燃气燃烧所需空气量及燃烧产物

1、 燃气燃烧所需空气量及燃烧产物   燃气的燃烧计算，是根据燃气中可燃成分与氧进行化学反应的反应方程式，依据物质平衡和热量平衡的原理，来确定燃烧反应的诸参数，包括：燃烧所需要的空气量、燃烧产物的生成量及成分、燃烧完全程度、燃烧温度和烟气焓。这些参数是燃气燃烧设备设计、热工管理必要的数据，也是评定生产操作、提高热效率、进行传热和空气动力计算不行缺少的依据。 考虑到燃气、空气和燃烧产物各组成所处的状态，可以相当精确地把它们当作抱负气体来处理。所以，燃烧计算中气体的体积都按标准状态(0、101325Pa)计算，其摩尔体积均为224L，计算基准可以用1m3的湿燃气，也可以用1m3干燃气。必需留

2、意的是，后者还要带入所含的饱和水汽量，这就是大多数场合下所使用的基准含有1m3干燃气的湿燃气。  确定燃气燃烧所需空气量和燃烧产物量，属于燃烧计算的物料平衡的内容。一、空气需要量(一)理论空气需要量V0V0是指1m3燃气按燃烧反应方程式完全燃烧所需要供应的空气量，m3空气m3干燃气，它是燃气完全燃烧所需的最小空气量。V0的计算方法为，先根据燃烧反应方程式和燃烧计算的氧化剂条件(假设干空气体积仅由21的氧和79的氮组成)，确定燃烧所需的理论氧气量，然后换算成理论空气需要量。从单一可燃气体着手。例如，CO的燃烧反应方程式，连同随氧带入的氮，可表示为 CO+0502+376

3、15;05N2=C02+188N2 上式表明，1m3的C0完全燃烧，理论需氧量为05m3，随氧带入的氮量为188m3，相当的理论空气需要量是05/021=2.38m3。 对气态重碳氢化合物CmHn，燃烧反应方程式为 CmHn+(m+n/4)O2+376(m+n/4)N2=mC02+ (n2)H20+376(m+n4)N2 (11) 也清晰地表明，1m3的CmHn完全燃烧，需要(m+n4)m3的理论氧，同时带入376(m+n4)m3的氮，故理论空气需要量为  (m+n4)021=476(m+n4)m3。 以此类推，对组成为(CO)+(H2)+(CH4)+(CmHn)+(H2S

4、)+(N2)+(02)=100的1m3干燃气，需要的理论氧量，用符号V(O2)O表示为：  V(O2)O=O0105(CO)+05(H2)+2(CH4)+(m+n4)(CmHn)+15(H2S)-(02)m3 (12) 需要的理论空气量为：  V0=12105(CO)+05(H2)+2(CH4)+(m+n4)(CmHn)+15(H2S)-(02)m3 (13) 明显，V0完全取决于燃气的组成。燃气中可燃组分含量愈多，热值愈高，燃烧所需的V0也愈多。所以在实际应用中V0有基于热值或组成的各种类型的近似计算公式；而在粗略计算时，经常按每4186.8kJ发热量的燃料，需要1m3V

5、0估算。 (二)实际空气需要量V为了保证燃气完全燃烧，实际供应的空气量Vm3m3(干燃气)均大于理论空气需要量，这个空气量多供应的比例，就称为空气过剩系数，表示为： =VV0 (14) 即，燃气燃烧的实际空气需要量为  V=V0，m3(空气)m3(干燃气) (15) 明显，这里的V是干空气需要量，可表示为Vg。 空气中的水汽含量，可比照燃气中的水汽含量的确定方法，但要考虑空气的相对湿度(空气中的湿含量相对于同温度下饱和湿含量的百分比)。首先，按空气温度由附录3查出空气的饱和湿含量d'a，kgm3(干空气)，则空气中实际湿含量da=d'a，kgm3(干空气)。

6、所以实际湿空气量Vs=V0+12V0da=(1+12da)V0，m3/m3(干燃气) (16) 如，空气20，相对湿度06时，查附录3，d'a=00189kg/m3(干空气)，这时空气的da=O6×00189= 0.0113kgm3(干空气)，Vs=V0+12×0.0113V0=(1+00136)V0，m3(湿空气)m3(干燃气)。 一般将10gm3(干空气)，或0012m3/m3(干空气)，作为空气湿含量近似计算的取值。明显，燃气燃烧的实际空气需要量V，不仅取决于燃气的组成，同时与燃烧条件。有关，影响因素主要有燃气燃烧方法、燃烧设备运行工况等。通常，1，在工业燃烧

7、设备中为105120，在民用燃具中为130180。在燃气燃烧设备中，正确选择和掌握空气过剩系数是非常重要的。过小或过大都将导致不良后果。前者，小于1，空气供应不足，燃气不完全燃烧，燃气的化学热不能充分发挥，使设备的热效率下降，热耗量增加；后者大于，或远大于1，使燃烧产物生成量过大，增加了烟气带走的热损失，也使燃烧设备的热效率下降，热耗增加。因此，先进的燃烧设备应在保证完全燃烧的前题下，使值大于并趋近于1，即采纳低氧燃烧法。二、完全燃烧产物的计算燃气燃烧后的产物，统称为烟气。严格地说，燃烧产物不仅限于烟气，还应包括烟气中所携带的灰粒和未燃烬的固体碳粒，但由于它们在烟气中所占容积百分比微小，因此，在一般的计算中都略去不计。(一)烟气量当=1时，只供应理论空气量，假如燃气完全燃烧，产生烟气的量称为理论烟气量Vofm3(烟气)m3(干燃气)，它的组成包括：C02、S02、N2、H20。当l时，供应空气过剩，燃气完全燃烧后产生的烟气量则称之为实际烟气量Vfm3(烟气)m3(干燃气)，这时烟气中除含有上述四组分之外，还含有过剩氧，即包含CO2、S02、N2、O2和H20。前3种组分合在一起称为干烟气Vgf；包括H2O在内的烟气则称为湿烟气Vsf。烟气中C02和S02