第三章.燃料及其燃燒

1第三章燃料與燃燒燃料組成和基準(zhǔn)換算燃料的熱工特性燃燒計(jì)算燃燒過程的基本理論燃燒過程及燃燒設(shè)備2定義：重油又稱燃料油，呈暗黑色液體，主要是以原油加工過程中的常壓油，減壓渣油、裂化渣油、裂化柴油和催化柴油等為原料調(diào)合而成。重油是一種比重超過0.91的稠油，黏度大，含有大量的氮、硫、蠟質(zhì)以及金屬，基本不流動(dòng)，而瀝青砂則更是不能流動(dòng)。開采時(shí)，有的需要向地下注熱，比如注入蒸汽、熱水，或者一些烴類物質(zhì)將其溶解，增加其流動(dòng)性，有的則是采用類似挖掘煤炭的方法。幾種常用的燃料

1、重油（heavyoil）3重油（heavyoil）4對(duì)用作燃料的重油，除要求有高發(fā)熱量外，還要求：

黏度低。以便于管道輸送，有利于噴吹霧化改善燃燒效率；重油因含石蠟量多而黏度大，使用時(shí)需進(jìn)行預(yù)熱，使達(dá)到100℃或100℃以上，以降低黏度。 凝固點(diǎn)要低。一般重油凝固溫度為22～36℃；對(duì)石蠟量多，凝固點(diǎn)高的重油，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)募訜岽胧员阌谶\(yùn)輸和裝卸。

。

重油（heavyoil）5

閃點(diǎn)溫度高?？刹捎幂^高的預(yù)熱溫度，便于輸送和霧化，一般重油的閃點(diǎn)在180～330℃，都高于需要預(yù)熱的溫度。 油中的機(jī)械雜質(zhì)和含水量要少。雜質(zhì)多和含水量高，不僅降低了重油的發(fā)熱量，而且使用時(shí)會(huì)引起燒嘴堵塞和火焰波動(dòng)，故需進(jìn)行過濾，如將油和水形成乳狀液，則可以改善燃燒效果。 含硫要低。一般含硫量為0.15%～0.30%，但也有少數(shù)重油含硫高達(dá)2%，使用中造成不良后果。

重油（heavyoil）62、煤焦油（coaltar）定義：煉焦工業(yè)中煤熱解生成的粗煤氣中的產(chǎn)物之一，在常溫常壓下為黑褐色黏稠液體，具有特殊臭味。7分類：按照焦化溫度不同

低溫（450℃-650℃）干餾焦油 低溫和中溫（600℃-800℃）發(fā)生爐焦油 中溫（900℃-1000℃）立式煤焦油 高溫（1000℃）煉焦焦油煤焦油（coaltar）8

煤焦油（coaltar）用途：煤焦油產(chǎn)量約占裝爐煤的3%-4%，組成極為復(fù)雜，多數(shù)情況下是由煤焦油工業(yè)專門進(jìn)行分離、提純后加以利用，目前主要產(chǎn)品如下：萘用來制取鄰苯二甲酸酐，供生產(chǎn)樹脂、工程塑料、染料、油漆及醫(yī)藥等用。酚及其同系物生產(chǎn)合成纖維、工程塑料、農(nóng)藥、醫(yī)藥、燃料中間體、炸藥等。蒽用于制蒽燃料、合成揉劑及油漆。菲作為蒽的同分異構(gòu)體，含量?jī)H次于萘，產(chǎn)量大有不少用途，有待開發(fā)。咔唑是染料、塑料、農(nóng)藥的重要原料。瀝青是焦油蒸餾殘液，為多種多環(huán)高分子化合物的混合物。用于制屋頂涂料、防潮層和筑路、生產(chǎn)瀝青焦和電爐電極等。9煤焦油（coaltar）蒽瀝青萘咔唑酚10危害：健康作用于皮膚，引起皮炎、座瘡、毛囊炎、光毒性皮炎、中毒性黑皮病、疣贅及癌癥，也可引起鼻中隔損傷。環(huán)境對(duì)大氣造成污染。燃爆其蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物，遇明火、高溫、高熱極易燃燒爆炸。與氧化劑接觸，猛烈反應(yīng)。煤焦油（coaltar）11加工高溫煤焦油

首先按沸點(diǎn)范圍蒸餾分割為各種餾分，然后再進(jìn)一步加工。采用結(jié)晶方法可得到萘、蒽等產(chǎn)品用酸或堿萃取法可得到含氮堿性雜環(huán)化合物（焦油堿）或酸性酚類化合物（焦油酸）

