燃料燃烧空气量烟气量计算课件
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【安全课件】第2章燃烧参数计算
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9、没有失败，只有暂时停止成功！。21.3.721.3.7Sunday, March 07, 2021
•
10、很多事情努力了未必有结果，但是不努力却什么改变也没有。。09:18:1609:18:1609:183/7/2021 9:18:16 AM
•
11、成功就是日复一日那一点点小小努力的积累。。21.3.709:18:1609:18Mar-217-Mar-21
CO2（%） 3 4 5
7~10
表1-2 不同浓度 CO2对身体的影响
对身体的危害情况 刺激，呼吸、脉搏加快，血压升高
头痛，眩晕、耳鸣、心悸 呼吸困难，30min产生中毒症状 数分钟意识不清，出现紫斑，死亡
三、热烟气的危害性作用
1.毒性、刺激性及腐蚀性 2.减光性 3.爆炸性
四、燃烧产物计算
（一）固、液体可燃物燃烧产物体积计算 （二）气体可燃物燃烧产物体积计算 （三）产物百分组成 （四）产物密度计算
（一）固、液体可燃物燃烧产物体积计算
组成：C%+H%+O%+N%+S%+A%+W%=100%
VO.P V 0.CO2 V 0.SO2 V 0.H 2O V 0.N 2
(1C2
S 32
H 2
W 18
2N8)
22.4 100
0.79V0.air
(m3/kg)
（二）气体可燃物燃烧产物体积计算
13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。21.3.721.3.709:18:1609:18:16March 7, 2021
•
14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任Lor意em揉ip捏su。m 2d0o2lo1r年sit3a月me7t日, c星ons期ec日tet上ur午ad9ip时isc1i8n分g e1li6t.秒Fu0s9c:e1i8d:1u6rn2a1.b3la.7ndit, eleifend nulla ac,
燃料及燃烧2 燃烧计算及燃烧理论
Va0 VO0 2
100 8.9Car 26.7 H ar 3.3( Sar Oar )(Nm3 / kg) 21
洛阳理工学院
材料工程基础
②气体燃料
院系：材料科学与工程系
教师：罗伟
可燃组成有CO2、 CO、H2、CH4、CmHn、H2S、H2O、N2、O2(体积百 分含量）
0 百分含量，VO 和 VO0分别为生成RO2和H2O的需氧量（ /m3） 2 2
0 0 (VO2 RO2 VO2 H 2 O ) O2
V
0 O2
RO2 V H 2 O
0 O2
令k
0 0 VO2 RO2 VO2 H 2O
RO2
K：单位燃料燃烧时的理论需氧量 与该烟气中RO2百分含量的比值。 组成变动不大的同种燃料的k值近 似为常数。列于表。
洛阳理工学院
材料工程基础
院系：材料科学与工程系
教师：罗伟
第三节
燃烧计算
洛阳理工学院
材料工程基础
院系：材料科学与工程系
教师：罗伟
在设计窑炉时（设计计算） 1、已知燃料的组成及燃烧条件， 2、需计算单位质量（或体积）燃料燃烧所需的空气量、烟气 生成量、烟气组成及燃烧温度 3、以确定空气管道、烟道、烟囱及燃烧室的尺寸，选择风机 型号。
CO2=
VCO2 0 V
0
×100（%）
洛阳理工学院
材料工程基础
② 气体燃料
院系：材料科学与工程系
教师：罗伟
可燃组成有CO2、CO、H2、CH4、CmHn、H2S、H2O、N2、O2(体积百 分含量）
CO + 1/2O2 → CO2 CO2 H2 + 1/2O2 → H2O CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O CmHn +(m+n/4)O2→ m CO2 + n/2 H2O 1Nm3 H2生成 1 Nm3 HO2 …… ...... 1Nm3 CO 生成 1 Nm3
燃烧所需空气量及过量空气系数.ppt
1000 18
理论空气量带入的水蒸气容积为
0.0161V oNm3 / kg
☆对于固体燃料，理论水蒸气容积为上述三部分之和，即
Vo H2O
0.111H
y
0.0124W
y
0.0161V oNm3
/ kg(318)
（二）实际烟气容积
Vy Vyo ( 1)V o 0.0161( 1)V o
