1、第一章燃气的燃烧计算本章要点燃气燃烧计算为工业炉、锅炉及燃气用具的热平衡计算、传热计算、空气动力计算和燃烧器的计算提供可靠的依据。本章主要内容包括：（1）燃气的热值；（2）燃气燃烧的空气量；（3）燃气燃烧的温度；（4）燃气燃烧产生的烟气量。21792年，默多克（苏格兰），用煤气照明；1805年，城市照明用煤气街灯；1833年，工业用鼓风燃烧器研制成功；1855年，本生灯，局部预混燃烧方式；1855年，照明用白炽灯；1851年，长明小火燃烧器；1865年前后，居民用煤气灶；1868年，燃气热水器；1881年，华白燃烧器。燃气具发展概述4第一节 燃气的热值一、燃烧及燃烧反应计量方程式燃烧：气体燃料
2、中的可燃成份（H2、CO、CmHn和H2S）在一定条件下与氧发生激烈的氧化作用，并产生大量光和热的物理化学反应过程。燃烧所具备的条件：可燃成分和氧按一定比例成分子状混合；具备破坏旧分子和生成新分子所需的能量；具备完成燃烧反应的时间。5第一节 燃气的热值 燃烧反应计量方程式：表示单一可燃气体燃烧反应前后物质的变化情况以及体积和质量的比例关系。 常见燃气组分燃烧反应计量方程式：CH4 +2O2 =CO2 +2H2O+HH2 +0.5O2 = H2O+ HCO+0.5O2 =CO2 + H6H2S+1.5O2 =SO2 +H2O+ H第一节 燃气的热值二、燃气热值的确定热值：1Nm3燃气完全燃烧所放
3、出的热量称为该燃气的热值（kJNm3或kJ/kg）。可根据燃烧反应热效应计算。高热值：1Nm3燃气完全燃烧后其烟气被冷却至燃气的初始温度，烟气中的水蒸气以凝结水排出时所放出的热量。低热值：1Nm3燃气完全燃烧后其烟气被冷却至燃气的初始温度，烟气中的水蒸气仍为蒸汽状态时所放出的热量。7第一节 燃气的热值 单一气体热值的确定：以甲烷为例：890943 甲烷热效应值（高）；802932甲烷热效应值（低）；22.3621标态下甲烷摩尔容积。8222148744.097204542444.097= 50377kJ/kg= 46385kJ/kgHh =Hl =2221487丙烷热效应值（高）；204542
4、4丙烷热效应值（低）；44.097丙烷分子量。9第一节 燃气的热值以丙烷为例：式中H燃气（混合气）的热值，kJ第一节 燃气的热值 混合气体热值的确定按照混合法则：H =H 1r1 +H 2r2 + +H nrnNm3；H1，H2，Hn燃气各可燃组分的热值，kJNm3；r1，r2，rn燃气各可燃组分的体积分数。10第一节 燃气的热值 干燃气高热值与低热值的换算：H2，CmHn，H2S 氢、碳氢化合物、硫化氢的体积分数。式中 Hdrh 干燃气的高热值， kJNm3；Hdrl 干燃气的低热值， kJNm3；11H = H第一节 燃气的热值 干燃气低热值与湿燃气低热值的换算：drlwl0.8330.8
5、33+dg思考题（1）什么是燃气的燃烧？燃烧必须具备的条件有哪些？（2）什么是燃气的热值？（3）燃气的高热值和低热值的区别是什么？（4）多组分燃气的热值如何进行计算？13第二节 燃烧所需空气量理论空气需要量：每Nm3(kg)燃气按燃烧反应计量方程式完全燃烧所需要的空气量（Nm3Nm3或Nm3kg）。理论空气量： 完全燃烧最小空气量。假定：空气中氧气21%，氮气79%干空气中氮、氧体积比：氮气：氧气=79:21=3.7614第二节 燃烧所需空气量（一）单一可燃气体理论空气需要量（1）氢燃烧反应的理论空气需要量：H2 +0.5O2 +0.53.76N2 = H2O+0.53.76N2所需空气量为：
6、0.5+0.53.76=2.38Nm3（2）碳氢化合物的理论空气需要量：所需空气量为：4.76（m+n/4）Nm315第二节 燃烧所需空气量（二）燃气燃烧所需的理论空气量，H2、CO、CmHn、H2S 可燃组分的体积分数 (%)；O2 燃气中氧的体积分数,(%)。16第二节 燃烧所需空气量 已知燃气热值，可用近似计算公式计算理论空气需要量：HhHlHl30.2410000.26810000.2610000.2091000V0 =V0 =V0 =Hl -0.25Hl 10500kJ/Nm3V0 =Hl 1。取决于燃烧方法和运行工况。 工业燃气设备=1.051.20；民用燃具=1.301.80。
7、一般情况下要在保证完全燃烧的前提下，过剩空气系数越小越理想。=V V0 或 V =V018 燃烧温度与燃气种类、热值、燃烧物产量、燃气和空气温度及过剩空气系数等因素有关。 燃烧温度：燃料燃烧后燃烧产物所达到的温度 燃烧温度的计算能量守衡，即热（量）平衡:热（量）的收入=热（量）的支出19第三节 燃气燃烧温度第三节 燃气燃烧温度热平衡式 Q化化+Q物物=Q产产+Q不不+Q传传+Q分分第三节 燃气燃烧温度 2、燃燃烧烧温温度度 由上述热平衡式得到 t产=产分传不物CVQQQQQnd)(+-+ 称为实实际际燃燃烧烧温温度度燃料在实际条件下燃烧产物所达到的温度。 第三节 燃气燃烧温度 当不考虑Q传和Q