煤焦油蒸餾所得到的餾分油也可直接利用。瀝青質(zhì)可制電極焦、碳素纖維等各種重要產(chǎn)品，作為生產(chǎn)活性炭的粘結(jié)劑、煉制瀝青焦、炭黑及鋪路材料酚油可用于木材防腐吸油用作從煤氣中回收粗苯的吸收劑輕油可并入粗苯一并處理低溫煤焦油

低溫干餾焦油是人造石油的重要來源之一，經(jīng)高壓加氫制得汽油、柴油等產(chǎn)品。煤焦油（coaltar）12定義：石油焦是原油經(jīng)蒸餾將輕重質(zhì)油分離后，重質(zhì)油再經(jīng)熱烈的過程轉(zhuǎn)化而成的產(chǎn)品。3、石油焦（petroleumcoke）13石油焦（petroleumcoke）分類：加工方法熟焦生焦含硫量低硫焦高硫焦中硫焦顯微結(jié)構(gòu)形態(tài)針狀焦海綿焦球狀焦粉焦14物理化學(xué)性質(zhì)指標(biāo)：灰分、硫分、揮發(fā)分、真密度、孔隙率、電阻率、熱膨脹系數(shù)和機(jī)械性能等。質(zhì)量指標(biāo)：純度、結(jié)晶度、抗熱震性、顆粒度。主要用途：石油焦可視其質(zhì)量而用于制石墨、冶煉和化工等工業(yè)。低硫、優(yōu)質(zhì)的針狀焦用于制造超高功率石墨電極和某些特種碳素制品，是發(fā)展電爐煉鋼新技術(shù)的重要材料。中硫、普通的熟焦，大量用于練鋁。高硫、普通的生焦，用于化工生產(chǎn)，如制造電石、碳化硅等，也作為金屬鑄造等用的染料。石油焦（petroleumcoke）15定義：廣義：天然氣是指自然界中天然存在的一切氣體，包括大氣圈、水圈和巖石圈中各種自然過程形成的氣體。狹義：從能量角度出發(fā)，是指天然蘊(yùn)藏于地層中的烴類和非烴類氣體的混合物?；瘜W(xué)成分：天然氣主要成分烷烴，其中甲烷占絕大多數(shù)，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般有硫化氫、二氧化碳、氮、水氣和少量一氧化碳及微量的稀有氣體，如氦和氬等。4、天然氣（naturalgas）16形成原因：生物成因氣形成條件（豐富的有機(jī)質(zhì)和強(qiáng)還原環(huán)境）化學(xué)組成（甲烷含量大于98%。重?zé)N含量少于1%，其余是少量的氮?dú)夂投趸?。）油型氣形成條件（在剖面上部深成階段后期是低分子量氣態(tài)烴即濕氣，以及由于高溫高壓使輕質(zhì)液態(tài)烴逆蒸發(fā)形成的凝析氣。在剖面下部，以甲烷為主石油裂解氣是生氣序列的最后產(chǎn)物。）煤型氣形成條件（實(shí)測(cè)表明，煤的揮發(fā)分隨煤化作用增強(qiáng)明顯降低，由褐煤→煙煤→無煙煤，揮發(fā)分大約由50%降到5%。這些揮發(fā)分主要以CH4、CO2、H2O、N2、NH3等氣態(tài)產(chǎn)物的形式逸出，是形成煤型氣的基礎(chǔ)。）天然氣（naturalgas）生物成因氣—指成巖作用（階段）早期，在淺層生物化學(xué)作用帶內(nèi)，沉積有機(jī)質(zhì)經(jīng)微生物的群體發(fā)酵和合成作用形成的天然氣。油型氣包括濕氣（石油伴生氣）、凝析氣和裂解氣。它們是沉積有機(jī)質(zhì)特別是腐泥型有機(jī)質(zhì)在熱降解成油過程中，與石油一起形成的，或者是在后成作用階段由有機(jī)質(zhì)和早期形成的液態(tài)石油熱裂解形成的。煤型氣是指煤系有機(jī)質(zhì)（包括煤層和煤系地層中的分散有機(jī)質(zhì)）熱演化生成的天然氣。17無機(jī)成因氣近年來無機(jī)成因氣尤其是非烴氣受到高度重視。地球深部巖漿活動(dòng)、變質(zhì)巖和宇宙空間分布的可燃?xì)怏w，以及巖石無機(jī)鹽類分解產(chǎn)生的氣體，都屬于無機(jī)成因氣或非生物成因氣。它屬于干氣，以甲烷為主，有時(shí)含CO2、N2、He及H2S、Hg蒸汽等，甚至以它們的某一種為主，形成具有工業(yè)意義的非烴氣藏。天然氣（naturalgas）18主要用途：工業(yè)燃料