第二节 烟气成分及其烟气量的计算
一、烟气成分
⑴当=1并且完全燃烧时，烟气由CO2、SO2、N2和H2O组成， 其容积为
Vy VCO2 VSO2 VN2 VH2 O Nm3 / kg
⑵当>1并且完全燃烧时，烟气由CO2、SO2、O2 、 N2和H2O 组成，其容积为
Vy VCO2 VSO2 VN2 VH2O VO2 Nm3 / k g
燃烧所需空气量及过量空气系 数
第一节 燃烧所需空气量及过量空气系数
※慨念：理想气体→标准状态→22.4Nm3/kg 一、理论空气量
定义：1㎏燃料完全燃烧、无剩余氧 推导：以碳的完全燃烧为例
表示：Vo ，Nm3/kg
C O2 CO2 12kgC 22.4Nm3O2 22.4Nm3CO2 1kgC 1.866Nm3O2 1.866Nm3CO2
m 2
ax
CO2
RO
m 2
ax
CO2
1 CO2
1 CO2
RO 2m a x
Cy 100
5.56 H y 100
0.7 S y 100
0.7 O y 100
Nm3 / kg
所以，1kg应用基燃料完全燃烧的理论空气量为
燃气的燃烧计算课件
35
第八节 例题
已知炼焦煤气的容积成分如下：H256%，CO6%， CH422%，C2H62%，CO23%，N210%，O21%。
煤气的含湿量dg=0.0125kg/Nm3干燃气，空气的含湿量 da=0.01kg/Nm3干空气，煤气与空气的温度tg=ta=20℃。 试求：（一）高热值及低热值
（二）燃烧所需的理论空气量 （三）完全燃烧时的烟气量(当α=1和α=1.2时) （四）燃料特性系数
19
第三节 完全燃烧产物的计算
一、烟气量
烟气:燃气燃烧后的产物。 烟气量：含有1Nm3干燃气的湿燃气完全燃烧后产生 的烟气量。 单位：Nm3/ Nm3干燃气 ? =1 理论烟气量 RO2(包括CO2、SO2)、N2、H2O ? >1 实际烟气量 RO2 、N2、H2O、O2 思考：完全燃烧时，烟气中的RO2 的体积与供给的 空气量有关吗？
②
①
③
④
②
14
③ ④ 思考：
①
③
④
②
15
第二节 燃烧所需的空气量
一、空气的组成 干空气的容积成分：O221%、N279％
二、理论空气需要量 理论空气需要量V0：含有1Nm3干燃气的湿燃气完全燃烧
所需的干空气量。 单位：Nm3干空气/Nm3干燃气
16
1、理论公式 V0的计算：求出每Nm3干燃气完全燃烧所需要的氧气量，
36
解: (一)高热值及低热值
37
38
（二）燃烧所需的理论空气量
（三）完全燃烧时的烟气量(当α=1和α=1.2时) a)理论烟气量(? =1)
39
b)实际烟气量(α=1.2)
40
（四）燃料特性系数
41
虽然? >1 ，但仍有可能发生不完全燃烧。工程上 常将CO含量视为烟气中的不完全燃烧产物量。
第八节 例题
已知炼焦煤气的容积成分如下：H256%，CO6%， CH422%，C2H62%，CO23%，N210%，O21%。
煤气的含湿量dg=0.0125kg/Nm3干燃气，空气的含湿量 da=0.01kg/Nm3干空气，煤气与空气的温度tg=ta=20℃。 试求：（一）高热值及低热值
（二）燃烧所需的理论空气量 （三）完全燃烧时的烟气量(当α=1和α=1.2时) （四）燃料特性系数
19
第三节 完全燃烧产物的计算
一、烟气量
烟气:燃气燃烧后的产物。 烟气量：含有1Nm3干燃气的湿燃气完全燃烧后产生 的烟气量。 单位：Nm3/ Nm3干燃气 ? =1 理论烟气量 RO2(包括CO2、SO2)、N2、H2O ? >1 实际烟气量 RO2 、N2、H2O、O2 思考：完全燃烧时，烟气中的RO2 的体积与供给的 空气量有关吗？
②
①
③
④
②
14
③ ④ 思考：
①
③
④
②
15
第二节 燃烧所需的空气量
一、空气的组成 干空气的容积成分：O221%、N279％
二、理论空气需要量 理论空气需要量V0：含有1Nm3干燃气的湿燃气完全燃烧
所需的干空气量。 单位：Nm3干空气/Nm3干燃气
16
1、理论公式 V0的计算：求出每Nm3干燃气完全燃烧所需要的氧气量，
36
解: (一)高热值及低热值
37
38
（二）燃烧所需的理论空气量
（三）完全燃烧时的烟气量(当α=1和α=1.2时) a)理论烟气量(? =1)
39
b)实际烟气量(α=1.2)
40
（四）燃料特性系数
41
虽然? >1 ，但仍有可能发生不完全燃烧。工程上 常将CO含量视为烟气中的不完全燃烧产物量。
《燃烧计算》课件
100%
及
设
密度：
备
