3工程燃烧计算.ppt

一、基本知识 1、基本概念 空气过剩系数的选择： a.与燃料的种类有关： 燃料越细匀，与空区混合越好，α越小，α=1.05～1.15。 b.与燃烧气氛有关： 氧化气氛，α1；还原气氛，α1。 c.与燃烧方式有关： 如对于气体燃料，长焰燃烧，α=1.2～1.6；无焰燃烧，=1.05。 d.与燃烧设备有关： 对于煤粉燃烧或立窑，α较大；而对于回转窑，α较小。 空气过剩系数在炉窖设计及操作中的意义： a.选择合理的空气系数有利于提高燃烧温度。这是因为即保证了燃料的充分燃烧，又使生成的烟气量尽可能少。 b.控制燃烧气氛：氧化气氛，α1；中性气氛α≈1；还原气氛，α1。 c.影响气体流动：α较大时，烟气量大，气体流速增大，阻力损失也增加。 d.影响热利用：α越大，产生的烟气量增大，则烟气量离窖时带走的热损失增加 提高实际燃烧温度的途径 ① 选用热值高的燃料，即提高Qnet。 ② 选用合适当的空气过剩系数α。 理论上讲 α=1,为完全燃烧，燃烧温度最高； α1,燃料过剩，燃烧不完全，燃烧温度降低； α1,空气量过多，而燃烧发热量接近定值，燃烧温度也降低。 因此，在保证完全燃烧的前提下，尽可能保证α=1 。 ③ 预热空气和燃料，使Hr,k增大。但由于预热燃料受到一些限制，因此主要是预热空气。 ④ 减少各种散热损失。 ⑤ 增加空气中的氧气浓度 完全燃烧时，有 可导出 所以 通过烟气分析测得[RO2]和[O2]的数值，就能简单地算出空气过量系数。 如果是不完全燃烧情况，烟气中还存在未完全燃烧的CO，CH4和RO2等气体，此时 而过量空气系数经推导得： 如果只考虑CO不完全燃烧，则： 4、燃烧温度的计算 定义：燃料燃烧时所放出的热量传给气态的燃烧产物而产生的温度。 使燃烧产物获取热量的能源 燃料的热值 燃料和空气的显热（热焓） 燃烧过程的能量（热量）平衡方程式： Qnet燃料低位发热量 Hr,k燃料及燃烧用的空气 在供入温度时的热焓 Qlj燃烧产物发生离解时吸收的热量 Qcr向周围介质传递的热量 Qwr未燃烧燃料的燃烧热量 Hyq烟气在燃烧温度时的热焓 W向外界做的功 气体的焓值都是相对于一定的基准温度，如果以273K为基准温度，则燃料燃烧时可获得的实际燃烧温度: 烟气的平均比热容 烟气的温度（燃料的燃烧温度） 绝热条件、与外界无能量交换、燃烧完全 不考虑燃烧产物在高温时的离解影响 进一步考虑完全燃烧情况，同时在计算中认为供给燃烧用的燃料与空气的温度都是0°C ，即 上式是燃料的理论燃烧温度，只取决于燃料的化学组成而与其它因素无关，它是燃料燃烧时所能达到的上限温度。 空气过量系数跟理论燃烧温度的关系 空气中氧含量跟理论燃烧温度的关系 注意的几个问题 (1) 空气量计算 a. 燃料中哪些元素或成分参与燃烧耗氧，与氧的化学反应方程式； b. 理论空气量是指燃料中各元素完全燃烧所需的最小氧气量。而实际空气量指实际的燃烧过程中消耗的空气(为使完全燃烧加入过量空气和不完全燃烧的空气量)； c. 计算理论耗氧量时需减去燃料中含有的氧。 (2) 烟气量计算 a. 明确烟气组成、燃料中哪些元素或成分燃烧后形成烟气，与氧的化学反应方程式； b. 实际烟气量=理论烟气量+过量的空气； c. 用理论空气量(氧气量)表示的烟气量。 (3) 用到的平衡 a. 碳平衡：原料中的碳=烟气中的碳+燃烧后灰渣中的碳； b. 氧平衡：理论耗氧量=燃料消耗氧–燃料中的氧； c. 氮平衡：烟气中的氮=原料中的氮+空气中的氮。 例题 1 已知某窑炉用煤的收到基组成为： α=1.2，计算：①实际空气量（Nm3/kg）；②实际烟气量（Nm3/ kg）；③烟气组成。 解：基准：1kg煤。 (1)空气量计算 理论空气量Va0： 实际空气量Va： (2)烟气量计算 理论烟气量V0： 实际烟气量V： (3)烟气组成百分数计算 烟气中CO2、H2O、SO2、O2、N2的百分含量分别为：13.37% 、7.69% 、0.03% 、3.34% 、75.55%。 燃烧时过量空气系数α=1.2，计算： ① 燃烧所需实际空气用量（ Nm3/ Nm3煤 气）； ② 实际湿烟气生成量（Nm3/ Nm3煤气）； ③ 干烟气及湿烟气组成百分率。 练习题3 某窑炉使用发生炉煤气为燃料，其组成为（%）： 练习题2 写出以空气和水蒸气作为汽化剂产生发生炉煤气的化学反 应方程式。 练习题1