va

=0.44/9.38×100%=4.69%49例題：某倒焰窯所用煤的應(yīng)用基組成為：

Cy%Hy%Oy%Ny%Sy%Wy%Ay%726.04.81.40.33.611.9其干煙氣組成為CO2%：13.6%：O2%：5.0；N2%：81.4%；灰渣分析結(jié)果含碳17%，灰分83%。計(jì)算每千克煤燃燒煙氣生產(chǎn)量和所需空氣量。解：由于灰渣中還有碳，說明沒有完全燃燒，故只能采用

碳平衡確定煙氣量，采用氮平衡確定空氣量;（1）煙氣量根據(jù)碳平衡：煤中碳=煙氣中碳+灰渣中碳基準(zhǔn)：100kg煤，煤中含碳量：72kg,灰渣中碳量

11.9×17/83=2.44(kg)（？？？？）設(shè)100kg煤生成標(biāo)態(tài)干煙氣量為x(m3),根據(jù)碳平衡：

72=13.6x/100×(12/22.4)+2.44；x=955m3/(100kg)

50

生成標(biāo)態(tài)水蒸氣量=(6/2+3.6/18)×22.4=71.7m3/(100kg)每100千克煤燃燒生成的標(biāo)態(tài)濕煙氣量

Va

=(995+71.7)=1027m3/(100kg)（2）空氣量根據(jù)氮平衡：

空氣中氮+煤中的氮=煙氣中氮基準(zhǔn)：煤100kg；煤中氮量：1.4/28×22.4=1.12m3；空氣中氮量：設(shè)100kg煤燃燒所需標(biāo)態(tài)空氣量為y(m3),則空氣中標(biāo)態(tài)氮量為0.79y(m3)煙氣中氮量：0.814x=0.814×955=777m3777=1.12+0.79y；

y=982m3/(100kg)，每千克煤燃燒所需空氣量為9.82m3/kg51實(shí)際空氣量實(shí)際空氣量過剩空氣量實(shí)際空氣中N2實(shí)際空氣中N2過?？諝庵蠳2固、液體燃料氣體燃料燃料N2+空氣N2=煙氣N23、空氣過剩系數(shù)（α）的計(jì)算

氮平衡法計(jì)算α空氣N2+燃料N/28=煙氣N252

氧平衡法計(jì)算實(shí)際需O2量理論需O2量過剩O2量理論需O2量+理論需O2量完全燃燒，煙氣組成：CO2SO2H2ON2O2過?？諝釸O2理論O2量滿足燃燒53煙氣中CO2、SO2可用RO2表示：RO2%+O2%+N2%=1（1）燃料完全燃燒，燃料中N2量不計(jì)

α=La/L0=La/(La-?L)=1/[1-(?L/La)]；

?L:過剩空氣量，m3

當(dāng)完全燃燒時(shí)，過剩空氣量由煙氣中氧含量LO2來確定

LO2

=0.21?L=Va(O2/100)；?L=Va(O2/21)

不考慮燃料中N2，實(shí)際空氣量可以由煙氣中N2含量LN2來確定

LN2

=0.79La=Va(N2/100)；La=Va(N2/79)

α=1/{1-[Va(O2/21)]/[Va(N2/79)]}=1/[1-3.762O2/N2]

或α=1/{1-3.762O2/[100-(RO2+O2)]}54（2）燃料不完全燃燒，燃料中N2量不計(jì)燃料不完全燃燒，煙氣中出現(xiàn)CO、H2、CH4等，仍需要氧氣，如CO燃燒所需1/2CO體積的氧。此時(shí)空氣過剩系數(shù)為：

α=1/{1-3.762[O2-1/2CO-1/2H2-(n+m/4)CnHm]/N2}（3）燃料完全燃燒，且考慮燃料中N2量帶入。燃料完全燃燒，

α=1/[1-3.762O2/N2]=N2/[N2-3.762O2]