44CO2 18H 2O 64SO2 28N2 32O2
多
22.4 100
媒
体 课
或：
(1
Aar ) 100
Va
1.293
件
VL
材
料
工 （二）气体燃料
程
1 ． 理论空气量和实际空气量：
基 （1） 理论空气量
础
基准：1Bm3燃料
及
其组成为体积百分比含量，其中可燃成分为
基
础
Vl 1 Vl0
及
设
３．密度计算
P228，6.2，6.3
备
多 媒
g 1.293Va0
Vl
体
课
烟气密度也可以按烟气成分计算，与固、液燃料相同。
件
材
料
工 3.2.2.2近似计算
程
1．用经验公式计算
基
础
固体燃料： Va0
0.241Q net,ar 1000
0.5
(Bm 3/Kg)
及
Va Va0
多
液体燃料 α＝1.08～1.20
媒
固体燃料 煤粉α＝1.1～1.25
体 课
②燃料燃烧前的加工状态
煤块α＝1.3～1.7
件
③燃烧设备的构造和操作方法
材
料
工 （3） 火焰的气氛 程
基 氧化焰 α＞1，燃烧产物中有过剩空气
础
及 设
中性焰
α＝1，燃烧产物中没有过剩 空气，也没有可燃气体
备
多
还原焰
α＜1，燃烧产物中含有
多
氮气和氧气的组成计算 如下：
媒
体 课
第二章 燃料及燃料燃烧计算
29
(二）各类煤质的燃烧特性
烟煤 含碳量较无烟煤低 40％～70％； 挥发分含量较多 20％～40％，易点燃，燃烧快，火焰长； 氢含量较高 发热量较高。 褐煤
碳化程度低，含碳量低 约为40～50%，
水分及灰分很高 发热量低； 挥发分含量高 约40～50%，甚至60%，挥发分的析出温度 低，着火及燃烧均较容易。
热量。
约占2％～6％。 多以碳氢化合物的形式存在。
3、氧（O）和氮（N）
不可燃元素。 氧含量变化很大，少的约占1％～2％，多的占40％ 氮的含量约占0.5％～2.5％。
5
一、煤的成分及分析基准
4、硫（S）
有害成分，约占2％，个别高达8％～10％。 存在形式：
① 有机硫（与C、H、O等结合成复杂的有机物）
第二章 燃料及燃料燃烧计算
燃料的成分及其主要特性 燃料燃烧计算 烟气分析方法 空气和烟气焓的计算
1
§2.1 燃料的成分及其主要特性
燃料:
核燃料 有机燃料 固体燃料（煤、木料、油页岩等）
有机燃料 :
液体燃料（石油及其产品） 气体燃料（天然气、高炉煤气、焦炉煤气等）
电厂锅炉以煤为主要燃料，并尽量利用水分和灰分含
Q Q 226 H d , n, et p d , gr d
干燥基 高位发热量与低位发热量之间的换算： 干燥无灰基 高位发热量与低位发热量之间的换算： Q Q 226 H daf , net , p daf , gr daf
18
（一）煤的发热量
高位发热量(Qgr) 各基准间的换算采用表2-1换算系数
为反映煤的燃烧特性，电厂煤粉锅炉用煤还以VAMST及Q法 分类
28
(二）各类煤质的燃烧特性
(二）各类煤质的燃烧特性
烟煤 含碳量较无烟煤低 40％～70％； 挥发分含量较多 20％～40％，易点燃，燃烧快，火焰长； 氢含量较高 发热量较高。 褐煤
碳化程度低，含碳量低 约为40～50%，
水分及灰分很高 发热量低； 挥发分含量高 约40～50%，甚至60%，挥发分的析出温度 低，着火及燃烧均较容易。
热量。
约占2％～6％。 多以碳氢化合物的形式存在。
3、氧（O）和氮（N）
不可燃元素。 氧含量变化很大，少的约占1％～2％，多的占40％ 氮的含量约占0.5％～2.5％。
5
一、煤的成分及分析基准
4、硫（S）
有害成分，约占2％，个别高达8％～10％。 存在形式：
① 有机硫（与C、H、O等结合成复杂的有机物）
第二章 燃料及燃料燃烧计算
燃料的成分及其主要特性 燃料燃烧计算 烟气分析方法 空气和烟气焓的计算
1
§2.1 燃料的成分及其主要特性
燃料:
核燃料 有机燃料 固体燃料（煤、木料、油页岩等）
有机燃料 :
液体燃料（石油及其产品） 气体燃料（天然气、高炉煤气、焦炉煤气等）
电厂锅炉以煤为主要燃料，并尽量利用水分和灰分含
Q Q 226 H d , n, et p d , gr d
干燥基 高位发热量与低位发热量之间的换算： 干燥无灰基 高位发热量与低位发热量之间的换算： Q Q 226 H daf , net , p daf , gr daf
18
（一）煤的发热量
高位发热量(Qgr) 各基准间的换算采用表2-1换算系数
为反映煤的燃烧特性，电厂煤粉锅炉用煤还以VAMST及Q法 分类
28
(二）各类煤质的燃烧特性
燃料燃烧、空气量、烟气量计算
元素 C
重量（g） 摩尔数（mol） 需氧量（mol）
