3-吉大燃烧学-工程燃烧计算(ppt文档)
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工程燃烧计算.ppt
而1kg燃料中碳的含量是(Car/100 )kg, 故燃烧时所需的氧气量为：
22.4 Car 1.866 Car (m3 )
12 100
100
同样，根据反应式：
2H2 O2 2H2O
S O2 SO2
1kg燃料中所含的氢元素在完全燃烧时所需的氧气为：
22.4 Har 4 1.008 100
1.261(m3 / m3)
2、烟气量的计算
完 全
理论上：完全燃烧，烟气组分CO2 、 SO2、 H2O、N2
燃 烧 实际上：完全燃烧，烟气组分CO2 、 SO2、 H2O、N2、O2
1）固、液体燃料
（1）理论烟气量、烟气组成
取100kg收到基燃料为计算基准，其中各种成分的质量为：
Car，H ar，Oar，Nar，Sar，Aar，M ar
VCO2
V0 CO2
Car 12
22.4 (Bm3 100
/ kgfuel)
VSO2
V0 SO2
Sar 32
22.4 (Bm3 / kgfuel) 100
VH2O
V0 H2O
( Har 2
M ar 18
)
22.4 100
(Bm3
/ kgfuel)
VO2
VO02
V0 O2
固体和液体燃料含有大量碳和氢，虽然各种燃 料中所含碳和氢的百分比不同，但碳和氢的理论空 气量与发热量的比值几乎相同，也就是说，各种燃 料的理论空气量与发热量比值大致为常数。
根据发热量估算理论空气量的经验公式：
Vdaf(可燃基挥发分)>15%的烟煤或贫煤
燃烧理论基础ppt课件
微波燃烧
微波燃烧是一种新型的热工技术，利用微波电磁场与燃料 的相互作用产生热量，实现燃料的快速、高效燃烧。微波 燃烧具有低污染、高效率和节能等优点。
06
未来展望
清洁能源的发展
清洁能源
随着环境保护意识的提高，清洁能源的发展越来越受到重视。未来，化石燃料的使用将逐渐减少，取而代之的是 太阳能、风能、水能等可再生能源。
02
燃烧化学
燃烧反应方程
燃烧反应方程是表示燃烧过程中物质 变化和能量转换的数学表达式。它由 反应物和生成物的化学式及其相应的 反应系数组成，遵循质量守恒和能量 守恒定律。
燃烧反应方程可以用来表示燃料与氧 气或其他氧化剂反应生成二氧化碳、 水蒸气等产物的过程，如C + O2 → CO2 + H2O。
热工仪表
热工仪表用于监测和控制燃烧系统的运行状态，包括温度计、压力计、流量计、氧分析仪 等。这些仪表能够实时监测燃烧过程中的各种参数，如温度、压力、流量和含氧量等。
燃烧控制技术
01
空燃比控制
空燃比是燃料和空气的混合比例，合适的空燃比是保证燃烧效率和经济
性的关键。通过控制燃料和空气的流量，可以调节空燃比，使燃烧过程
燃烧温度
01
燃烧温度是指燃烧过程中火焰或 反应区的温度，它与燃料的种类 、空气的供给、燃烧方式等因素 有关。
02
燃烧温度的高低直接影响到燃烧 产物的组成和燃烧效率，过高或 过低的温度都不利于燃烧过程的 进行。
燃烧产物
燃烧产物是指燃料在燃烧过程中产生 的气体、烟尘和灰渣等物质，它们由 燃料中的可燃元素转化而来。
可持续发展的重要性
资源节约
可持续发展强调资源的合理利用和节约，通过提高能源利用效率和减少浪费，实现经济、 社会和环境的协调发展。
微波燃烧是一种新型的热工技术，利用微波电磁场与燃料 的相互作用产生热量，实现燃料的快速、高效燃烧。微波 燃烧具有低污染、高效率和节能等优点。
06
未来展望
清洁能源的发展
清洁能源