代替煤，用于工廠采暖，生產(chǎn)用鍋爐以及熱電廠燃?xì)廨啓C(jī)鍋爐。天然氣發(fā)電具有緩解能源緊缺、降低燃煤發(fā)電比例，減少環(huán)境污染的有效途徑，其發(fā)電的單位裝機(jī)容量所需投資少，建設(shè)工期短，上網(wǎng)電價(jià)較低，具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。工藝生產(chǎn) 如烤漆生產(chǎn)線，煙葉烘干、瀝青加熱保溫等。天然氣化工工業(yè)

天然氣是制造氮肥的最佳原料，具有投資少、成本低、污染少等特點(diǎn)。天然氣占氮肥生產(chǎn)原料的比重，世界平均為80%左右。城市燃?xì)馐聵I(yè)

特別是居民生活用燃料。隨著人民生活水平的提高及環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，大部分城市對(duì)天然氣的需求明顯增加。天然氣作為民用燃料的經(jīng)濟(jì)效益也大于工業(yè)燃料。壓縮天然氣汽車

以天然氣代替汽車用油，具有價(jià)格低、污染少、安全等優(yōu)點(diǎn)。增效天然氣

是以天然氣為主要原料，經(jīng)過氣液混合器與天然氣增益劑混合后形成的一種新型工業(yè)燃?xì)?，燃燒溫度能提?00—600℃，可用于工業(yè)切割、焊接、烤校，可完全取代乙炔、丙烷，可廣泛應(yīng)用于鋼廠、鋼構(gòu)、造船行業(yè)，可在船艙內(nèi)安全使用。天然氣（naturalgas）19燃料與燃燒

1，燃料組成和基準(zhǔn)換算

燃料組成

元素分析法

固、液體（kg%）CHONSAW

氣體

(Nm3

%）COH2CH4CmHnCO2N2SO2H2O

燃料

工業(yè)分析法---經(jīng)驗(yàn)法

固、液體（kg%）FCVAW20固、液體“y”“ar”應(yīng)用基收到基“f”“ad”分析基空氣干燥基“g”“d”干燥基

“r”“daf”可燃基干燥無灰基

燃料基準(zhǔn)與換算

氣體

“g”不含水分

干基

“s”含水分

濕基燃料組成和基準(zhǔn)換算21固、液體Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Ｗar=100“ar”

收到基/應(yīng)用基Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Ｗad=100“ad”

空氣干燥基

Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100“d”

干燥基

Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100“daf”

干燥無灰基

ggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggg/可燃基

C

H0

NSＡ

Ｗ氣體

CO+H2+

CH4+

CmHn+

CO2+

N2+SO2

+

H2O

=100

“s”基

CO+H2+

CH4+

CmHn+

CO2+

N2+SO2

=100

“g”基

燃料組成和基準(zhǔn)換算22注意：質(zhì)量數(shù)與質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的區(qū)別3，已知：CadHad

0ad

Nad

Sad

AadＷad

Ｗar

求：CarHar0ar

Nar

SarAar

Ｗar

解：直接套公式

２，已知：

Cdaf

Hdaf

0daf

Ndaf

Sdaf

Aad

Ｗar

求：

Car

Har

0ar

Nar

Sar

Aar

Ｗar

解：

AadAar(100-Wad)Aar=Aad(100-War)

CdafCar例題：１，已知：

Cdaf

Hdaf

0daf

Ndaf

Sdaf

Aar

Ｗar

求：Car

Har

0ar

Nar

Sar

Aar

Ｗar

解：設(shè)100kg”ar”燃料

100Cdaf

=Cdef[100-(Aar+War)]方法：物料衡算燃料組成和基準(zhǔn)換算23已知：Cad

Had

Oad

Nad

Sad

AadＷad

Ｗar求：CarHarOar

Nar

SarAar

Ｗar

解：設(shè)100kg收到基燃料再設(shè)100kg空氣干燥基燃料

同表4-1燃料組成和基準(zhǔn)換算242，燃料的熱工特性

熱值——1kg或1Nm3燃料完全燃燒，燃燒產(chǎn)物的溫度下降到室溫20℃時(shí)放出的熱量。(kJ/kgorNm3)低熱值：

1kg或1Nm3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)物中的水冷卻為20℃的水蒸汽時(shí)放出的熱量。