855
71.25
71.25
H
113
56.5
28.25
S
10
0.31
0.31
O
20
0.625
—
N2
2
—
—
燃烧1kg重油所需要的氧气量为： 71.25 + 28.25 + 0.31 － 0.625 =99.185 （mol/kg）
则理论空气量Va0 =（3.78+1）×99.185×22.4/1000 = 10.62 （m3/kg）
气量和SO2在烟气中的浓度（以体积分数计）。
解：
元素
重量（g） 摩尔数（mol）需氧量（mol）
C
657
54.75
54.75
S
17
0.53
0.53
H
3216Leabharlann 8H2O90
5
0
O
23
0.72
-0.72
污染物排放量的计算
①理论空气量
Va 0
(54.75
0.53
8 0.72) 1000
4.76 22.4
所以实际烟气体积Vfg=V0fg + V0a(α-1) = 11.01+10.47×（1.2-1）= 13.10 m3N/kg
污染物排放量的计算
例3 普通煤的元素分析如下：C 65.7％；灰分18.1％；S 1.7％；H 3.2；
水分 9.0％；O 2.3％。（含N量不计）试计算燃煤1kg所需要的理论空
量时可以忽略； e)燃料中氮主要被转化成氮气N2； f）燃料的化学式设为CxHySzOw，其中下标x、y、z、w分别代
燃烧所需空气量和过量空气系数
二、不完全燃烧方程式 定义：燃料不完全燃烧时，各烟气成分之间的关系。 表达：燃料的元素成分、烟气分析所得各烟气成分。
CO 21 - O2 - (1 )RO 2 % 0.605
(3 - 41)
第四节 根据烟气成分求过量空气系数及烟气焓
一、运行时过量空气系数的计算 运行时过量空气系数可以由烟气分析结果加以确定。
Vy VCO2 VSO2 VN2 VH2O VO2 VCO Nm3 / kg
二、根据燃烧化学反应计算烟气容积
※计算思路： 实际烟气容积=理论烟气容积+过量空气容积（干）+过量空气带入 的水蒸气容积 或：实际烟气容积=干烟气容积+水蒸气容积
（一）理论烟气容积
定义：=1并且燃料完全燃烧 计算：
（1）VRO2 的计算
①燃料中的氢生成的水蒸气
11.1 H y 0.111 H y Nm3 / kg
100
100
②燃料中的水分生成的水蒸气
22.4 W y 0.0124 W y Nm3 / kg 18 100
③理论空气量带入的水蒸气
“空气含湿2128.4量1W0d0y k0”.01是24W指yNm13k/ kgg 干空气带入的水蒸气量，单位为 g/kg干空气。 每标准立方米干空气带入的水蒸气容积为：
“过量空气系数”、“过量空气量”
炉膛出口过量空气系数
" l
的作用及最佳值
与燃料种类、燃烧方式以及 燃烧设备的完善程度有关
炉膛出口
固态排渣煤粉炉中， 无烟煤和贫煤的炉 膛出口过量空气系数 为1.25，而烟煤与 褐煤则为1.20。 思考：这是为什么？
第二节 烟气成分及其烟气量的计算
一、烟气成分
⑴当=1并且完全燃烧时，烟气由CO2、SO2、N2和H2O组成， 其容积为
第34讲燃烧计算解读
V ? (1? ? ) ? ? V0 (Nm3 / Nm3 )
式中，(1-? )为未燃煤气量，Nm3/Nm3； ? V0为燃烧煤气生成的烟气量，Nm3/Nm3。
例4-2 已知煤的收到基组成(%)如下：
组分
Car Har Oar Nar Sar Aar Mar
质量(%) 72.0 4.4 8.0 1.4 0.3 4.9 9.0
(2)、实际烟气量及烟气组成 1)、固体、液体燃料 当? >1时，实际烟气量V(Nm3/kg)为：
V ? V0 ? (? ? 1)Va0
(4-26)
烟气各组成量：
CO2量： H2O量： SO2量：
VCO 2
?
C ar 12
?
22.4 100
(Nm 3 / kg)
VH 2O
?
( Har 2
?
M ar ) ? 18
)
(kmol /100kg燃料）
故1kg固体或液体燃料完全燃烧需氧量在标准状态下的体积为
V0 O2
?
V 0* O2
?
22.4 100
?
( Car 12
?
H ar 4
?
Sar 32
?
Oar ) ? 32
22.4 100
(4-18)
式中，VO20为理论氧量，Nm3/kg； Car、Har、Sar、Oar为收到基燃料各组分的百分含量。
?
22.4 100
?
V0 O2
?
79 21
?
?72 ??12
V0 O2
则烟气中的CO2量为
(Nm3 / kg)
VCO 2
?
C ar 12
?