随着环境保护意识的提高，清洁能源的发展越来越受到重视。未来，化石燃料的使用将逐渐减少，取而代之的是 太阳能、风能、水能等可再生能源。
02
燃烧化学
燃烧反应方程
燃烧反应方程是表示燃烧过程中物质 变化和能量转换的数学表达式。它由 反应物和生成物的化学式及其相应的 反应系数组成，遵循质量守恒和能量 守恒定律。
燃烧反应方程可以用来表示燃料与氧 气或其他氧化剂反应生成二氧化碳、 水蒸气等产物的过程，如C + O2 → CO2 + H2O。
热工仪表
热工仪表用于监测和控制燃烧系统的运行状态，包括温度计、压力计、流量计、氧分析仪 等。这些仪表能够实时监测燃烧过程中的各种参数，如温度、压力、流量和含氧量等。
燃烧控制技术
01
空燃比控制
空燃比是燃料和空气的混合比例，合适的空燃比是保证燃烧效率和经济
性的关键。通过控制燃料和空气的流量，可以调节空燃比，使燃烧过程
燃烧温度
01
燃烧温度是指燃烧过程中火焰或 反应区的温度，它与燃料的种类 、空气的供给、燃烧方式等因素 有关。
02
燃烧温度的高低直接影响到燃烧 产物的组成和燃烧效率，过高或 过低的温度都不利于燃烧过程的 进行。
燃烧产物
燃烧产物是指燃料在燃烧过程中产生 的气体、烟尘和灰渣等物质，它们由 燃料中的可燃元素转化而来。
可持续发展的重要性
资源节约
可持续发展强调资源的合理利用和节约，通过提高能源利用效率和减少浪费，实现经济、 社会和环境的协调发展。
燃烧学基础知识培训PPT课件(2)
四、 烟气
（一）烟气的含义
烟气：由燃烧或热解作用产生的悬浮在大气中可 见的固体和（或）液体微粒总和。 （二）烟气的产生
不论是固态物质或是液态物质、气态物质在燃烧， 都要消耗空气中大量的氧，并产生大量炽热的氧气。
（三）烟气的危害性
1.毒害性 2.减光性 3.恐怖性
五、火焰、燃烧热和燃烧温度
（一）火焰
爆炸极限是评定可燃气体、蒸气或粉尘爆炸危险 性大小的主要依据。爆炸上、下限值之间的范围越大， 爆炸下限越低、爆炸上限越高，爆炸危险性就越大。
混合物的浓度低于下限或高于上限时，，既不能 发生爆炸也不能发生燃烧。
2.爆炸温度极限：可燃液体受热蒸发出的蒸气浓度 等于爆炸浓度极限时的温度范围。
液体的爆炸温度下限就是液体的闪点 。
（二）燃烧产物对火灾扑救工作的不利方面 1.妨碍灭火和被困人员行动 2.有引起人员中毒、窒息的危险 3.高温会使人员烫伤 4.成为火势发展蔓延的因素
第五节 影响火灾发展变化的主要因素
一、 热传播对火灾发展变化的影响
火灾的发生发展，始终伴随着热传播过程。热传 播是影响火灾发展的决定性因素。 （一）热传导
4.木材的燃烧产物 木材是一种化合物，主要由碳、氢、氧元素组成， 主要以纤维素分子形式存在。木材燃烧主要生成二氧 化碳、水蒸气、甲酸、乙酸、一氧化碳等产物，也会 申城可燃蒸气及颗粒。
三、 燃烧产物的毒性
燃烧产物有不少是毒害气体，往往会通过呼吸道 侵入或刺激眼结膜、皮肤黏膜使人中毒甚至死亡。
据统计，在火灾中死亡的人约80%是由于吸入毒 性气体中毒而致死的。一氧化碳是火灾中最危险的气 体。
二、 不同物质的燃烧产物
1.单质的燃烧产物 一般单质在空气中的燃烧产物为该单质元素的氧 化物。
《工程燃烧学》
成分体积，可依据燃料成分直接计算
实用文档
16
计算Vn.c产
忽略热分解引起Vn.c产的变化 将燃烧产物分为理论燃烧产物和剩余空气两
部分
Vn.c产 ＝V0.c产+(Ln-L0).c空 ＝V0.c产+(n-1)L0.c空
V0、L0根据燃料的成分计算
注意：右边c产是理论实燃用文档烧产物的比热 17
V0CO2、V0H2O、V0N2由燃料成分计算(如何计算？)
说明：此处忽略掉了S
实用文档