(kJ/kgorNm3)高熱值：1kg或1Nm3燃料完全燃燒，燃燒產(chǎn)物的溫度下到室溫20℃，且燃燒產(chǎn)物中的水冷凝為0℃的水時(shí)放出的熱量。

(kJ/kgorNm3)熱值燃料的熱工特性25高熱值和低熱值的差值

1kg或1Nm3燃料完全燃燒生成水的質(zhì)量數(shù)從0℃的水到

20℃的水蒸汽吸收的熱量

kJ/kg或kJ/Nm3熱值的測(cè)量和計(jì)算

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

7000kcal/kg29300kJ/kg

標(biāo)準(zhǔn)油、氣

10000kcal/kgorNm341870kJ/kgorNm3燃料的熱工特性26

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、H20、、cp

、)

氣體(著火溫度、著火濃度范圍、火焰?zhèn)鞑ニ俣?/p>

、cp、)其他熱工特性：燃料的熱工特性27定義：燃料由緩慢氧化轉(zhuǎn)變?yōu)榧ち已趸瘯r(shí)的臨界溫度。

分析：氧化反應(yīng)放熱曲線f不同環(huán)境溫度下的散熱曲線sS>

f

T

TaTa<T<TbT<TaS<

fT

Ta

A點(diǎn)穩(wěn)定著火溫度燃料的熱工特性fs28分析：T>Tbf>

ST偏離

TbTa<T<Tbf<ST偏離

Tb

B點(diǎn)不穩(wěn)定T=Tcf=S

Tc-——著火溫度（不固定）

影響因素：1.氣體混合物的組成和工作參數(shù)（t、p等）2.散熱狀況（壁面溫度、環(huán)境溫度）3.催化劑參《基礎(chǔ)》P.259燃料的熱工特性29定義：氣體燃料在與空氣的混合物中所占的比例，又名“爆炸極限”。因素：

1.混合物的預(yù)熱溫度

2.與富氧或純氧的混合

3.催化劑

4.穩(wěn)定的高溫著火源（窯爐大焰空間）

常用工業(yè)煤氣在常溫、常壓中的著火濃度范圍

上海市城市煤氣

5~50

其余為空氣參《基礎(chǔ)》P.260著火濃度范圍燃料的熱工特性30定義：

1，火焰由已燃焰面向未燃焰面垂直傳播的速度。又名“法向火焰?zhèn)鞑ニ俣?/p>

”。

Nm/s

2，單位時(shí)間內(nèi)，在每單位火焰面積上燃燒的氣體體積，又名“燃燒速度

”。

Nm3/Nm2·

S

影響因素：

1，可燃?xì)怏w的基本性質(zhì)

H2：2.8Nm/s

（導(dǎo)熱系數(shù)、反應(yīng)能力、熱值）

CH4：0.38Nm/s

火焰?zhèn)鞑ニ俣热剂系臒峁ぬ匦?1

2，可燃?xì)怏w的濃度

3，空氣過剩系數(shù)α=Va/Va04，燃?xì)饣旌衔锍跏紲囟?/p>

5，混合氣體氣流速度

(氣流湍流化)6，其他工況（管徑…)燃料的熱工特性32燃料33

1，燃燒計(jì)算基礎(chǔ)基本概念（Va°、

V°、Va、V、、

tm、

tth、

tp、

）燃燒計(jì)算內(nèi)容、目的、方法（思路圖）

2，燃燒計(jì)算理論空氣量Va°和實(shí)際空氣量Va

設(shè)計(jì)計(jì)算：化學(xué)計(jì)量法已知：燃料組成，選擇值操作計(jì)算：物料平衡法已知：燃料組成，干煙氣組成燃燒溫度tp、預(yù)熱空氣溫度ta

空氣過剩系數(shù)

、漏入空氣量V漏燃燒計(jì)算34(1)空氣過剩系數(shù)

定義（氣氛）選擇和控制值的依據(jù)（工藝、熱工）選擇和控制值的意義還原<1工藝需要（控制燒成氣氛、提高燒成溫度、保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高窯爐熱效率）燃燒計(jì)算燃燒計(jì)算的基本概念氧化

