燃气燃烧所需空气量及燃烧产物.doc

燃料空气需要量及燃烧产物量的计算所有理论计算均按燃料中可燃物质化学当量反应式，在标准状态下进行，1kmol反应物质或生成物质的体积按22.4m3计，空气中氧和氮的容积比为21:79，空气密度为1.293kg/m3。

理论计算中空气量按干空气计算。

燃料按单位燃料量计算，即固体、液体燃料以1kg计算，气体燃料以标准状态下的1m3计算。

单位燃料燃烧需要理论干空气量表示为Lg，实际燃烧过程中供应干空气量表示为Ln g；单位燃料燃烧理论烟气量表示为V，实际燃烧过程中产生烟气量表示为Vn;单位燃料燃烧理论干烟气量表示为Vg，实际燃烧过程中产生干烟气量表示为Vn g;一、通过已知燃料成分计算1. 单位质量固体燃料和液体燃料的理论空气需要量（m3/kg）L=（8.89C＋26.67H＋3.33S－3.33O）×10﹣2式中的C、H、O、S——燃料中收到基碳、氢、氧、硫的质量分数%。

2. 标态下单位体积气体燃料的理论空气需要量（m3/m3）L0=4.76⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+⎪⎭⎫⎝⎛+++∑2222342121OSH•CmHnnmHCO×10﹣2式中CO、H2、H2O、H2S、CmHn、O2——燃料中气体相应成分体积分数(%).3. 空气过剩系数及单位燃料实际空气供应量空气消耗系数а=L 量单位燃料理论空气需要量单位燃料实际空气需要∂L在理想情况下，а=1即能达到完全燃烧，实际情况下，а必须大于1才能完全燃烧。

а＜1显然属不完全燃烧。

а值确定后，则单位实际空气需要量L а可由下式求得： L 0g =аgL 0以上计算未考虑空气中所含水分 4. 燃烧产物量a.单位质量固体和液体燃料理论燃烧产物量(m 3/kg) 当а=1时， V 0=0.7L 0+0.01(1.867C+11.2H+0.7S+1.244M+0.8N)式中 M ——燃料中水分（%）。

b.单位燃料实际燃烧产物量（m 3/kg ） 当a ＞1时，按下式计算： 干空气时，V a =V 0+(a-1)L 0 气体燃料(2)单位燃料生成湿气量∂V =1+α0L －[0.5H 2+0.5CO －(4n－1) C m H n ] (标米3/公斤) （2-14）（3）单位干燃料生成气量g V ∂=1+α0L －[1.5H 2+0.5CO －(4n －1) C m H n +2nC m H n ） (标米3/公斤) （2-15）d.标态下单位体积气体燃料燃烧产物生成量（m 3/m 3） 当a=1时，各气体成分量标态下单位体积气体燃烧理论燃烧产物生成量（m 3/m 3）(a=1) 实际情况下，需要计入单位燃料含的水分、助燃空气中的水分，而且a ＞1，这时燃烧产物中与上式相较发生变化的项目为0)1(21.02L a V O -=式中 G r 、G k ——标态下单位体积干气体燃烧及空气中的含水量(g/m 3)此时的燃烧产物生成量为上式中等式右边各项对于a V 的相对百分含量即为该种气体成分在燃烧产物中的百分含量（体积分数）。

天然气培训手册第一部分天然气基本知识1、天然气概述天然气无色、无味、无毒且无腐蚀性，主要成分为甲烷，也包括一定量的乙烷、丙烷和重质碳氢化合物。

还有少量的氮气、氧气、二氧化碳和硫化物。

另外，在天然气管线中还发现有水分。

甲烷的分子结构是由一个碳原子和四个氢原子组成，燃烧产物主要是二氧化碳和水。

与其它化石燃料相比，天然气燃烧时仅排放少量的二氧化碳、粉尘和极微量的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物，因此，天然气是一种清洁的能源。

天然气(甲烷)的密度在0℃,101.352kPa时为 0.7174kg/Nm3,相对密度(设空气的密度为1)为0.5548，天然气约比空气轻一半，完全燃烧时,需要大量的空气助燃。