7
理论发热温度的计算
3、确定烟气比热c产，它强烈相关于温度t产
(1比热近似法) 查表3-3得到各温度下的c产值 (2内插值近似) 查表3-3得各温度下各气体成分
的c值
(3求解方程法) 认为各气体成分c值与温度成2
次级数关系，c＝A1＋A2t＋A3t2，通过查表得到各
系数
实用文档
8
比热近似法
产物整体比热近似值法(表3－3)
根据具体的燃料成分计算V0 ＝(VCO2＋VH2O＋VN2 ＋…) ，并根据表3-3确定c产
适用性：燃烧产物的平均比热受温度的影响不 显著，特别是空气作助燃剂
实用文档
9
比热近似法求解过程
影响理论燃烧温度的因素
燃料种类和发热量
主要取决于单位体积燃烧产物的热含量
考虑Qt理 低/V0Q ，低 比考QV 虑空 nQ低cQ 产 的燃 影响Q更分符合规律
空气消耗系数n
在n>=1的情况下，n值越大，理论燃烧温度越低。
因此在保证完全燃烧的情况下，尽量减小n
实用文档
18
影响理论燃烧温度的因素
实用文档
14
高温热分解
温 工度业Q 越炉分 高中，， 分只1 2 解考6 越 虑0 0 强 温V ； 度C O 压 ， 力 且1 越 只0 高 有8 0 ，大0 分于V 1解H 82 0较0度弱
实用文档
16
计算Vn.c产
忽略热分解引起Vn.c产的变化 将燃烧产物分为理论燃烧产物和剩余空气两
部分
Vn.c产 ＝V0.c产+(Ln-L0).c空 ＝V0.c产+(n-1)L0.c空
V0、L0根据燃料的成分计算
注意：右边c产是理论实燃用文档烧产物的比热 17
V0CO2、V0H2O、V0N2由燃料成分计算(如何计算？)
说明：此处忽略掉了S
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7
理论发热温度的计算
3、确定烟气比热c产，它强烈相关于温度t产
(1比热近似法) 查表3-3得到各温度下的c产值 (2内插值近似) 查表3-3得各温度下各气体成分
的c值
(3求解方程法) 认为各气体成分c值与温度成2
次级数关系，c＝A1＋A2t＋A3t2，通过查表得到各
系数
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8
比热近似法
产物整体比热近似值法(表3－3)
根据具体的燃料成分计算V0 ＝(VCO2＋VH2O＋VN2 ＋…) ，并根据表3-3确定c产
适用性：燃烧产物的平均比热受温度的影响不 显著，特别是空气作助燃剂
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9
比热近似法求解过程
影响理论燃烧温度的因素
燃料种类和发热量
主要取决于单位体积燃烧产物的热含量
考虑Qt理 低/V0Q ，低 比考QV 虑空 nQ低cQ 产 的燃 影响Q更分符合规律
空气消耗系数n
在n>=1的情况下，n值越大，理论燃烧温度越低。
因此在保证完全燃烧的情况下，尽量减小n
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影响理论燃烧温度的因素
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14
高温热分解
温 工度业Q 越炉分 高中，， 分只1 2 解考6 越 虑0 0 强 温V ； 度C O 压 ， 力 且1 越 只0 高 有8 0 ，大0 分于V 1解H 82 0较0度弱
《燃烧基础知识》ppt课件101页PPT
引火源
16
河南消防职业培训学校(漯河站） 2019/10/13