8、不（即Q传=0，Q不=0）时，有 t理= 称为理论燃烧温度理论燃烧温度（绝热完全燃烧火焰温度）表明某燃料在某条件下所达到的最高温度。产分燃空cVnQ-QQQD+第三节 燃气燃烧温度量热计温度 理论燃烧温度计算过程中不考虑热分解影响 t量=产燃空cVnQQQD+第三节 燃气燃烧温度第三节 燃气燃烧温度第三节 燃气燃烧温度由理论燃烧公式可知空产分燃燃空空）（CVLnCVQVtCtCVLnVQD00000001-+-+0VQD气体名称 RQDVot热t理丙烷3537.6749127225.821102097焦炉煤气 3683.197179744.8820652030甲烷3405.9893583110
9、.5220452030高炉煤气 2469.2964000.261.6214801450t理=QD，V0定义烟气的热焓 R = 第三节 燃气燃烧温度第三节 燃气燃烧温度第三节 燃气燃烧温度第三节 燃气燃烧温度（1）什么是燃气燃烧的理论空气需要量？（2）什么是过剩空气系数？（3）如何计算理论空气需要量和实际空气需要量？（4）理论燃烧温度和实际燃烧温度分别如何定义的？（5）影响燃烧温度的因素有哪些？21思考题第四节 完全燃烧产物的计算 燃烧产物烟气。 理论烟气量：供给理论空气量时，燃气完全燃烧后产生的烟气量。（CO2，SO2，N2和H2O） 实际烟气量：当有过剩空气存在时，燃气燃烧后产生的烟气量。（
10、 CO2，SO2，N2，O2和H2O及未燃烧的可燃组分）22理论烟气量： V =VRO2 +V+V第四节 完全燃烧产物的计算（一）按燃气组分计算1.理论烟气量（当=1） 0 00N2f H2O23第四节 完全燃烧产物的计算2.实际烟气量（当1）实际烟气量：V f =VRO2 +VH2O +VN2 +VO224V =第四节 完全燃烧产物的计算（二）按燃气热值近似计算1.理论烟气量+a0f0.239Hl1000石油伴生气，a = 2.2液化石油气，a = 4.5天然气，a = 2第四节 完全燃烧产物的计算二、烟气密度 标准状态下：第四节 完全燃烧产物的计算三、燃气燃烧计算举例【例1-1】已知炼焦煤
11、气的容积成分为dg=12.5g/Nm3干燃气， tg=ta=20 ，da=10g/Nm3干空气。求（1）高热值及低热值；（2）燃烧所需理论空气量；（3）完全燃烧时的 烟气量（ 1.0和1.2）。H256%CO6%CH422%C2H62%CO23%N210%O21%27H = H第四节 完全燃烧产物的计算【解】（一）高热值和低热值Hh = Hh1r1 + Hh2r2 + + Hhnrn=127530.56+126440.06+398420.22+703510.02=18074kJ/ Nm3Hl = Hl1r1 + Hl2r2 + + Hlnrn=107940.56+126440.06+35906
12、0.22+643970.02=15989kJ/ Nm3drlwl=15753kJ / Nm30.8330.833+0.0125=159890.8330.833+dg28Hl -0.25 = 15753-0.25 = 3.85Nm3 /Nm3第四节 完全燃烧产物的计算（二）理论空气需要量1.按组分计算= 3.86Nm3 /Nm32.按低热值计算0.2610000.261000V0 =29第四节 完全燃烧产物的计算（二）完全燃烧时的烟气量1.理论烟气量（ 1.0）（1）按组分计算VRO2 = 0.01CO2 +CO+mCmHn +1.0H2S= 0.013+6+22+22Vf =00.272Hl1
13、000+0.250.272157531000+0.25 =第四节 完全燃烧产物的计算VN 02 = 0.79V0 +0.01N2 = 0.793.85+0.0110= 3.15Nm3 /Nm3干燃气Vf0 =VRO2 +VH 02O +VN 02 = 0.35+1.12+3.15= 4.62Nm3 /Nm3干燃气(2)按热值计算= 4.54Nm3 /Nm3干燃气31第四节 完全燃烧产物的计算1.实际烟气量（ 1.2）=1.13Nm3 /Nm3干燃气VN2 = 0.79V0 +0.01N2 = 3.76Nm3 /Nm3干燃气VO2 = 0.21( 1)V0 = 0.16Nm3 /Nm3干燃气Vf
14、 =VRO2 +VH2O +VN2 +VO2 = 5.4Nm3 /Nm3干燃气32思考题（1）如何计算燃气燃烧的理论烟气量？（2）如何计算燃气燃烧的实际烟气量？33燃气的热值燃烧所需空气量燃烧产生烟气量本章小结燃气的燃烧计算基本概念：燃烧、热值、高热值、低热值、过剩空气系数、燃烧温度、理论烟气量、实际烟气量等；燃气热值的计算；理论空气需要量和实际空气需要量的计算；理论烟气量和实际烟气量的计算。34作业 已知燃气的容积成份CH491.5%C2H65.5%C3H81.6%CO20.3%H2S2%N20.1%ta=tg=20 。 求：(1)燃气的高热值，低热值；(2)燃烧所需理论空气量；(3)当1.0和1.2时，燃气完全燃烧所产生的烟气量。35