1立方米天然气完全燃烧大约需要9.52立方米空气，热值约为8500大卡/米3。

天然气的主要成分是甲烷（CH4），它本身是一种无毒可燃的气体，如果用户在使用灶具或热水器时不注意通风，室内的氧气会大量减少，造成天然气的不完全燃烧。

不完全燃烧的后果就是产生有毒的一氧化碳（CO），最终可能导致使用者中毒（反应式：2CH4+3O2→2CO+4H2O），因此在燃气器具使用场所,必须保持空气流通。

在封闭空间内,天然气与空气混合后易燃、易爆，当空气中的天然气浓度达到5-15％时，遇到明火就会爆炸，因而一定要防止泄漏。

2、天然气的发现与早期应用在公元前6000年到公元前2000年间，伊朗首先发现了从地表渗出的天然气。

许多早期的作家都曾描述过中东有原油从地表渗出的现象，特别是在今日阿塞拜疆的巴库地区。

渗出的天然气刚开始可能用作照明，崇拜火的古代波斯人因而有了"永不熄灭的火炬"。

中国利用天然气是在约公元前900年。

中国在公元前211年钻了第一个天然气气井，据有关资料记载深度为150米（500英尺）。

在今日重庆的西部，人们通过用竹竿不断的撞击来找到天然气。

天然气用作燃料来干燥岩盐。

后来钻井深度达到1000米，至1900年已有超过1100口钻井。

第三章 燃料及燃烧过程3-2 燃料燃烧计算一、燃料燃烧计算的内容及目的（一）计算内容：①空气需要量 ②烟气生成量 ③烟气成分 ④燃烧温度 （二）目的：通过对以上内容的计算，以便正确地进行窑炉的设计和对运行中的窑炉进行正确的调节。

二、燃烧计算的基本概念 （一）完全燃烧与不完全燃烧。

1、完全燃烧：燃料中可燃成分与完全化合，生成不可再燃烧的产物。

2、不完全燃烧：化学不完全燃烧：产物存在气态可燃物。

物理不完全燃烧：产物中存在固态可燃物。

（二）过剩空气系数 1、过剩空气系数的概念а=V a /V 0a2、影响过剩空气系数的因素：1）燃料种类：气、液、固体燃料，а值不同； 2）燃料加工状态：煤的细度、燃油的雾化粘度。

3）燃烧设备的构造及操作方法。

3、火焰的气氛：①氧化焰：а>1，燃烧产物中有过剩氧气。

②中性焰：а=1③还原焰：а<1，燃烧产物中含还原性气体（CO 、H 2）三、空气需要量、烟气生成量及烟气成分、密度的计算（一）固体、液体燃料：基准：计算时，一般以1kg 或100kg 燃料为基准，求其燃烧时空气需要量、烟气生成量。

方法：按燃烧反映方程式，算得氧气需要量及燃烧产量，然后相加，即可得空气需要量与烟气生成量。

1、理论空气量计算： 1）理论需氧量： V 0O2=12ar C +4ar H +32ar S －32ar O(Nm 3/kgr)2）理论空气量：V 0a =1004.22（12ar C +4ar H +32ar S －32ar O ）21100=0.089C ar +0.267H ar +0.033(S ar -O ar ) (Nm 3/kgr)2、实际空气量计算： V a =а×V o a3、理论烟气生成量的计算：V 0L =V CO2+V H2O +V SO2+V N2=1004.22 (12ar C +2ar H +18ar M +32ar S +28arN )×V o a +0.79V o a =0.01865C ar +0.112H ar +0.01243M ar +0.0068S ar +0.008N ar +0.79V o a4、实际烟气生成量的计算： 1）а>1时，V L = V 0L +(а-1)×V o a2）а<1时，在工程上进上近似认为其燃烧产物中只含有CO 一种可燃气体。

