空气量计算
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我们计算燃料燃烧所需的空气量实际是燃料中可燃元素碳、氢和硫,它们完全燃烧时所需要的空气量。这些空气量的计算是根据碳、氢和硫完全燃烧的化学反应方程式来计算。计算时,空气和烟气所含有的各种组成气体,包括水蒸汽在内均认为是理想气体,在标准状态下1mol 体积等于22.4Nm 3;同时还假定空气只是氧和氮的混合气体,其体积比为21:79。
1kg 应用基燃料完全燃烧,而又无过剩氧存在时所需的空气量,称为理论空气量,常用符号0k V 表示,单位为Nm 3/kg 。
碳完全燃烧反应的方程式为
C+O 2=CO 2
12kgC+22.4 Nm 3O 2=22.4 Nm 3 CO 2
每kg 碳完全燃烧时需要1.866Nm 3氧气,并产生1.866 Nm 3二氧化碳。
硫的完全燃烧反应方程式为
S+O 2=SO 2
32kgS+22.4 Nm 3O 2=22.4 Nm 3 SO 2
每kg 硫完全燃烧时,需要0.7 Nm 3氧气,并产生0.7 Nm 3二氧化硫。
氢的完全反应方程式为
2H 2+O 2=2H 2O
2x2.016kgH 2+22.4 Nm 3O 2=2x22.4 Nm 3H 2O
每kg 氢完全燃烧时需要5.55 Nm 3氧气,并产生11.1 Nm 3水蒸汽。
每kg 应用基燃料中的可燃元素分别为碳100y C kg ,硫100y S kg ,氢100
y
H kg ,而1kg 燃料中已含有氧100y O kg ,相当于100
7.01001004.22y
y Q Q =⨯Nm 3/kg 。这样每kg 应用基燃料完全燃烧所需外界供应的理论氧气量为: 1007.010055.51007.0100886.10
2y
y y y O O H S C V -++= Nm 3/kg
已知空气中氧的体积百分比为21%,所以1kg 燃料完全燃烧所需的理论空气量为
)1007.010055.51007.0100886.1(21.010
y
y y y k
O H S C V -++= =y
y y y O H S C 0333.0265.0)375.0(0889.0-++ Nm 3/kg
因此燃烧1kg 的压缩秸秆,所需要的理论空气量为
=0.0889(42.57+0.375⨯0.12)+0.265⨯3.82-0.0333⨯37.86 =3.54 Nm 3/kg
燃料炉在正常运行时,由于燃料炉的燃烧设备不尽完善和燃烧技术条件等的限制,送入的空气量不可能做到与燃料理想的混合,为了使燃料在炉内尽可能的燃烧完全,实际送入炉内的空气量总大于理论的空气量。实际供给的空气量k V 比理论空气量0k V 多出的这部分空气称为过量空气;两者之比α称为过量空气系数,即:
k k V V =α (4-10) 燃烧1kg 燃料实际所需的空气量可由下式计算:
0k k V V α= (4-11)
炉中的过量空气系数是指燃烧室出口处的过量空气,它的最佳值与燃料种类、燃烧方式以及燃烧设备结构的完善程度有关。供热锅炉常用的是层燃炉,一般取值为1.3~1.6之间。我们取α=1.5,则实际空气量为:
k V =1.5⨯3.54=5.31 Nm 3/kg
V k =0k V ÷0.6
V k =5.9×2--------改动
设定一次风和二次风的比例为一次风为60%,二次风为40%.
一次风所用实际空气量为:
11.8×60%=7.68Nm 3/kg
二次风所用实际空气量为:
11.8×40%=4.72Nm 3/kg
炉膛一次风口面积为:
0076758.1382310012022=⨯-⨯ππmm 2
炉膛二次风口面积为:
15926.314452=⨯⨯πmm 2
一次风进口速度:
7.68×106÷13823.0076758÷3600=0.1543321mm/kg ·s
二次风进口速度:
4.72×106÷314.15926÷3600=4.173396mm/kg ·s
燃料密度::::22.51
2÷22.51×109÷3600÷( ×1002)=0.7856mm/s