>1

VaVtp窯tVaQDWtp

窯35(2)燃燒溫度

計(jì)算基準(zhǔn)---空間基準(zhǔn)：火焰空間單位基準(zhǔn)：kg或Nm3燃料溫度基準(zhǔn)：0℃

計(jì)算依據(jù)---熱量平衡燃燒計(jì)算

定義燃燒溫度------量熱計(jì)式燃燒溫度

理論燃燒溫度

實(shí)際燃燒溫度(3)高溫系數(shù)不同于窯爐效率η36理論燃燒溫度

實(shí)際燃燒溫度量熱計(jì)式燃燒溫度燃燒計(jì)算37Q收：

1，燃料低熱值（ar）

2，燃料顯熱

3，空氣顯熱Q支：

4，煙氣顯熱

5，化學(xué)不完全燃燒

6，機(jī)械不完全燃燒

7，散熱

8，灰渣顯熱

9，物料吸熱

10，高溫分解吸熱返回?zé)崃糠匠倘紵?jì)算38注：熔化面積為100m2的橫火焰池窯的能量平衡（玻璃顏色：無色，用S號(hào)重油加熱。預(yù)熱空氣溫度1400℃，交換器后的廢氣溫度350℃）a.按kJ/kg玻璃劃分；b.按%劃分39設(shè)計(jì)：組織的燃燒系統(tǒng)是否滿足工藝要求設(shè)計(jì)煙囪、煙道、風(fēng)機(jī)、風(fēng)管燃燒計(jì)算的目的操作：燃料組成

干煙氣組成

(干)

計(jì)算

值，

判斷燃燒是否正常，操作是否合理。

計(jì)算

值，及時(shí)調(diào)節(jié)。燃燒計(jì)算40熱平衡計(jì)算：提供熱平衡計(jì)算參數(shù)。分析熱量分配情況，采取節(jié)能措施。

傳熱計(jì)算：計(jì)算煙氣黑度g（V濕%

）

QR、Q

計(jì)算體積流量

V（m3/h）

（m/s）

Qc

、Q（kJ/s）燃燒計(jì)算煙氣的百分組成411，Va°、

V°、Va、V燃燒計(jì)算的方法燃燒計(jì)算2，tth、

tp1.熱量平衡法：基準(zhǔn)，tth、

tp2.經(jīng)驗(yàn)估算法：燃料種類

1.分析計(jì)算法：燃料組成反應(yīng)方程式

2.近似計(jì)算法：熱值

3.經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法：燃料種類書中經(jīng)驗(yàn)公式42燃燒計(jì)算的思路圖

燃料中可燃成分

燃料中

完全燃燒需氧量

已有氧量

V°Va°Va

燃料組成

反應(yīng)方程式

可燃成分完全

燃料中不燃成分

空氣中的氮量

燃燒生成物

V°

V2O43(1)

分析計(jì)算Va°和

V°燃料CHONSＷ

空氣燃燒空間煙氣

O2N2

CO2H20SO2N2

（固、液體燃料）燃燒計(jì)算44燃料COH2CH4CmHnCo2N2SO2H2O

空氣燃燒空間煙氣

02N2

C02H20S02N2

（氣體燃料）燃燒計(jì)算45固、液體燃料（100kg燃料基準(zhǔn)）組成

kg組成

kmol反應(yīng)方程式V°o2kmolV°co2kmolV°

H2okmolV°

N2kmolV°so2kmolCC/12C+O2=CO2C/12C/12HH/22H2+O2=2H2OH/4H/2OO/32

O/32NN/28

N/28SS/32S+O2=SO2S/32S/32WW/18

W/18***V°V°已知數(shù)注：表中不包括空氣中的N燃燒計(jì)算a46燃料N2：

N22.4（Nm3）煙氣中的N228100

助燃空氣N2：

Va°

×

79%

燃料H2O：W22.4

18100煙氣中的H2O生成H2O：H22.42100

空氣H2O：<0.01kgH2O/1kg干空氣一般忽略

×××燃燒計(jì)算47

CHSO

1243232

kmol

CHSO22.4100

124323210021Nm3/kg

V°

co2

V°

H2o

V°so2

V°

N2

CHWSN22.479122183228100100

Nm3/kgVo2°Va°×××V°Va°原料中空氣中的N理論需氧氣的物質(zhì)的量(mol）燃燒計(jì)算48氣體燃料（100Nm3燃料基準(zhǔn)）組成Nm3反應(yīng)方程式V°o2Nm3