燃气燃烧与应用总结归纳-2..第一章燃气的燃烧计算燃烧：气体燃料中的可燃成分（H2、 C m H n、CO 、 H 2S 等）在一定条件下与氧发生激烈的氧化作用，并产生大量的热和光的物理化学反应过程称为燃烧。

燃烧必须具备的条件：比例混合、具备一定的能量、具备反应时间热值 :1Nm3燃气完全燃烧所放出的热量称为该燃气的热值，单位是kJ/Nm3。

对于液化石油气也可用kJ/kg 。

3高热值是指 1m 燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，而其中的水蒸气以凝结水状态排出时所放出的热量。

3低热值是指 1m燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，但烟气中的水蒸气仍为蒸汽状态时所放出的热量。

3一般焦炉煤气的低热值大约为16000—17000KJ/m3天然气的低热值是36000—46000 KJ/m液化石油气的低热值是88000—120000KJ/m3按 1KCAL=4.1868KJ 计算：焦炉煤气的低热值约为 3800—4060KCal/m3天然气的低热值是 8600—11000KCal/m33液化石油气的低热值是21000—286000KCal/m热值可以直接用热量计测定，也可以由各单一气体的热值根据混合法则按下式进行计算：理论空气需要量每立方米 ( 或公斤 ) 燃气按燃烧反应计量方程式完全燃烧所需的空气量，单位为333m/m或 m/kg 。

它是燃气完全燃烧所需的最小空气量。

过剩空气系数 : 实际供给的空气量v 与理论空气需要量v0之比称为过剩空气系数。

α值的确定α值的大小取决于燃气燃烧方法及燃烧设备的运行工况。

工业设备α—— 1.05-1.20民用燃具α—— 1.30-1.80α值对热效率的影响α过大，炉膛温度降低，排烟热损失增加，热效率降低；α过小，燃料的化学热不能够充分发挥，热效率降低。

应该保证完全燃烧的条件下α接近于 1.3烟气量含有1m干燃气的湿燃气完全燃烧后的产物运行时过剩空气系数的确定计算目的：在控制燃烧过程中，需要检测燃烧过程中的过剩空气系数，防止过剩空气变化而引起的燃烧效率与热效率的降低。

燃烧理论与技术》课程教学大纲课程编号：08211011课程类别：专业基础课程授课对象：能源与动力工程、热能工程、工程热物理、建筑环境等专业开课学期：第6学期学分：3学分主讲教师：王俊琪等指定教材：同济大学、重庆建筑大学等编，《燃气燃烧与应用（第三版）》，中国建筑工业出版社，2005年教学目的：通过对该课程的学习，使学生掌握有关燃气燃烧的基本知识，学会相应的燃气燃烧的计算方法，能够利用化学反应动力学原理解释相关的燃烧现象及燃烧的速度，理解不同气流的混合原理和燃气燃烧火焰的传播机理及传播速度的测定方法，深刻认识燃气各种燃烧的方法，并能利用流体力学、化学反应动力学原理分析各种燃烧方法的机理。