凡使物质开始燃烧的外部热源，统称为引火源 （也称着火源）。
引火源温度越高，越容易点燃可燃物质。
根据引起物质着火的能量来源不同，在生产生活 实践中点火源通常有明火、高温物体、化学热能、 机械热能、生物能、光能和核能等。
燃烧的充分条件
核爆炸是指由于原 子核裂变或聚变反 应，释放出核能所 形成的爆炸。如原 子弹、氢弹。 实际上，核爆炸也 属于化学爆炸的范 畴。
河南消防职业培训学校(漯河站） 2019/10/13
31
三种爆炸的区别：
（1）物理爆炸本身没有进行燃烧反应， 但它产生的冲击力可直接或间接的造成 火灾。 （2）化学爆炸能够直接造成火灾，具有 很大的破坏性，是消防工作中预防的重 点。 （3）核爆炸也属化学爆炸的范畴。
河南消防职业培训学校(漯河站） 2019/10/13
四、爆炸与爆炸极限
27
爆炸的狭义涵义：是指由于 物质急剧氧化或分解反应产 生温度、压力增加或者两者 同时增加的现象称为爆炸。
爆炸广义涵义是指物质从一 种状态迅速转变为另一种状 态，并在瞬间放出大量能量， 同时产生声响的现象。
爆炸的分类：
物理爆炸
4、相互作用
21
河南消防职业培训学校(漯河站） 2019/10/13
燃烧不仅必须具备必要条件和充分条件，而且还必须是燃烧条件互相 结合、互相作用，燃烧才会发生或持续。否则，燃烧也不会发生
第二节 燃烧类型
22
河南消防职业培训学校(漯河站） 2019/10/13
燃烧按其发生瞬间的特点不同，分为闪燃、 着火、自燃、爆炸四种类型。
河南消防职业培训学校(漯河站） 2019/10/13
《燃烧基础知识 》课件
燃烧原理
燃料和氧气在一定的温度下发生 化学反应，生成新的化合物并产 生能量。
燃料的种类
化石燃料
煤、石油和天然气是主要的化石燃料，它们广泛用于工业、交通和生活中。
生物质燃料
纤维素、木材和废弃物等属于生物质燃料，是可再生的燃料资源。
可再生能源
太阳能、水力能、风力能、地热能、生物质能等都是可再生能源，不会造成环境和资源的破 坏。
《燃烧基础知识 》PPT课件
燃烧是人类最重要的能源来源之一。本课程通过介绍燃烧的基本原理、过程、 应用及环保、安全等方面，使烧定义
燃烧是一种化学反应，通常是指 物质在氧气存在下放出能量，释 放出热和光的过程。
燃料
燃烧的物质称为燃料，可分为化 石燃料、生物质燃料及可再生能 源燃料。
燃气轮机
燃气轮机是一种以燃气为燃料 的发电机，具有高效率、低排 放的优点。
发电机组
燃料通过发电机组转化为电能， 成为人们生产生活不可缺少的 能源。
环保问题
1 燃烧的灰渣
燃烧产生的灰渣是固体废 弃物，可通过处理变成新 的可利用资源。
2 烟雾和废气处理
烟雾和废气中含有大量的 有害物质，需要经过处理 后才能排放。
燃烧的过程
1
燃烧三要素
燃料、氧气和引火源是燃烧必备的三个
燃烧反应的类型
2
要素。
燃烧反应可分为燃烧、氧化和还原反应
三种类型。
3
燃烧的热力学参数
温度、压力、焓、熵和自由能等都是燃 烧反应中重要的热力学参数。
燃烧的应用
火焰和燃气
火焰是燃烧反应的结果之一， 燃气是人们生活中最重要的燃 料之一。
内燃机
内燃机是现代交通工具的基本 动力装置，是燃烧技术的代表。
燃烧基础知识-ppt课件
综化上的所物述质，不一物定质都燃是烧能是够氧燃化烧反的应物，质而氧化反应不一定是燃烧，能被氧8
可燃物质的多数氧化反应不是直接进行的，而是经过一系列复杂的中 间反应阶段；不是氧化整个分子，而是氧化连锁反应中间产物——游 离基或原子。
可见，燃烧是一种极其复杂的化学反应，游离基的连锁反应是燃烧反 应的实质，光和热使燃烧过程中发生的物理现象。
如：汽油、柴油、煤油、酒精 。
