3-吉大燃烧学-工程燃烧计算(ppt文档)

（3）硫在氧气中的完全燃烧反应 S+O2→SO2+294750kJ/kmols (32kg)S+(22.4m3)O2→(22.4m3)SO2 (1kg)S+(0.7m3)O2→(0.7m3)SO2
(3-3) (3-4)
3.1 燃烧过程的化学反应
（4）碳氢化合物CnHm在氧气中完全燃烧反应
3.1 燃烧过程的化学反应
燃料中可燃成分C、H、S与氧的化学反应与质量平 衡是进行工程燃烧计算的基础。
（1）碳在氧气中的燃烧反应计算式 完全燃烧时：
• C+O2→CO2+393546kJ/kmolc • (12kg)C+(22.4m3)O2→(22.4m3)CO2 • (1kg)C+(1.866m3)O2→(1.866m3)CO2 • 不完全燃烧时：
3.2 燃烧空气量的ห้องสมุดไป่ตู้算
3.2.2 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 理论空气量，而超过理论空气量的那部分称为过量空气量。
• 实际空气量Vk与理论空气量V0之比称为过量空气系数：
Vk/ V0 = 或 β
(3-12)
• 实际空气量和过量空气量可用下两式计算： Vk =V0 Vg= Vk －V0 = V0 (－1)
V0= 0.0889Rar＋0.265Har-0.0333Oar
(3-9)
L0= 0.115Rar＋0.343Har-0.043Oar
(3-10)
• 对于气体燃料（设含H2、CO、H2S、CnHm、O2），应按其收到
基湿成分为基准进行计算：
V0=4.76[0.5H2s +0.5COs +1.5H2Ss +∑(n+m/4) CnHms -O2s]/100 (3-11) 式中 H2s、COs、H2Ss、CnHms、O2s 为气体燃料中各组分的湿成分体 积百分数，%。式（3-11）中V0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V0 为常数。
• 通常先求出1kg燃料完全燃烧所需的O2量，然后再 折算成空气量。
3.2 燃烧空气量的计算
如 1kg燃料中收到基碳含量为Car/100（kg），氢含量为Har/100 （kg），硫含 量为Sar/100 （kg）， Oar/100 （kg） • 则 1kg燃料完全燃烧所需的O2的体积量（m3）为：
• CnHm+(n+m/4) O2→n CO2+(m/2) H2O+Q
(3-5)
（5）若用空气作为氧化剂，则1mol的O2必然附带加入
0.79/0.21=3.76(mol)的N2（其它惰性气体忽略不计）。
• C+O2+3.76N2→CO2+3.76N2
(3-6)
低温时，N2不参与反应，在高温情况下，一部分N2会分 解，生成N原子，继而与O2或O原子反应生成NO和NO2, 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
3.2.1 理论空气量
• 1kg（或1m3）燃料完全燃烧时所需的最小空气量（ 燃烧产物烟气中氧气为零）称为理论空气需要量，简称 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 的1kg（或1m3）燃料所含可燃元素完全燃烧所需的空气 量。用容积V0表示，用质量L0表示。
第3章 工程燃烧计算
学习目的： • 掌握燃烧空气量的计算 • 掌握烟气量的计算 • 掌握燃烧温度的计算
3.1 燃烧过程的化学反应
• 如果燃料中所有的碳都氧化为CO2、所有的氢都氧化为H2O、 所有的硫都氧化为SO2，则这种燃烧称为完全燃烧，否则称为不完 全燃烧。 • 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 的燃料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1kg燃料计算，气体燃料用1m3（标况下）燃料计算。 • 工程燃烧计算所关心的是燃烧的宏观结果，不探索反应的内部 过程。
(3-13) (3-14)
3.2 燃烧空气量的计算
• 在燃烧设备中，对燃烧有重大影响的是炉膛出口处的过 量空气系数1“； • 1“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 烧； • 1“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； • 对于气化炉，实际空气量小于理论空气量，用空气消耗 系数N表示实际空气量与理论空气量之比，即N=Vk/ V0。
式中， 1.293——干空气在标准状态（0℃,101.3kPa）下的密度，kg/m3.
3.2 燃烧空气量的计算
• 烟气分析中常将碳和硫的燃烧产物CO2和SO2的容积一起测定，记
为RO2，
• 可将碳和硫的完全燃烧反应式写成通式R＋O2→RO2，
• 其中Rar＝ Car＋0.375Sar，相当于1kg燃料中的当量碳量：
(3-1)
• 2C+O2→2CO+2110541kJ/kmolc • (24kg)C+(22.4m3)O2→(44.8m3)CO • (1kg)C+(0.933m3)O2→(1.866m3)CO
(3-2)
3.1 燃烧过程的化学反应
（2）氢在氧气中的完全燃烧反应 2H2+O2→2H2O+2241845kJ/kmolH2 (4kg) H2+(22.4m3)O2→(44.8m3) H2O (1kg) H2+(5.56m3)O2→(11.1m3) H2O
3.2 燃烧空气量的计算
3.2.3 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
漏入炉内及烟道内，致使烟气中过量空气系数增加。
• 相对于1kg燃料，漏入的空气量V与理论空气量V0之比， 称为漏风系数，用表示：
=V/ V0
(3-15)
• 漏风使烟道内的过量空气系数沿烟气流程逐渐增大。从炉 膛出口开始，烟道内任意截面处的过量空气系数为：
VO2=(1.866Car＋5.56Har＋0.7Sar－0.7Oar)/100
• 1kg燃料燃烧所需的理论空气量体积数和质量数可按下式计算： • V0= VO2/0.21=0.0889Car＋0.265Har＋0.0333Sar－0.0333Oar [m3空气/kg燃料]
L0=1.293 V0= 0.115Car＋0.343Har＋0.043Sar－0.043Oar [ kg空气/kg燃料]