V°co2Nm3

V°H2oNm3V°N2Nm3

V°so2Nm3

COCO+1/2O2=CO2CO/2

COH2H2+1/2O2=H2O

H2/2

H2CH4CH4+2O2=CO2+2H2O2CH4CH4

2CH4CmHnCmHn+（m+n/4）O2=mCO2+n/2H2O（m+n/4）CmHnmCmHnn/2CmHnH2SH2S+3/2O2=H2O+SO2

3/2H2S

H2S

H2SCO2CO2H2OH2ON2N2O2O2燃燒計(jì)算49燃料N2：

N2

（Nm3）煙氣中的N2100

助燃空氣N2：

V°×

79%

燃料H2O：H2O

100煙氣中的H2O生成H2O：H2+2CH4+

n/2CmHn+H2S100

空氣H2O：<0.01kgH2O/1kg干空氣一般忽略燃燒計(jì)算a50

COH2

n

22431100210021Nm3/Nm3V°2CH4CmHnmH2SV°O2××V°co2

V°H2o

V°so2

V°N2

co2CO

H23CH4mCmHnn2H2S2H2ON2×1100Nm3/Nm3V°79100燃燒計(jì)算★=VO20×100/21aa51Nm3/Nm3orkg固、液體燃料

氣體燃料

>1V中過剩O2、

N2V中過剩O2、

N2<

1V中含N2量減少

比例燃燒(2)

分析計(jì)算Va和

V燃燒計(jì)算52

燃料

CHONSＷ空氣燃燒空間煙氣

02N2

C02H20S02N202

（固、液體燃料）

>153燃料COH2CH4CmHnCO2N2SO2H2O

空氣燃燒空間煙氣

O2N2

C02H20S02N202

（氣體燃料）

>1燃燒計(jì)算54

Vco2

V°

co2

V

H2o

V°

H2oVso2

V°

so2VN2

V°

N2

（

1）Va°

79%(過?？諝庖M(jìn)的N)

VO2

（

1）Va°

21%

VVco2

VH2oVso2

VN2VO2V°

（

1）Va°

固、液體燃料……

Nm3/kg

氣體燃料……

Nm3/Nm3

>1燃燒計(jì)算以上各式相加可得：55<

1（固、液體燃料）燃料

CH0NS燃燒空間煙氣空氣02N2C02H20S02N2C0燃燒計(jì)算56其中：V

V

co2

VH2o

Vso2

V

co

VN2

Nm3/kg燃燒計(jì)算（以上五式相加）57返回分析：

2CO+O2=2CO2CO生成量

不足之空氣量不足之

N2

量不足之

O2量CO2減少量燃燒計(jì)算58<

1（氣體燃料）氣體燃料按比例燃燒Nm3/Nm3

單位體積燃料未燃之燃料量

燃燒生成的實(shí)際煙氣量燃燒計(jì)算59(3)

計(jì)算煙氣百分組成

Vi%理論煙氣百分組成

%（計(jì)算）實(shí)際煙氣百分組成

%（實(shí)測(cè)、操作計(jì)算）目的：計(jì)算

cp

g

tp干煙氣百分組成%（分析）濕煙氣百分組成%（實(shí)用）燃燒計(jì)算60方法：物料衡算例題：《基礎(chǔ)》P.250（固體燃料的燃燒計(jì)算）

基準(zhǔn)

100kg燃料

需要Va

Nm3空氣(4)操作計(jì)算

Va和

V由

C平衡

V干

V濕由

N2

平衡

Va生成

VNm3煙氣分析：燃燒計(jì)算61（kg）（Nm3/100kg）由

C平衡（100kg燃料基準(zhǔn)

）

燃料C-煙氣C=灰渣C（A%、C%

）固體燃料液體燃料(kg)燃料C=煙氣C氣體燃料

(Nm3)燃料C=煙氣C（Nm3/100Nm3

）附例燃燒計(jì)算62

由

N2

平衡（100kg燃料基準(zhǔn)

）燃料N2+

空氣

N2=煙氣N2（固、液體燃料忽略）固、液體燃料(Nm3)Nm3/100

kg氣體燃料燃料N2+空氣

N2=煙氣N2(Nm3/100Nm3)燃燒計(jì)算求出63經(jīng)驗(yàn)法圖解法插入法方法：途徑：設(shè)參《基礎(chǔ)》P.239P.255(5)燃燒溫度計(jì)算實(shí)際燃燒溫度燃燒計(jì)算64空氣預(yù)熱溫度途徑：