气体可燃物
14
河南消防职业培训学校(漯河站） 2019/9/16
凡是在空气中能发生燃烧的气体，都称为可燃气 体。可燃气体在空气中需要与空气的混合比在一 定浓度范围内（即燃烧最低浓度），并还要一定 的温度（即着火温度）才能发生燃烧。
如：H2 CL2 CH4、 氢气 氯气 甲烷此外， 有些物质在通常情况下不燃烧。但在一定条件下 又可以燃烧。如：赤热的铁在纯氧中能发生剧烈 燃烧；赤热的铜能在纯氯气中发生剧烈燃烧；铁、 铝本身不燃，但把铁、铝粉碎成粉末，不但能燃 烧，而且在一定条件下还能发生爆炸。
3、一定的点火能量
20
河南消防职业培训学校(漯河站） 2019/9/16
可燃物发生燃烧，都有本身固有的最小点火能要求，达到一定的 强度才能引起可燃物着火。否则燃烧就不会发生。所需火源的强度， 取决于可燃物质的最小点火能（引燃温度），不同可燃物质燃烧所需 的引燃温度各不相同。汽油0.2mJ，乙醚0.19mJ。
河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站第二章燃烧基础知识主要内容
《工程燃烧学》课件
生物质燃烧技术
生物质成型燃料、生物质气化 等技术。
趋势展望
未来燃烧技术的发展将更加注 重环保、能效和智能化。
燃烧设备的能效与环保性能
能效评价
燃烧设备的能效主要通过热效率、燃烧效率 等指标进行评价。
能效改进措施
采用高效燃烧器、优化燃烧工况等措施提高 能效。
环保性能评价
主要通过污染物排放水平进行评价，如烟尘 、二氧化硫、氮氧化物等。
燃烧污染控制政策与标准
政策制定
政府制定相关政策，限制 燃烧污染物的排放，推动 清洁能源的发展。
标准制定
制定严格的燃烧污染物排 放标准，要求企业达标排 放，对不达标的企业进行 处罚。
监督与执行
政府相关部门对燃烧污染 控制进行监督和执法，确 保相关政策和标准得到有 效执行。
06
工程燃烧学的应用与发展
工程燃烧学在其他领域的应用
工业生产过程
在工业生产过程中，许多工艺流程涉及到燃 烧过程，如冶金、陶瓷、玻璃等行业的熔炼 、烧成过程。通过应用工程燃烧学原理，可 以提高产品质量和降低能耗。
航空航天领域
在航空航天领域，燃烧学原理的应用对于推 进系统的性能至关重要。火箭发动机、航空 燃气涡轮发动机等设备的优化设计都需要借
区域传播的速度。
火焰稳定性
03
火焰稳定性是指火焰在各种条件下都能保持稳定燃烧的能力，
包括燃料供应、气流速度、温度和压力等因素的影响。
03
燃料及其燃烧特性
燃料的种类与特性
燃料分类
根据来源和化学组成，燃料可分 为化石燃料、生物质燃料和核燃 料等。
特性描述
每种燃料有其独特的物理和化学 性质，如密度、热值、含硫量等 ，这些性质影响其燃烧特性和环 境影响。
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（3）硫在氧气中的完全燃烧反应 S+O2→SO2+294750kJ/kmols (32kg)S+(22.4m3)O2→(22.4m3)SO2 (1kg)S+(0.7m3)O2→(0.7m3)SO2
(3-3) (3-4)
3.1 燃烧过程的化学反应
（4）碳氢化合物CnHm在氧气中完全燃烧反应
3.1 燃烧过程的化学反应
燃料中可燃成分C、H、S与氧的化学反应与质量平 衡是进行工程燃烧计算的基础。
（1）碳在氧气中的燃烧反应计算式 完全燃烧时：
• C+O2→CO2+393546kJ/kmolc • (12kg)C+(22.4m3)O2→(22.4m3)CO2 • (1kg)C+(1.866m3)O2→(1.866m3)CO2 • 不完全燃烧时：