天然气燃烧后烟气量计算
天然气燃烧后烟气量计算
1Nm3的天然气燃烧后到底能产生多少烟气量，很多人在纠结这个问题，如果按照
化学方程式的质量守恒定律来计算，毫无疑问，能够计算出来，但是过程非常繁琐，现在推
荐一种简单易懂的计算方法：
天然气燃烧过程CH4+2O 2=C0 2+2H 2O
从化学方程式，我们可以发现，1份天然气燃烧需要2份氧气，而空气中氧气的含
量为21%,所以燃烧1份天然气需要9.52份空气：
也就是说1Nm3天然气燃烧后理论上可以产生10.52Nm3的烟气，但是大部分内燃机为了保证天然气充分燃烧，在燃烧时通入的空气往往大于2倍的天然气，这个空气过量值
叫作空气过量系数，数值约为2,即1份天然气在燃烧时实际上需要4份氧气（19.05份空气）:
具体看厂当然这个过量系数也不一定都为2，每种内燃机或者锅炉可能有所不同，
家提供的数据。
固体燃料燃烧产生的烟气量计算
固体燃料燃烧产生的烟气量计算一、理论空气量计算L=0.2413Q/1000+ 0.5L:燃料完全燃烧所需的理论空气量，单位是m3/kg;Q:燃料低发热值，单位是kJ/kg;二、理论烟气量计算V=0.01(1.867C+0.7S+0.8N)+0.79LV:理论干烟气量，单位是m3/kg;C、S、N：燃料中碳、硫、氮的含量；L：理论空气量理论湿烟气量计算再加上燃料中的氢及水分含量，系数分别为11.2、1.24固体燃料燃烧产生的烟气量计算三、实际产生的烟气量计算V0=V+ (a –1)LV0:干烟气实际排放量，单位是m3/kga: 空气过剩系数，可查阅有关文献资料选择。
按上述公式计算，1千克标准煤完全燃烧产生7.5 m3，一吨煤碳燃烧产生10500标立方米干烟气量。
液体燃料燃烧产生的烟气量计算一、理论空气量计算L=0.203Q/1000+2.0L:燃料完全燃烧所需的理论空气量，单位是m3/kg;Q:燃料低发热值，单位是kJ/kg;二、理论烟气量计算V=0.01(1.867C+0.7S+0.8N)+0.79LV:理论干烟气量，单位是m3/kg;C、S、N：燃料中碳、硫、氮的含量；L：理论空气量理论湿烟气量计算再加上燃料中的氢及水分含量，系数分别为11.2、1.24 三、燃烧一吨重油产生的烟气量按上述公式计算，一吨重油完全燃烧产生15000标立方米干烟气量。
天然气燃烧产生的烟气量计算一、理论空气量计算L=0.0476[0.5CO+0.5H2+1.5H2S+∑(m+n/4)CmHn-O2]L:燃料完全燃烧所需的理论空气量，单位是m3/ m3;二、三原子气体容积计算V1=0.01(CO2+CO+H2S+∑CmHn三、烟气氮容积计算V2=0.79L+N/100四、水蒸气容积计算V3=0.01(H2+H2S+∑n/2CmHn-O2+0.124d)+0.0161L五、烟气量计算V=V1+V2+V3+(a-1)L按上述公式计算，一立方米天然气完全燃烧产生11标立方米干烟气量类别：各类能源折算标准煤热值| | 添加到搜藏 | 分享到i贴吧| 浏览(290)| 评论 (1)上一篇：常用单位换算表下一篇：能源发热值单位最近读者：登录后，您就出现在这里。
气体量的计算
气体量的计算1、窑尾排出的废气量（1）燃料燃烧烟气量：近似计算法：,11(0.213 1.65)1000net arf Q V F =+ （Bm 3/kg-ck ）式中 F 1—窑用煤耗 kg/kg-ck 。
（2）生料分解产生CO 2的气体量1(1)(100) 1.977r r k r I V I φ=--⨯ （Bm 3/kg-ck ） 式中 1.977—标态下CO 2气体的密度；I r —生料烧失量；φk —入窑生料分解率。
（3）过剩空气量,011111(1)(1)(0.2410.5)1000net ar e a Q V V F F αα=-=-⨯+ （Bm 3/kg-ck ） 式中 1α—窑内过剩空气系数。
窑尾排出的总风量：1111g f r e V V V V =++ （Bm 3/kg-ck ）2、分解炉出口风量（1）燃料燃烧烟气量,22(0.213 1.65)1000net arf Q V F =+ （Bm 3/kg-ck ）式中 F 2—分解炉用煤耗 kg/kg-ck 。
（2）生料分解产生CO 2的气体量2(100) 1.977r r c r I V I φ=-⨯ （Bm 3/kg-ck ） 式中 φc —生料在分解炉中的分解率。
（3）过剩空气量,022222(1)(1)(0.2410.5)1000net are a Q V V F F αα=-=-⨯+ （Bm 3/kg-ck ）式中 2α—分解炉内过剩空气系数。
分解炉出口风量：①当窑气不通过分解炉时，分解炉出口风量：2222g f r e V V V V =++ （Bm 3/kg-ck ）②当窑气通过分解炉时，分解炉出口风量：21212g f f r r e V V V V V V =+++++ （Bm 3/kg-ck ）式中 分解炉出口风量：2(1)e V F α=- （F —熟料总煤耗 kg/kg-ck ）③对于RSP 分解炉,由于窑气进入混合室而不进入分解室。
锅炉原理(第三章)