燃料中N2量帶入,

α=(N2-Nf)/[(N2-Nf)-3.762O2]；式中Nf指燃料中帶入的N2量。55例題：隧道窯以發(fā)生爐煤氣為燃料，其組成：

CO2g%COg%H2g%CH4g%C2H4g%O2g%N2g%5.628.515.52.10.20.547.6

在燒成帶處取煙氣進(jìn)行分析，其干煙氣組成為：

CO2%：17.6；O2%：2.6%；N2%：79.8%

計(jì)算空氣過剩系數(shù)α。56解：由于燃料中含氮量高，故不能忽略。100標(biāo)準(zhǔn)立方米干煙氣所需燃料體積Vf

,可運(yùn)用碳平衡原理計(jì)算：

100標(biāo)準(zhǔn)立方米干煙氣中所含CO2的體積為：

VCO2

=Vf×(CO2+CO+CH4+2C2H4)/10017.6=Vf×(5.6+28.5+2.1+2×0.2)/100；

Vf

=48.1m3/(100m3)

該煤氣中所含N2的體積為：Nf

=48.1×47.6%/100=22.90m3/(100m3)

空氣過剩系數(shù)α：α=(N2-Nf)/[(N2-Nf)-3.762O2]=(79.8-22.9)/[(79.8-22.9)-3.762×2.6]

α

=1.2157100kg燃料（煤或重油）——列表計(jì)算組成質(zhì)量（Kg）物質(zhì)的量(Kmol)燃燒所需的理論空氣量（Kmol）（理論）煙氣量N2O2CO2H2OSO2O2N2總計(jì)CHONSMACarHarOarNarSarMarAarCar/12Har/2Oar/32Nar/28Sar/32Mar/18—（Car/12+Har/4-Oar/32+Sar/32）X79/21Car/12Har/4-Oar/32—Sar/32——Car/12Har/2Mar/18Sar/32—Nar/28+（Car/12+Har/4-Oar/32Sar/32）X79/21合計(jì)（理論）100.0（Car/12+Har/4-Oar/32Sar/32）X79/21Car/12+Har/4-Oar/32+Sar/32Car/12Har/2+Mar/18Sar/32—Nar/28+（Car/12+Har/4-Oar/32Sar/32）X79/21Car/12+（Har/2+Mar/18）+Sar/32+Nar/28+（Car/12+Har/4-Oar/32Sar/32）х79/21當(dāng)空氣過剩系數(shù)

時(shí)，則煙氣中過剩O2量：（-1）X(Car/12+Har/4-Oar/32+Sar/32)煙氣中過剩N2量：（-1）X(Car/12+Har/4-Oar/32+Sar/32)X79/21實(shí)際煙氣量（Kmol）Car/12Har/2+Mar/18Sar/32過剩O2合計(jì)N2+過剩N2量總計(jì)理論煙氣量+過剩O2量+過剩N2量實(shí)際煙氣組成（%）CO2%H2O%SO2%O2%N2%100%58煙氣與燃料的基準(zhǔn)不同一種方法：物料平衡兩種途徑：以100Nm3干煙氣為基準(zhǔn)，計(jì)算所需燃料量以100Nm3燃料量為基準(zhǔn)，計(jì)算生成的干煙氣量注意第三節(jié)

燃料燃燒過程概念燃燒條件：燃料、空氣、著火溫度3.3.1著火溫度燃燒過程兩個(gè)階段：“著火”及“燃燒”著火溫度著火、燃燒過程：熱源——燃料局部被加熱、引燃——傳熱給周圍的燃料——溫度升高到著火溫度——周圍燃料持續(xù)燃燒影響著火溫度的因素：燃料性質(zhì)、散熱條件3.3.2著火濃度范圍概念：氣體燃料與空氣混合后，體積比必須在一定的范圍內(nèi)，才能著火燃燒，這一范圍稱為著火濃度范圍或著火極限。影響因素：

混合物溫度↑，著火濃度范圍↑氣體燃料組成：著火濃度范圍隨燃料組成變化而變化著火濃度范圍計(jì)算3.3.3固態(tài)碳的燃燒3.3.3.1固態(tài)碳的燃燒機(jī)理反應(yīng)機(jī)理一

C+O2=CO2（一次反應(yīng)）

CO2+C=2CO（二次反應(yīng)）