3.2 燃烧空气量的ห้องสมุดไป่ตู้算
3.2.2 实际空气量和过量空气系数
• 为了使燃料尽可能的完全燃烧，实际供给的空气量必然要多于 理论空气量，而超过理论空气量的那部分称为过量空气量。
• 实际空气量Vk与理论空气量V0之比称为过量空气系数：
Vk/ V0 = 或 β
(3-12)
• 实际空气量和过量空气量可用下两式计算： Vk =V0 Vg= Vk －V0 = V0 (－1)
V0= 0.0889Rar＋0.265Har-0.0333Oar
(3-9)
L0= 0.115Rar＋0.343Har-0.043Oar
(3-10)
• 对于气体燃料（设含H2、CO、H2S、CnHm、O2），应按其收到
基湿成分为基准进行计算：
V0=4.76[0.5H2s +0.5COs +1.5H2Ss +∑(n+m/4) CnHms -O2s]/100 (3-11) 式中 H2s、COs、H2Ss、CnHms、O2s 为气体燃料中各组分的湿成分体 积百分数，%。式（3-11）中V0是指不含水蒸气的干空气。 理论空气量仅取决于燃料成分，当燃料确定后其V0 为常数。
• 通常先求出1kg燃料完全燃烧所需的O2量，然后再 折算成空气量。
3.2 燃烧空气量的计算
如 1kg燃料中收到基碳含量为Car/100（kg），氢含量为Har/100 （kg），硫含 量为Sar/100 （kg）， Oar/100 （kg） • 则 1kg燃料完全燃烧所需的O2的体积量（m3）为：
• CnHm+(n+m/4) O2→n CO2+(m/2) H2O+Q
(3-5)
（5）若用空气作为氧化剂，则1mol的O2必然附带加入
0.79/0.21=3.76(mol)的N2（其它惰性气体忽略不计）。
• C+O2+3.76N2→CO2+3.76N2
(3-6)
低温时，N2不参与反应，在高温情况下，一部分N2会分 解，生成N原子，继而与O2或O原子反应生成NO和NO2, 但在工程计算时这部分影响不予考虑。
3.2 燃烧空气量的计算
3.2.1 理论空气量
• 1kg（或1m3）燃料完全燃烧时所需的最小空气量（ 燃烧产物烟气中氧气为零）称为理论空气需要量，简称 理论空气量。
• 理论空气量也就是从燃烧化学反应式出发，计算出 的1kg（或1m3）燃料所含可燃元素完全燃烧所需的空气 量。用容积V0表示，用质量L0表示。
第3章 工程燃烧计算
学习目的： • 掌握燃烧空气量的计算 • 掌握烟气量的计算 • 掌握燃烧温度的计算
3.1 燃烧过程的化学反应
• 如果燃料中所有的碳都氧化为CO2、所有的氢都氧化为H2O、 所有的硫都氧化为SO2，则这种燃烧称为完全燃烧，否则称为不完 全燃烧。 • 在工程燃烧计算中，一般按单位数量的燃料来考虑。单位数量 的燃料是指每千克或每标准立方米计量的燃料量，即固体和液体燃 料用1kg燃料计算，气体燃料用1m3（标况下）燃料计算。 • 工程燃烧计算所关心的是燃烧的宏观结果，不探索反应的内部 过程。
(3-13) (3-14)
3.2 燃烧空气量的计算
• 在燃烧设备中，对燃烧有重大影响的是炉膛出口处的过 量空气系数1“； • 1“的大小直接影响燃烧效率和热效率； • 1“过大会造成大的排烟热损失，使炉温降低，不利于燃 烧； • 1“过小会造成固体及气体不完全燃烧损失过大，且污染 物排放浓度高； • 对于气化炉，实际空气量小于理论空气量，用空气消耗 系数N表示实际空气量与理论空气量之比，即N=Vk/ V0。
式中， 1.293——干空气在标准状态（0℃,101.3kPa）下的密度，kg/m3.