Nm3 /
Vgy =
1.866 Car 0.375Sar RO 2 CO
Nm3 / kg
3.5 燃烧方程式
不完全燃烧干烟气体积
Vgy VRO2 79 VCO VO2 V VO2 0.5VCO 21
0 N2
Nm3 /kg
不完全燃烧方程式：
21=RO 2 +0.605CO+O 2 RO 2 CO
max
RO
21 2= 1+
3.6 运行中过量空气系数的确定
运行中
0.79 VO 0.5VCO 2 1 0.21VN2
1
79 O 2 0.5CO 1 21N 2
1
运行中，不完全燃烧的过量空气系数
79 O2 0.5CO 1 21 100- RO2 O2 CO
VCO VCO2 1.866Car,CO 1.866Car,CO2 1.866Car + = Nm3 /kg 100 100 100
(2) 不完全燃烧时烟气中的氧体积
VO2 0.5
VN2
1.866Car,CO 100
0 N2
+0.21 1V 0
Nm3 /kg
Nm3 /kg
0.79 V + VO2 0.5VCO 0.21
pRO2 rRO2 p pH2O rH2O p
kg/kg kg/kg
p——烟气总压力，MPa；一般取 p=0.098 MPa
Aar my =1 1.306V 0 100
afh——飞灰占总灰分的质量份额，一般取 0.9~0.95 my ——1kg燃料燃烧得到的烟气质量， kg/kg 1.306αV0 ——1kg燃料燃烧所需空气及所含水分转入烟气的质量，kg/kg
燃料燃烧计算
V=V0+(α-1)×VaO）
当α<1时
V=(1-α)+α×VO）
二、固体、液体燃料 固体、 低位热值： 见 热工书籍 理论空气量： Va0=0.089Cy+0.267Hy+0.033（Sy-Oy） 理论湿空气量： 〔Va0〕=Va0×(1+1.61x）
x--空气湿含量
实际空气量： Va=αVa
0
理论烟气量： V0=0.089Cy+0.323Hy+0.0124Wy+0.033Sy+0.008Ny-0.0263Oy） 实际烟气量： 当α>1时
CmHn%×59.846(MJ/Nm3) %×59+C2H6%×63.7+C3H6%×80.6+C3H8%×91.2+C4H10%×118.7+C5H12%×146+H2S%×
+0.0714H2S-0.0476O2
)/100+V0o2×79/21
V%
100.00
② Qnet,v=CO%×12.697+H2%×10.797+CH4%×35.832+C2H4%×59+C 23.2 (MJ/Nm3)
0 ●理论氧气量： V o2=(0.5CO+0.5H2+2CH4+(m+（n/4））×CmHn+1.5H2S-O2)/100 0 ●理论空气量： Va =0.0238（CO+H2)+0.0952CH4+0.0476(m+（n/4））×CmHn+0.0714H
V=V0+(α-1)×Va ）
当α<1时
O
V=V0-(1-α)×Va ）×79/100
燃料燃烧空气量烟气量计算【共21张PPT】
A F23 27.5 628 1.2 7 116
烟气体积及污染物排放量计算
烟气体积计算
✓ 理论烟气体积
CO2
Vfg0
SO2 N2
V干烟气
燃料中H燃烧生成H2O
VH2O
燃料中H2O
Va0带入的H2O
烟气体积及污染物排放量计算
✓ 烟气体积和密度的校正
转化为标态下（273K、1atm）的体积和密度
标准状态下的烟气体积
❖ 温度对燃烧产物的绝对量和相对量都有影响
❖ 燃料种类和燃烧方式对燃烧产物也有影响
影响燃料燃烧的主要因素
➢典型燃料的着火温度
燃料燃烧的理论空气量
❖ 理论空气量
燃料中H燃烧生成H2O
（1）定义：单位量燃料按燃烧反应方程式完全燃烧 烟气体积及污染物排放量计算
❖ 若空气过量，则燃烧方程式变为
转化为标态下（273K、1atm）的体积和密度
（1）试计算燃烧1Kg重油所需要的理论空气量
（2）计算空气过剩系数为1.2时的烟气体积
解：
元素
重量(g) 摩尔数(mol) 需氧数(mol)
C
883
73.58
73.58
H
95
47.5
23.75
S
16
0.5
0.5
H2O
5
0.278
0
污染物排放量的计算
（1）理论需氧量=73.58+23.75+0.5=97.83 mol /kg
解：
元素
重量（g） 摩尔数（mol）需氧量（mol）
C
657
54.75
54.75
S
17
0.53
0.53
H
烟气体积及污染物排放量计算
烟气体积计算
✓ 理论烟气体积
CO2
Vfg0
SO2 N2
V干烟气
燃料中H燃烧生成H2O
VH2O
燃料中H2O
Va0带入的H2O
烟气体积及污染物排放量计算
✓ 烟气体积和密度的校正
转化为标态下（273K、1atm）的体积和密度
标准状态下的烟气体积
❖ 温度对燃烧产物的绝对量和相对量都有影响
❖ 燃料种类和燃烧方式对燃烧产物也有影响
影响燃料燃烧的主要因素
➢典型燃料的着火温度
燃料燃烧的理论空气量
❖ 理论空气量
燃料中H燃烧生成H2O
（1）定义：单位量燃料按燃烧反应方程式完全燃烧 烟气体积及污染物排放量计算
