工程燃烧学课件3

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1、第三章工程燃烧计算主要内容及重点、难点燃烧温度空气需要量主要内容燃烧检测及烟气生成量燃烧效率•重点–空气需要量和烟气生成量的计算方法•难点–不完全燃烧烟气生成量的计算3.1燃烧计算基础燃烧的类型•完全燃烧–燃料中的碳全部氧化成二氧化碳、所有的氢都氧化为水蒸气，所有的硫都氧化为硫氧化物•不完全燃烧–燃料中的碳、氢、硫有部分未氧化为二氧化碳、水蒸气、硫氧化物•实际工程燃烧中，需要通过控制燃烧过程来控制燃烧的完全程度工程燃烧计算的内容•确定单位数量燃料燃烧所需要的氧化剂(空气或氧气)的数量(从外界提供的)•确定燃烧产物的数量•确定燃烧产物的

2、成分•确定燃烧温度•确定燃烧完全程度燃烧计算中的空气和燃料•空气–假定其仅由氧气、氮气及水蒸气组成–体积百分比氧气为21％，氮气为79％–氧气、氮气的摩尔体积相同（在标准状态下为22.4m3/kmol）,同状态下体积之比等于物质的量之比•燃料–单位数量的燃料：每千克或每标准立方米计量的燃料量（固体、液体燃料用1kg燃料计算，气体燃料用1m3燃料计算）体积百分比与质量百分比•已知干空气中体积百分比氧气21％，氮气79％，确定空气中氧气和氮气的质量百分比mMn(O%)O2O2O22mmmMnMnO2N2O2O2N2N2MV

3、M(O%)O2O2O22VMVMVM(O%)M(N%)O2O2N2N2O22VN22V3221%23.3%3221%2879%MN(N2%)V2879%(N%)276.7%2mM(O%)M(N%)3221%2879%O22VN22V燃烧过程的化学反应•碳COCO395650kJ/mol222CO2CO2113880kJ/mol2•氢2HO2HO224176kJ/mol222•硫SOSO294750kJ/mol22•CnHmmmCH(nO)nCOHO

4、Qnm22242燃烧产物•其成分和数量与反应条件有关•可能完全燃烧，可能不完全燃烧•产物包含两部分：–经化学反应的产物–未经化学反应的物质（未混合的燃料和空气、过剩的空气和过剩燃料）•我们所讲的燃烧计算中，假定均匀混合，同时允许燃料过剩和氧化剂过剩3.2燃烧空气量的计算计算的实际意义•要设计炉子的燃烧装置和鼓风系统，就必须知道为保证一定热负荷（燃料消耗量）所应供给的空气量•在进行炉内热交换、压力、温度等的热工计算、热工测试或热工分析时也需要进行供给空气量的计算空气需要量理论空气需要量–1kg（或1m3）的燃料–完全燃烧–最小空气量体

5、积表示，L0，m3/kg或m3/m3质量表示，G，kg/kg实际空气需要量理论空气量的计算1、固体和液体燃料•成分表示法，质量百分比含量•Car＋Har＋Oar＋Nar＋Sar＋Aar＋Mar＝100首先计算燃料完全燃烧所需要的O2，再折算成空气各成分的燃烧计算•碳元素的燃烧•C＋O2＝CO2•123244（kg）•18/311/3（kg）•氢元素的燃烧•4H＋O2＝2H2O•43236（kg）•189（kg）•硫元素的燃烧•S＋O2＝SO2•323264（kg）•112（kg）氧气需要量故，单位燃料燃烧时耗氧量为：G=（8C/3+8

6、H+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)上式是燃料完全燃烧时所需的氧气量的最小数值，称为“理论氧气需要量”理论空气需要量•已知理论氧气质量需要量G0,O2，确定理论空气质量需要量G0＝G0O2/23.3%（kg）•已知理论氧气体积需要量L0,O2

7、，确定理论空气体积需要量L0＝L0O2/21%（m3）2、气体燃料气体燃料成分表示法，体积百分数•一氧化碳燃烧，方程式和体积比•CO＋½O2＝CO2•1½(m3)•氢气燃烧，方程式和体积比•H2＋½O2＝H2O•1½(m3)•碳氢化合物燃烧，方程式和体积比•CnHm＋(n+m/4)O2＝nCO2＋m/2H2O•1(n+m/4)(m3)•硫化氢燃烧，方程式和体积比•H2S＋3/2O2＝H2O＋SO2•13/2(m3)•1m3气体燃料的理论氧气需要量（体积）为011m31LCOH2nCnHmH2SO2O2

8、2242100•1m3气体燃料的理论空气需要量（体积）为0LL0O221%特别注意气体燃料计算时，所使用的各组成成分的表示方法为湿成分固体燃料和液体燃料计算时，所使用的各组成成分的表示方法为收到基含量理论空气需要