燃气的燃烧计算

1、燃气燃烧与应用,绪论,本课程的目的：燃烧器的设计计算,内容,燃气的燃烧计算 燃气燃烧反应动力学 燃气燃烧的气流混合过程 燃气燃烧的火焰传播 燃气燃烧方法 燃烧器的设计计算 燃气的互换性,第一章 燃气的燃烧计算,绪论,燃气：各种气体燃料的总称,第一节 燃气的热值,一、燃烧的条件 燃烧：燃气中的可燃成分在一定条件下与氧发生 激烈的氧化反应，并产生大量的热和光的 物理化学过程。,二、燃烧反应化学计量式 CH4+2O2=CO2+2H2O+H 表示物质量之间的关系。 由于各种气体的摩尔体积近似相等，故也可表示气体容积之间的关系。 H称为反应焓、燃烧焓或燃气热值，可由燃烧试验确定或者由反应前后物系的焓差确

2、定。,各种燃气的化学反应计量式：,1、高热值、低热值 高热值Hh：1Nm3或1kmol燃气完全燃烧后被冷却至 原始温度且水蒸气以凝结水状态排出时所 放出的热量。 单位：kJ/Nm3或kJ/kmol 低热值Hl：，水蒸气以蒸汽状态排出。 所以 高热值Hh 低热值Hl 水蒸气的汽化潜热r,三、燃气热值的确定,r=1959kJ/Nm3 水蒸气v=21.629m3/kmol 水蒸气M=18.0154kg/kmol r=2352kJ/kg 思考： 热值的两个单位kJ/Nm3和kJ/kmol之间如何进行转换？,2、干燃气（混合气体）的热值 H=Hiri Hi：燃气中某一可燃组分的热值，kJ/Nm3； ri

3、：燃气中某一可燃组分的容积百分比。 3、燃气的组分表示 方法一：用某一组分所占燃气的容积百分比表示。 riw =1,方法二：某一组分占干燃气的容积百分比，外加含湿量。 含湿量dg单位：kg/Nm3干燃气 例： 某一燃气的组分CH4W75%，若该燃气的含湿量12.5g/Nm3， 求CH4在干燃气中的容积成分。,3、燃气热值之间的关系 , 思考：,第二节 燃烧所需的空气量,一、空气的组成 干空气的容积成分：O221%、N279 二、理论空气需要量 理论空气需要量V0：含有1Nm3干燃气的湿燃气完全燃烧所需的干空气量。 单位：Nm3干空气/Nm3干燃气,1、理论公式 V0的计算：求出每Nm3干燃气完

4、全燃烧所需要的氧气量，进而可求出对应的干空气量。 2、近似公式 燃气的热值越高，所需的理论空气量越大。,当燃气的Hl10500kJ/Nm3时， 烷烃类燃气（天然气、液化石油气）采用,三、实际空气需要量 实际空气需要量V理论空气需要量V0 过剩空气系数： 工业设备中，1.051.20 ；民用燃具中1.31.8。 在保证完全燃烧的情况下，使 1.0。,第三节 完全燃烧产物的计算,一、烟气量 烟气:燃气燃烧后的产物。 烟气量：含有1Nm3干燃气的湿燃气完全燃烧后产生的烟气量。 单位：Nm3/ Nm3干燃气 =1 理论烟气量 RO2(包括CO2、SO2)、N2、H2O 1 实际烟气量 RO2 、N2、

5、H2O、O2 思考：完全燃烧时，烟气中的RO2 的体积与供给的空气量有关吗？,二、烟气量计算的理论公式 1、 =1 时的理论烟气量 式中 da，空气含湿量，kg/Nm3干空气,2、 1时的实际烟气量,三、烟气量计算的近似公式 、理论烟气量,炼焦煤气，,2、实际烟气量（ 1 ） 四、烟气的密度 标准状态下的烟气密度：,第四节运行时烟气中的CO含量,虽然 1 ，但仍有可能发生不完全燃烧。工程上常将CO含量视为烟气中的不完全燃烧产物量。 燃气中干燃气的容积成分： H2+CO+CmHn+H2S+O2+CO2+N2=100 燃烧后得到的干烟气的容积成,烟气中的 和 可以通过烟气分析测得。要求出 ，必须先

6、求出 。,式中：0.5CO，由于CO未燃尽而少耗的氧量。,式中：,三、完全燃烧基本方程式,第五节完全燃烧时 的确定,一、 V 的确定 二、 V 的确定,三、 的确定,第六节 燃气燃烧温度的确定,一、热量计温度tc 如果燃烧在绝热条件下进行，燃气完全燃烧后烟气所能达到的温度，称为热量计温度tc。 含有1Nm3干燃气的湿燃气完全燃烧前后的热平衡方程式： 式中：I，以标准状态为基准的焓，kJ/ Nm3干燃气。,c，平均定压容积比热，kJ/Nm3K,二、燃烧热量温度tther 绝热条件，tg=ta=0，且=1 时的烟气温度，称为燃烧热量温度tther。,三、理论燃烧温度tth 式中：Qc，由于化学不完

7、全燃烧（包括CO2和H2O的分解吸热）而损失的热量，kJ/Nm3干燃气 理论燃烧温度的影响因素：,1、Hl、If 2、 3、 Ig、 Ia,四、实际燃烧温度tact,式中：Q5，向周围介质的散热量，kJ/Nm3干燃气,经验公式： tact=tth,第七节 烟气焓的计算,式中：I，以标准状态为基准的焓，kJ/ Nm3干燃气； V，完全燃烧 Nm3干燃气所产生的烟气或烟气中某一组份的体积， Nm3 / Nm3干燃气,第八节例题,已知炼焦煤气的容积成分如下：H256%，CO6%，CH422%，C2H62%，CO23%，N210%，O21%。 煤气的含湿量dg=0.0125kg/Nm3干燃气，空气的含湿量da=0.01kg/Nm3干空气，煤气与空气的温度tg=ta=20。 试求：（一）高热值及低热值 （二）燃烧所需的理论空气量 （三）完全燃烧时