❖ 若空气过量，则燃烧方程式变为
转化为标态下（273K、1atm）的体积和密度
（1）试计算燃烧1Kg重油所需要的理论空气量
（2）计算空气过剩系数为1.2时的烟气体积
解：
元素
重量(g) 摩尔数(mol) 需氧数(mol)
C
883
73.58
73.58
H
95
47.5
23.75
S
16
0.5
0.5
H2O
5
0.278
0
污染物排放量的计算
（1）理论需氧量=73.58+23.75+0.5=97.83 mol /kg
解：
元素
重量（g） 摩尔数（mol）需氧量（mol）
C
657
54.75
54.75
S
17
0.53
0.53
H
空气需要量与烟气生成量
（kg） （kg）
氧气需要量
故，单位燃料燃烧时耗氧量为： G=（8C/3 + 8H + S）/100 (kg)
所以需要提供的空气量应该为 G/23.3% (kg)
单位燃料的氧气需要量
• 需要的氧气质量为
• G0O2 = (8C/3 + 8H + S– O) /100 （kg）
• 需要的氧气体积
• 先计算氧气的密度，按标准状态计算 • 密度 = 32 / 22.4 = 1.429 (kg/m3)，因此 • L0O2 = (8C/3 + 8H – O + S) /100 /1.429 (m3)
CH4+2O2+7.52N2=CO2+2H2O+7.52N2
燃烧产物中含有CH4，不会使体积增加。但如果将水 分去除，则燃烧产物中每有1m3CH4，产物体积就相应 增加2m3
完全与不完全燃烧烟气量的变化
有空气过剩(n>=1)时的不完全燃烧，燃烧产物的体 积比完全燃烧时的体积增加
不完全燃烧程度越大，产物的体积增加越大
– 为保证燃料完全燃烧，会增加空气量，比理论值多一 些
– 为得到炉内的还原性气氛，会减少空气量，比理论值 少一些
空气消耗系数
• 实际空气消耗量Ln与理论空气量的比值，称为空 气消耗系数，记为n，（n>1称空气过量系数）
Ln nL0
n Ln L0
• 过量空气量 Lg=Ln-L0=(n-1)L0
• 从上述角度理解， Vy应该指标准状态下的烟气体 积
• 但在标准状态(或其他冷态条件下)，烟气中饱和 水蒸气的量很少，不能将水都计为气体，只有在 100oC以上才全部是气态
• 同样对气体燃料，只有当烟气压力温度与初始气 体燃料的压力温度一样时， 1m3的CO才生成1m3 的CO2，而在烟气中温度越高其体积就会越大。
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a实 理际 论 (1 空 空 O a)2O (2 3 气 气 .7 3 .N 7 6 2N 6 量 量 2 ) 1 a
考虑过剩空气校正后，实际烟气体积：
VfgVfg0Va0(1)
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15
污染物排放量的计算
例2：某重油成分分析结果如下（按质量）：C 88.3%，H 9.5%，S 1.6%， H2O 0.5%，灰分0.10%。
➢ 理论空气量： V a 02.4 1 2 x 4 2 . 7 1 . 0 8 (xy 0 y 3 /8 4 z 2 z 1 w w 6 /2 )m 3/kg
煤 4~7 m3/kg，液体燃料1P0PT~学习1交1流m3/kg
9
例题
例1 已知重油的元素分析如下：
C 85.5％；H 11.3%；O 2.0％；N 0.2%；S 1.0％；；试计算燃油1kg所需要的理论空气量。
V
0 a
✓ 部分炉型的空气过剩系数
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11
燃料燃烧的理论空气量
空燃比AF （1）定义：单位质量燃料燃烧所需要的理论空气质量 （2）求解：由燃烧方程式直接求得 例如，甲烷在理论空气量下的完全燃烧
CH4+2O2+7.52N2----->CO2+2H2O+7.52N2 空燃比为：
A F23 27.5 62 81.2 7 116
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4
燃烧过程中产生的污染物
• 燃烧可能释放的污染物：
CO2、CO、SOx、NOx、CH、烟、飞灰、金属及其氧化物等
• 温度对燃烧产物的绝对量和相对量都有影响 • 燃料种类和燃烧方式对燃烧产物也有影响
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5
影响燃料燃烧的主要因素
➢典型燃料的着火温度
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6
燃料燃烧的理论空气量
（1）试计算燃烧1Kg重油所需要的理论空气量
（2）计算空气过剩系数为1.2时的烟气体积
解： 元素 C
重量(g) 摩尔数(mol) 需氧数(mol)
883
73.58
73.58
H
95
47.5
23.75
S
16
0.5
0.5
H2O
5
0.278
0
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16