……附例燃燒計(jì)算65(6)提高燃燒溫度的途徑

1,選用熱值較高的燃料--受限

2，控制適當(dāng)?shù)目諝膺^剩系數(shù)--有效

3，預(yù)熱空氣--有效

4，預(yù)熱燃料--受限

5，增加小時(shí)燃料量--注意

6，富氧燃燒--受限*

7，加強(qiáng)保溫，減少各項(xiàng)熱損--有效燃燒計(jì)算6611.5tthtatthV02tth

Qdw返回燃燒計(jì)算67實(shí)際空氣量實(shí)際空氣量過?？諝饬繉?shí)際空氣中N2實(shí)際空氣中N2過?？諝庵蠳2固、液體燃料空氣N2煙氣N2氣體燃料空氣N2燃料N2煙氣N2(7)空氣過剩系數(shù)的計(jì)算氮平衡法計(jì)算燃燒計(jì)算68固、液體燃料氣體燃料燃燒計(jì)算:未完全燃燒的其它碳?xì)浠衔?9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)算生成的干煙氣量例題：《基礎(chǔ)》P.252例4-6注意燃燒計(jì)算70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：CO2SO2H2ON2O2RO2

理論O2量滿足燃燒

過?？諝馊紵?jì)算71RO2（煙氣中CO2+SO2）、O2---煙氣中該組份的百分含量Kconst<燃料系數(shù)>表4-17

---生成1Nm3H2O需O2量---生成1Nm3RO2需O2量參《基礎(chǔ)》P.252燃燒計(jì)算不完全燃燒時(shí)，見P252式4-3472Nm3/Nm3or

kgNm3/hNm3or

kg/h小時(shí)燃料量(8)漏入空氣量的計(jì)算附例燃燒計(jì)算731，燃燒過程基本理論流程圖名詞解釋影響因素2，燃燒方式與燃燒設(shè)備

固體液體氣體燃燒741，燃燒過程基本理論

混合是關(guān)健，霧化是基礎(chǔ)（液體燃料）

可燃物（固.液.氣體燃料）固定炭FC（燃燒速度.產(chǎn)物)燃?xì)?/p>

v(連鎖反應(yīng))傳播（wf）可燃物空氣溫度燃燒基本條件霧化混合著火燃燒燃燒過程燃燒75可燃物固體燃料預(yù)熱---干燥---干餾.焦化---FC、v

＜130℃130～400℃氣體燃料

可燃成分：COH2CH4CmHnSO2

CmHn---

t,O2

熱解生成

H2CH4C

不燃成分：CO2N2H2O燃燒76液體燃料~200°C蒸發(fā)~600°C裂化油蒸汽CmHnt,0t,0燃燒熱解輕質(zhì)CmHn重質(zhì)CmHn固定C

霧化油滴H2CH4C燃燒瀝青77混合影響混合的因素氣體燃料：兩流股的相遇方式（平行、交角、旋流）兩流股的相對(duì)速度兩流股的截面比混合室的設(shè)計(jì)強(qiáng)化混合的措施燃燒78

燃燒過程：

1、霧化

2、蒸發(fā)

3、裂解

4、混合

5、燃燒液體燃料

汽化燃燒法---同氣體燃料

霧化燃燒法（密度差、體積比）

霧化要求：細(xì)而勻燃燒79影響霧化的因素內(nèi)力外力作用力

物性參數(shù)

熱工參數(shù)油流股速度

工作壓力油管口徑霧化劑速度

工作壓力

噴嘴口徑霧化劑流量

v霧化劑密度

兩者相遇方式相對(duì)速度接觸面積接觸時(shí)間表面張力粘度噴嘴結(jié)構(gòu)霧化劑動(dòng)量溫度平行交角旋流附噴槍圖燃燒80說明2，霧化劑工作壓力不同，要求的霧化劑單位耗量也不同。如：低壓霧化，要求m，Va中60~80%

為霧化劑，霧化和混合同時(shí)進(jìn)行。高壓空氣霧化時(shí)，霧化劑只占Va的10%以下。3，當(dāng)Vf變化，Va變化，m變化，應(yīng)隨之可調(diào)。如：低壓比例調(diào)節(jié)油燒嘴，油、風(fēng)、出口斷面均可調(diào)。1，霧化劑用量太少，霧化質(zhì)量差；太多，降低燒成溫度。燃燒81