在此基础上，进一步掌握各种不同种类的燃烧器原理、构造及其设计原理与方法，深入理解有关民用燃气用具、燃气工业炉窑的类型、结构，并能进行有关设计计算和热力计算。

第一章燃气的燃烧计算课时：1周，共3课时教学内容第一节燃气的热值一、燃烧及燃烧反应计量方程式燃烧的定义与条件；不同燃烧反应的计量方程式。

二、燃气热值的确定燃气低热值和高热值的定义及其计算方法；混合气体热值的计算。

第二节燃烧所需空气量一、理论空气需要量理论空气量的概念；理论空气量的精确计算方法和近似计算方法。

二、实际空气需要量实际空气量和过剩空气系数的概念；常用设备的过剩空气系数。

第三节完全燃烧产物的计算一、烟气量烟气的主要成分；按烟气组分计算的理论及实际烟气量；根据燃气的热值近似计算不同燃气的烟气量。

二、烟气的密度烟气密度的计算。

第四节运行时烟气中的CO含量和过剩空气系数一、烟气中CO含量的确定烟气中CO含量确定的方法及公式；燃气是否完全燃烧的判别式；工业中常用的RO2的计算方法。

二、过剩空气系数的确定完全燃烧和不完全燃烧时过剩空气系数的确定方法。

第五节燃气燃烧温度及焓温图一、燃烧温度的确定热量计温度和理论燃烧温度的概念及计算公式；影响理论燃烧温度的具体因素分析。

燃烧器理论空气量计算公式燃烧器是一种常见的燃烧设备，广泛应用于工业生产和生活中。

燃烧器的燃烧过程是一个复杂的化学反应过程，需要适当的空气量来保证燃烧效果和燃烧效率。

因此，燃烧器理论空气量的计算是燃烧器设计和运行中非常重要的一部分。

燃烧器理论空气量的计算公式是根据燃烧化学反应的原理和燃烧理论推导出来的。

在燃烧过程中，燃料和空气经过化学反应生成燃烧产物，释放出能量。

燃烧的化学反应可以用简化的化学方程式表示为：CnHm + (n + 0.25m)O2 → nCO2 + 0.5mH2O。

在这个化学方程式中，CnHm表示燃料，O2表示空气中的氧气，n和m分别表示燃料中碳和氢的摩尔数。

根据这个化学方程式，可以推导出燃烧器理论空气量的计算公式。

燃烧器理论空气量的计算公式如下：理论空气量 = (n + 0.25m) / 21。

在这个公式中，n和m分别表示燃料中碳和氢的摩尔数，21表示空气中的氧气的摩尔分数。

根据这个公式，可以计算出燃烧器理论空气量，从而确定燃烧器的设计和运行参数。

燃烧器理论空气量的计算是燃烧器设计和运行中非常重要的一部分。

合理的空气量可以保证燃烧过程充分进行，提高燃烧效率，减少燃料的消耗和排放物的产生。

因此，燃烧器的设计和运行中需要根据燃料的性质和燃烧要求来确定合适的空气量，从而保证燃烧器的正常运行和高效燃烧。

在实际的燃烧器设计和运行中，需要考虑多种因素来确定燃烧器的理论空气量。

首先，需要考虑燃料的性质，包括燃料的化学成分、燃烧热值和燃料与空气的化学反应。

其次，需要考虑燃烧要求，包括燃烧器的燃烧效率、燃烧产物的排放和燃烧过程的稳定性。

最后，需要考虑燃烧器的设计和运行参数，包括燃烧器的结构、燃烧器的燃烧方式和燃烧器的控制系统。

在确定燃烧器的理论空气量时，需要综合考虑这些因素，从而确定合适的空气量。

一般来说，燃料的化学成分和燃烧热值是确定燃烧器理论空气量的关键因素。

不同的燃料具有不同的化学成分和燃烧热值，因此需要根据燃料的性质来确定合适的空气量。

空然比
1.理论空气量：是燃料中的各种可燃成分完全燃烧所需的空气量之和（扣除燃料本身
的含氧量）。

以高炉煤气为例说明：
由于高炉煤气中可燃成分为一氧化碳和氢气，所以其所需理论空气量（干）V k0的计算公式如下：
V k0=1/21(0.5CO+0.5H2)m3/m3
2．实际空气量V k
V k=a V k0m3/m3
式中：a为过量（剩）空气系数。

过量（剩）空气系数是炉窑运行的重要指标，a太大则增加烟气容积，造成排烟损失，太小则不能保证燃料完全燃烧，a指工业炉窑出口处的空气过量（剩）系数。

3.国内炉窑a：对于燃气锅炉，一般取1.05~1.25，锅炉等炉窑越大，a越小。

目前，国内220t/h以上全烧煤气锅炉，一般a为1.05，燃烧情况良好。

4.公司高炉煤气：理论助燃风量：煤气量≈0.6:1（CO按25%，范围0.63~0.75:1）。

5.公司转炉煤气：理论助燃风量：煤气量≈1.15:1（CO按48%，范围1.21~1.44:1）。