燃烧理论3燃烧计算.ppt

燃烧理论教材:工程燃烧学,汪军,中国电力出版社,
主讲教师: 韩奎华
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办公室:千佛山校区东院热力楼308室
第3章燃烧过程的热工计算
燃料燃烧所需的空气量





概述
燃烧过程热力计算是燃烧装置及整个热力系统的设计与运行都是不可缺少的。
燃烧是燃料中可燃物质与空气中氧气进行迅速、发光、发热的氧化反应,燃烧过程的计算基于这些化学反应过程中质量平衡与热量平衡。
燃料的燃烧过程有在“完全燃烧”与“不完全燃烧”两种状况。
燃烧过程计算中视燃烧产物、空气、水蒸气为理想气体。
空气的成分
在燃烧计算中,空气成分只考虑氧、氮及水蒸气,其中:
氧气:%(按质量)或21%(按体积)
氮气:%(按质量)或79%(按体积)
水蒸气:常温常压条件下,10g/kg-干空气
-干空气
完全燃烧产物:
CO2、H2O、SO2、O2、N2
不完全燃烧产物:
CO2、H2O、SO2、O2、N2、CO、H2、
CH4、C、CmHn
§ 燃料燃烧所需的空气量
理论空气量
当每千克燃料中的可燃组分完全燃烧,且空气中的氧全部用完,这种理想情况下燃烧所需的空气量称理论空气量,用L0或V0表示。
L0:kg-空气/kg-燃料
V0:Nm3-空气/kg-燃料
燃烧过程的实质是燃料中的可燃物分子与氧化剂分子之间的化学反应。燃料中的可燃组分C、H、S和空气中的O2进行燃烧反应,产物是CO2、CO、SO2和水蒸气。计算依据是质量平衡和热量守恒原理。因此理论空气量与燃料的可燃质含量有关,对于固体和液体燃料可根据燃料的元素分析成分计算,对于气体燃料,则可根据各组分气体的百分比计算。
每千克燃料中的该可燃元素完全燃烧时需要的氧质量或体积为:
燃料中可燃元素的燃烧反应:
每千克燃料中本身含有的氧质量或体积为:
液体燃料或固体燃料理论空气量的计算:
完全燃烧每千克燃料需要的空气质量应为:
完全燃烧每千克燃料需要的空气体积应为:
注意:以上理论空气量计算式中都为不含水蒸气的干空气量。实际计算时应加入水蒸气的量。空气中水蒸气的多少会因季节天气不同而改变。
对于气体燃料燃烧所需的理论空气量为:
气态燃料理论空气量的计算:
以上计算量为理论空气量,实际上在组织燃烧时,由于空气和燃料不可能混合得非常均匀,必须多送些空气量才能使燃料接近完全燃烧。
§ 燃料燃烧所需的空气量
实际空气供给量与空气消耗系数
实际空气供给量与理论空气需要量的比值称为空气消耗系数(或过量空气系数,余气系数等),用表示:
§ 燃料燃烧所需的空气量
空气消耗系数的选择
>1 贫油燃烧、贫油混气
=1 化学恰当燃烧、化学恰当混气
<1 富油燃烧、富油混气
选择的原则是什么?
整个系统的热损失最小
热力系统热损失与空气消耗系数的关系:
q2排烟损失
q3化学不完全燃烧损失
q4机械不完全燃烧损失
原则上易燃燃料及设计完善的燃烧装置最佳α值接近于1,一般对于液体与气体燃料,,,~
热力系统的热损失
一定温度的废气从烟囱排出引起的排烟损失,q2
烟气中残存的可燃气体CO、H2、CH4等引起的化学不完全燃烧损失,q3
未燃尽的碳粒引起的机械不完全燃烧损失,q4