《燃烧计算》PPT课件

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1、第二章燃料的燃烧计算本章主要讨论“燃料燃烧的计算方法”,其主要目的是:确定燃烧所需的空气量和所达到的温度,计算燃烧所产生的烟气量。这是热力装置和设备的基本计算，是进行热平衡计算、热力计算、空气动力计算的前提。希望能引起大家的重视。在讲解具体内容之前，为了方便讨论，我们先进行一些假定：◆考虑到空气和烟气的所有组成成分所处的状态,都可以相当准确地把它们当作理想气体来处理,这在工程上进行燃烧计算是足够准确的。◆在讨论燃烧计算时,仅考虑单位燃料的情况,单位燃料就是指每kmol、每kg或每m3的燃料。◆在计算过程中,涉及到的所有空气和气体容积的单位都是"标准立方米

2、"用"Nm3"表示:即以标准状态(0℃,1atm)下的立方米为单位.因此,1kmol气体在标准状况下的容积都是22.4Nm3。Thatis1.理想气体(air、smoke)2.单位燃料(kg、kmol、m3)3.标准状况(0℃,1atm)第一节燃烧过程的物质平衡计算一.燃烧反应方程式:燃烧是燃料中的可燃元素成分C、H、S与空气中的氧在适当条件下(温度和时间)所产生的一种强烈的化学反应,因此,各元素与氧反应的方程式即燃烧反应方程式,即C+O2→CO22H2+O2→2H2OS+O2→SO2对燃料中的碳氢化合物CnHm来说,燃烧反应方程式可由待定系数法写出:设

3、CnHm+xO2→yCO2+zH2O列出平衡方程:2x=2y+zy=n2z=m可得通式为:CnHm+(n+m/4)O2→nCO2+(m/2)H2O二.燃烧用空气量计算:1.理论空气量计算:人们在进行燃烧计算时,都把燃烧产物中不再有可燃物质的燃烧过程称为完全燃烧。否则就叫不完全燃烧。理论空气量就是从理论上分析，燃料完全燃烧时所需的空气量。理论空气量可以根据燃料中各可燃成分在燃烧时所需的理论空气量相加而计算出。在1Kg燃料中,包含的可燃物质:碳为Car/100Kg,氢为Har/100Kg,硫为Sar/100Kg.碳燃烧反应方程式为:C+O2→CO212Kg2

4、2.4Nm322.4Nm3Car/100Kg碳燃烧所需的理论氧量为Vo2C=22.4/12×Car/100=1.866×Car/100m3/kg燃料同理,氢燃烧方程式为:2H2+O2→2H2O4×1.008Kg22.4Nm32×22.4Nm3Har/100Kg的氢完全燃烧所需氧量为:Vo2H=22.4/4×1.008×Har/100=5.55×Har/100Nm3/Kg燃料硫燃烧反应式是:S+O2→SO232Kg22.4m322.4Nm3Sar/100Kg硫完全燃烧所需氧量为Vo2S=22.4/32×Sar/100=0.7×Sar/100Nm3/Kg燃料

5、另外,每Kg燃料中本身还含有Oar/100Kg的氧,这些氧的体积为:Vo2inh=22.4/32×Oar/100=0.7×Oar/100Nm3/Kg燃料所以可见:1Kg燃料完全燃烧所需的氧,就等于上述各可燃物质完全燃烧所需氧量之和再扣除燃料本身的含氧量,即:Vo20=Vo2C+Vo2H+Vo2S-Vo2inh代入各式得:Vo20==1.866×Car/100+5.55×Har/100+0.7×Sar/100－0.7×Oar/100Nm3/Kg燃料空气中氧的容积百分比是21％,所以1Kg燃料燃烧所需的理论空气量为Vo=1/0.21·Vo20=0.0889C

6、ar+0.265Har+0.0333Sar－0.0333Oar=0.0889Kar+0.265Har－0.0333OarNm3/Kg燃料式中:Kar=Car+0.375Sar,引入这一系数Kar的理由是因为烟气分析时CO2和SO2通常是一起测定的,统称为RO2(三原子气体),因此,这里也把Car和Sar合并一起。因空气的密度为γ=1.293Kg/Nm3(标况下：0℃、1atm)也可得到按质量计的理论空气量为:Lo=1.293Vo=0.115Kar+0.342Har－0.043OarKg空气/Kg燃料从理论空气量公式可看出,每1Kg氢所需的理论空气量是26

7、.5Nm3(22.4/4×1.008×0.21),1Kg碳所需的理论空气量为8.89Nm3,氢需的理论空气量等于碳的三倍左右。另一方面:氢的热值是120370KJ/Kg,碳的热值是32866KJ/Kg氢热值也等于碳热值的三倍左右。所以对这两种可燃元素来说,理论空气量大致和发热量成正比。因固体燃料和液体燃料中含有大量的碳和氢,粗略地说,这两类燃料的热值大致等于所含元素成分的发热量之和(由于化合物的结构不同,这种说法是不十分准确的)。而燃料燃烧时所需的理论空气量则无疑地等于各元素成分的理论空气量之和,这样,虽然各种燃料所含碳和氢的百分比相差甚大,但由于碳和氢

8、的理论空气量与发热量(Vo/Qnet)的比值几乎相同,所以各种燃料的理论空气量与