3.2 燃烧空气量的计算
• 烟气分析中常将碳和硫的燃烧产物CO2和SO2的容积一起测定，记
为RO2，
• 可将碳和硫的完全燃烧反应式写成通式R＋O2→RO2，
• 其中Rar＝ Car＋0.375Sar，相当于1kg燃料中的当量碳量：
(3-1)
• 2C+O2→2CO+2110541kJ/kmolc • (24kg)C+(22.4m3)O2→(44.8m3)CO • (1kg)C+(0.933m3)O2→(1.866m3)CO
(3-2)
3.1 燃烧过程的化学反应
（2）氢在氧气中的完全燃烧反应 2H2+O2→2H2O+2241845kJ/kmolH2 (4kg) H2+(22.4m3)O2→(44.8m3) H2O (1kg) H2+(5.56m3)O2→(11.1m3) H2O
3.2 燃烧空气量的计算
3.2.3 漏风系数和空气平衡
对于负压运行的锅炉等热能设备，环境空气会通过不严密处
漏入炉内及烟道内，致使烟气中过量空气系数增加。
• 相对于1kg燃料，漏入的空气量V与理论空气量V0之比， 称为漏风系数，用表示：
=V/ V0
(3-15)
• 漏风使烟道内的过量空气系数沿烟气流程逐渐增大。从炉 膛出口开始，烟道内任意截面处的过量空气系数为：
VO2=(1.866Car＋5.56Har＋0.7Sar－0.7Oar)/100
• 1kg燃料燃烧所需的理论空气量体积数和质量数可按下式计算： • V0= VO2/0.21=0.0889Car＋0.265Har＋0.0333Sar－0.0333Oar [m3空气/kg燃料]
L0=1.293 V0= 0.115Car＋0.343Har＋0.043Sar－0.043Oar [ kg空气/kg燃料]
(3-3) (3-4)
3.1 燃烧过程的化学反应
（4）碳氢化合物CnHm在氧气中完全燃烧反应
3.1 燃烧过程的化学反应
燃料中可燃成分C、H、S与氧的化学反应与质量平 衡是进行工程燃烧计算的基础。
（1）碳在氧气中的燃烧反应计算式 完全燃烧时：
• C+O2→CO2+393546kJ/kmolc • (12kg)C+(22.4m3)O2→(22.4m3)CO2 • (1kg)C+(1.866m3)O2→(1.866m3)CO2 • 不完全燃烧时：
3.2 燃烧空气量的ห้องสมุดไป่ตู้算
3.2.2 实际空气量和过量空气系数
• 为了使燃料尽可能的完全燃烧，实际供给的空气量必然要多于 理论空气量，而超过理论空气量的那部分称为过量空气量。
• 实际空气量Vk与理论空气量V0之比称为过量空气系数：
Vk/ V0 = 或 β
(3-12)
• 实际空气量和过量空气量可用下两式计算： Vk =V0 Vg= Vk －V0 = V0 (－1)
V0= 0.0889Rar＋0.265Har-0.0333Oar
(3-9)
L0= 0.115Rar＋0.343Har-0.043Oar
(3-10)
• 对于气体燃料（设含H2、CO、H2S、CnHm、O2），应按其收到
基湿成分为基准进行计算：
V0=4.76[0.5H2s +0.5COs +1.5H2Ss +∑(n+m/4) CnHms -O2s]/100 (3-11) 式中 H2s、COs、H2Ss、CnHms、O2s 为气体燃料中各组分的湿成分体 积百分数，%。式（3-11）中V0是指不含水蒸气的干空气。 理论空气量仅取决于燃料成分，当燃料确定后其V0 为常数。
• 通常先求出1kg燃料完全燃烧所需的O2量，然后再 折算成空气量。
3.2 燃烧空气量的计算
如 1kg燃料中收到基碳含量为Car/100（kg），氢含量为Har/100 （kg），硫含 量为Sar/100 （kg）， Oar/100 （kg） • 则 1kg燃料完全燃烧所需的O2的体积量（m3）为：