機(jī)械霧化（間接式）P：1~3MPad：100~

200

介質(zhì)霧化（直接式）霧化介質(zhì)壓力低壓0.03~0.12at70~100m/sd<100

中壓0.1~1at100~

300m/sd：10~

100

高壓2~8at300~

400m/sd<10

霧化介質(zhì)種類空氣高壓霧化預(yù)熱空氣140~180℃

蒸汽高壓霧化過熱蒸汽250~340℃**霧化方式燃燒82滿足工藝燃燒產(chǎn)物溫度tp燃燒產(chǎn)物性質(zhì)Vi%合理燃燒完全度穩(wěn)定性混合混合速度均勻程度火焰f氣流gVg工況F結(jié)構(gòu)燃燒方式燃燒設(shè)備合理組織燃燒過程燃燒83火焰?zhèn)鞑ニ俣葰饬魉俣?/p>

當(dāng)可燃?xì)怏w與空氣的混合物以一定的速度流動(dòng)時(shí)，對(duì)火焰焰面的移動(dòng)起了阻止作用，從而形成不動(dòng)的穩(wěn)定焰面。離焰、脫火：回火燃燒：穩(wěn)定燃燒：火焰?zhèn)鞑ニ俣仁窃陟o止的氣體混合物中，燃料著火燃燒的傳播速度。燃燒84上海城市煤氣穩(wěn)定燃燒范圍《基礎(chǔ)》P271

1，相應(yīng)于回火、脫火、離焰時(shí)的氣流速度為回火、脫火、離焰速度。

2，回火速度越大，越易回火；脫火速度越小，越易脫火。

3，管徑越大，回火速度越大，越易回火。

4，一次空氣系數(shù)越大，回火速度越大，脫火速度越小，越不穩(wěn)定。

5，燃燒穩(wěn)定性還與煤氣組成、壓力、溫度有關(guān)。

主要適用于短焰和無焰燃燒。燃燒851，上海城市煤氣天然氣3，穩(wěn)焰措施：如燒嘴結(jié)構(gòu)、燒嘴磚、燃燒道、擋墻例高速燒嘴防脫火、煤氣燃燒器防回火2，由燃?xì)饨M成、工況條件可知，（定值）設(shè)計(jì)或選用燃燒設(shè)備應(yīng)保證（—設(shè)計(jì)值）引伸：燃燒862，燃燒方式與燃燒設(shè)備

擴(kuò)散燃燒---長(zhǎng)焰燒嘴---

燃?xì)馀c助燃空氣在燒嘴內(nèi)基本不混合短焰燃燒---短焰燒嘴---

燃?xì)馀c助燃空氣在燒嘴內(nèi)部分混合無焰燃燒---噴射式無焰燒嘴---

燃?xì)馀c助燃空氣在燒嘴內(nèi)完全混合高速燒嘴---

燃?xì)馀c助燃空氣在燒嘴內(nèi)完全混合并燃燒新型燒嘴

《基礎(chǔ)》P276氣體燃料燃燒87一般規(guī)律（長(zhǎng)焰短焰無焰）混和均勻性燃燒速度火焰長(zhǎng)度

熱強(qiáng)度（kJ/m3h

）熱效率（Q有效/Q輸入）空氣過剩系數(shù)燃燒穩(wěn)定性(好-差-好）生產(chǎn)能力調(diào)節(jié)范圍氣體噴射壓力燃料、空氣預(yù)熱溫度100%燃燒效率()燃燒實(shí)際熱值理論熱值88高速燒嘴的特點(diǎn)：

1，燃燒完全，燃燒溫度高，空間熱強(qiáng)度大，熱效率高。

2，噴出速度大（最大200~300m/s

一般80~150m/s）使窯內(nèi)氣流形成循環(huán)，強(qiáng)化對(duì)流，溫度、氣氛分布均勻。

3，借助二次空氣調(diào)節(jié)，可以調(diào)節(jié)噴出氣流溫度（200~1800°C），從而控制窯體截面溫度，適應(yīng)性強(qiáng)。

4，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，環(huán)境污染少。注意必須留出足夠的氣流通道；強(qiáng)化傳熱措施燃燒89結(jié)構(gòu)原理預(yù)混式：非預(yù)混式：燃燒室入窯Va高速燒嘴的類型：燃燒室燃?xì)饪諝馊紵胰敫G預(yù)混室燃燒室燃?xì)饪諝飧咚僬{(diào)溫?zé)欤憾慰諝飧咚俚葴責(zé)欤喝紵?0液體燃料噴嘴的類型油流股與霧化介質(zhì)相遇位置內(nèi)混式外混式霧化方式機(jī)械霧化