污染物排放量的计算
（1）理论需氧量=73.58+23.75+0.5=97.83 mol /kg
理论空气量V0a=97.83×4.78×22.4/1000=10.47 m3N/kg
（2）理论烟气体积V0fg
CO2: 73.58 mol SOX: 0.5 mol
H2O: 47.5+0.278=47.778 mol
N2 : 97.83×3.78 = 369.80 mol
V0fg = 73.58+47.778+0.5+369.80 = 491.658 mol /kg = 491.658×22.4/1000=11.01 m3N/kg
气体燃料
燃烧迅速，其燃烧状态基本上受空气和燃料的
扩散或混合控制。
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2
影响燃料燃烧的主要因素
• 燃烧过程及燃烧产物 ✓完全燃烧：CO2、H2O ✓不完全燃烧： CO2、H2O & CO、黑烟及其他部分氧 化产物 ✓如果燃料中含有S和N，则会生成SO2和NO ✓空气中的部分N可能被氧化成NO－热力型NOx
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12
烟气体积及污染物排放量计算
烟气体积计算 ✓ 理论烟气体积
Vfg0
CO2 SO2 N2
VH2O
V干烟气
燃料中H燃烧生成H2O 燃料中H2O
Va0带入的H2O
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13
烟气体积及污染物排放量计算
✓ 烟气体积和密度的校正 转化为标态下（273K、1atm）的体积和密度
标准状态下的烟气体积
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3
影响燃料燃烧的主要因素
• 燃料完全燃烧的条件（3T） ✓空气条件：提供充足的空气；但是空气量过大，会降低炉 温，增加热损失
✓温度条件（Temperature）：达到燃料的着火温度 ✓时间条件（Time）：燃料在高温区停留时间应超过燃料燃
烧所需时间
✓燃料与空气的混合条件（Turbulence）：燃料与氧充分混 合
VNVS*PS*TN PN TS
标准状态下烟气的密度
PNPS*PN*TS PS TN
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14
烟气体积及污染物排放量计算
• 过剩空气校正
以碳在空气中的完全燃烧为例 C十O2+3.76N2——>C02+3.76N2
若空气过量，则燃烧方程式变为 C+(1+a)O2+(1+a)3.76N2——>C02+a02+(1+a)3.76N2
第二章 燃烧与大气污染
• 1.燃料及其燃烧的过程 • 2.烟气体积及污染物排放量计算
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1
燃料及其燃烧的过程
❖燃料
在燃烧过程中，能够放出热量或动力，且在经济上可行的物质
❖分类
按物态分 固体燃料 液体燃料
燃烧过程
燃料中挥发性组分被蒸馏后气态燃烧；固定c 固态燃烧，o分子向固体表面的扩散控制。 气态形式燃烧，燃烧速率受蒸发过程控制。
解：
元素
重量（g） 摩尔数（mol） 需氧量（mol）
C
855
71.25
71.25
H
113
56.5
28.25
10
0.31
0.31
O
20
0.625
—
N2
2
—
—
燃烧1kg重油所需要的氧气量为： PPT学习交流
10
燃料燃烧的理论空气量
• 空气过剩系数
• 实际空气量与理论空气量之比。以表示，通常>1
Va
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8
燃料燃烧的理论空气量
➢燃烧方程式：
C x H y S z O w ( x 4 y z w 2 ) O 2 3 . 7 ( x 4 y 6 z w 2 ) N 2 x2 C 2 y H 2 O z O 2 O S
3.7(6x4 yzw 2)N2Q
➢ 燃料重量 = 12x+1.008y+32z+16w
20.9=3.78（摩尔比，体积比）； b)燃料中的固定态氧可用于燃烧； c)燃料中的硫主要被氧化为S02； d)气燃量料时中可含以氮忽量略较；低，热型NOX的生成量较小，在计算理论空 e)燃料中氮主要被转化成氮气N2； f）燃料的化学式设为CxHySzOw，其中下标x、y、z、w分别代
表碳、氢、硫和氧的原子数。
• 理论空气量 • （1）定义：单位量燃料按燃烧反应方程式完全
燃烧所需要的空气量称为理论空气量 • （2）表示：Va0，m3/kg • （3）求解：可根据燃烧方程式计算求得。
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7
燃料燃烧的理论空气量
建立燃烧化学方化式时，通常假定： a）空气仅是由氮和氧组成的，其体积比为VN2/VO2= 79.1／