• CnHm+(n+m/4) O2→n CO2+(m/2) H2O+Q
(3-5)
（5）若用空气作为氧化剂，则1mol的O2必然附带加入
0.79/0.21=3.76(mol)的N2（其它惰性气体忽略不计）。
• C+O2+3.76N2→CO2+3.76N2
(3-6)
低温时，N2不参与反应，在高温情况下，一部分N2会分 解，生成N原子，继而与O2或O原子反应生成NO和NO2, 但在工程计算时这部分影响不予考虑。
3.2 燃烧空气量的计算
3.2.1 理论空气量
• 1kg（或1m3）燃料完全燃烧时所需的最小空气量（ 燃烧产物烟气中氧气为零）称为理论空气需要量，简称 理论空气量。
• 理论空气量也就是从燃烧化学反应式出发，计算出 的1kg（或1m3）燃料所含可燃元素完全燃烧所需的空气 量。用容积V0表示，用质量L0表示。
第3章 工程燃烧计算
学习目的： • 掌握燃烧空气量的计算 • 掌握烟气量的计算 • 掌握燃烧温度的计算
3.1 燃烧过程的化学反应
• 如果燃料中所有的碳都氧化为CO2、所有的氢都氧化为H2O、 所有的硫都氧化为SO2，则这种燃烧称为完全燃烧，否则称为不完 全燃烧。 • 在工程燃烧计算中，一般按单位数量的燃料来考虑。单位数量 的燃料是指每千克或每标准立方米计量的燃料量，即固体和液体燃 料用1kg燃料计算，气体燃料用1m3（标况下）燃料计算。 • 工程燃烧计算所关心的是燃烧的宏观结果，不探索反应的内部 过程。
(3-13) (3-14)
3.2 燃烧空气量的计算
• 在燃烧设备中，对燃烧有重大影响的是炉膛出口处的过 量空气系数1“； • 1“的大小直接影响燃烧效率和热效率； • 1“过大会造成大的排烟热损失，使炉温降低，不利于燃 烧； • 1“过小会造成固体及气体不完全燃烧损失过大，且污染 物排放浓度高； • 对于气化炉，实际空气量小于理论空气量，用空气消耗 系数N表示实际空气量与理论空气量之比，即N=Vk/ V0。
式中， 1.293——干空气在标准状态（0℃,101.3kPa）下的密度，kg/m3.
3.2 燃烧空气量的计算
• 烟气分析中常将碳和硫的燃烧产物CO2和SO2的容积一起测定，记
为RO2，
• 可将碳和硫的完全燃烧反应式写成通式R＋O2→RO2，
• 其中Rar＝ Car＋0.375Sar，相当于1kg燃料中的当量碳量：
(3-1)
• 2C+O2→2CO+2110541kJ/kmolc • (24kg)C+(22.4m3)O2→(44.8m3)CO • (1kg)C+(0.933m3)O2→(1.866m3)CO
(3-2)
3.1 燃烧过程的化学反应
（2）氢在氧气中的完全燃烧反应 2H2+O2→2H2O+2241845kJ/kmolH2 (4kg) H2+(22.4m3)O2→(44.8m3) H2O (1kg) H2+(5.56m3)O2→(11.1m3) H2O
3.2 燃烧空气量的计算
3.2.3 漏风系数和空气平衡
对于负压运行的锅炉等热能设备，环境空气会通过不严密处
漏入炉内及烟道内，致使烟气中过量空气系数增加。
• 相对于1kg燃料，漏入的空气量V与理论空气量V0之比， 称为漏风系数，用表示：
=V/ V0
(3-15)
• 漏风使烟道内的过量空气系数沿烟气流程逐渐增大。从炉 膛出口开始，烟道内任意截面处的过量空气系数为：
VO2=(1.866Car＋5.56Har＋0.7Sar－0.7Oar)/100
• 1kg燃料燃烧所需的理论空气量体积数和质量数可按下式计算： • V0= VO2/0.21=0.0889Car＋0.265Har＋0.0333Sar－0.0333Oar [m3空气/kg燃料]
L0=1.293 V0= 0.115Car＋0.343Har＋0.043Sar－0.043Oar [ kg空气/kg燃料]