燃料与燃烧计算题

1燃料与燃烧计算题例1某厂使用高炉煤气和焦炉煤气的混合煤气，煤气温度为28℃，由化验室分析的煤气成分为CO2C2H4O2H2CH4CON2焦炉煤气3.12.90.457.925.49.01.3高炉煤气13.90.33.00.626.256.0求两种煤气的发热量和当焦炉煤气与高炉煤气按3:7混合时，混合煤气的成分和发热量。解:(1)查附表5的1米3干煤气吸收的水分重量g=31.1把干煤气换算成湿成分：CO湿2=1.31124.010010031%=99.103310%=2.98%同理，其余如下表：焦炉煤气高炉煤气CO2湿=9.103310%=2.99%%9.1031390=13.38%C2H4湿=%79.2%9.103290O2湿=%39.0%9.10340%29.0%9.10330H2湿=%75.55%9.1035790%89.2%9.103300CH4湿=%45.24%9.1032540%58.0%9.10360CO湿=%66.8%9.103900%22.25%9.1032620N2湿=%25.1%9.103130%92.53%9.10356002W=%72.3%9.1036.38%72.3%9.103386∑=100%∑=100%(2)计算发热量和成分焦炉煤气：Q低=30.28.66+25.855.75+85.524.45+1412.79=4184(kcal/m3)高炉煤气：Q低=30.225.22+25.82.89+85.50.59=886(kcal/m3)按焦比为3:7混合时，混合煤气量为，CO2湿=(0.32.99+0.713.38)%=10.26%C2H4湿=0.32.79=0.84%O2湿=(0.30.39+0.70.29)%=0.32%H2湿=(0.355.75+0.72.89)%=18.75CH4湿=(0.324.45+0.70.587)%=7.74%CO湿=(0.38.66+0.725.22)%=20.25N2湿=(0.33.66+0.7540)%=38.12%H2O=3.72%混合煤气的发热量为:Q低=0.34148+0.7886=1875(kcal/m3)例2某厂采用焦炉煤气和高炉煤气的混合煤气，煤气成分同(例1)。该炉子的热负荷为60106kcal/h。试计算(1)每小时供应给炉子多少立方米煤气？(2)为保证完全燃烧，若要求空气消耗系数n=1.05，每小时应供应多少立方米空气？(3)废气量为多少？解：由前述例题，已知该煤气的成分和发热量，则：(1)每小时应供给炉子的煤气量为3B=187510606=3200(m3/h)(2)该煤气燃烧的理论空气需要量，按式(4-8)为：Lo=(25.20+275.18+27.74+30.84-0.30)10076.4=1.77(m3/m3)n=1.05时的实际空气消耗量Lo=nLo=1.051.77=1.86(m3/m3)则每小时供给炉子的空气量为L=1.863200=5952(m3/h)(3)该煤气的理论废气生成量，按（4-18）为Lo=(20.25+18.75+37.74+40.84+10.26+38.12+3.72)1.771001+10079=2.57(m3/m3)n=1.05时Vn=2.66(m3/m3)则实际废气生成量为V=2.663200=8512(m3/h)例3已知某烟煤成分为C燃=85.32%；H燃=4.56%；O燃=4.07%；N燃=1.08%；S燃=4.25%；A干=7.78%；W用=3.0%；求：燃料发热量；理论空气需要量；燃烧产物生成量；成分；重度和燃料发热温度(空气中水分可忽略不计)解：首先将题给的燃料成分换算成供用成分：%75.797.078.7100310078.7A用%32.768945.032.8510055.7310032.85C用%08.48945.056.4H用%64.38945.007.4O用%61.18945.008.1N用%80.38945.025.4S用4%0.3W用∑=100.0%然后分别计算个指标如下：(1)燃料发热量按门捷列夫公式计算Q高=8176.32+3004.08-26(3.64-3.800=7410(kcal/kg)Q低=7410-6(3+4.089)=7172(kcal/kg)(2)理论空气需要量按式(4-5a)L=(8.8976.32+26.674.08+3.333.8-3.333.64)/100=7.88(kcal/kg)(3)理论燃料产物生成量1kg燃料的燃烧产物中各成分的量为43.11004.221232.762VCO03.01004.22328.32VSO5.01004.22180.31004.22208.42VOH25.688.7100791004.222861.12VN干燃烧产物生成量71.725.603.043.1V2220VVVNSOCO干(m3/kg)湿（总）燃料产物生成量21.85.071.7V200VVOH干(m3/kg)(4)理论燃烧产物的成分与重度成份:%42.17%10021.843.102'2VVCOCO%37.0%10021.803.0'2SO%09.6%10021.85.0'2OH5%12.76%10021.825.6'2N∑=100%重度可按(4-21)式计算γ=1004.222.762809.61837.06446.1744=1.35(kg/m3)(5)燃料发热温度可用以下几种方法计算内插值近似法每m3干燃烧产物的初始热含量93271.771720干低VQP(kcal/m3)P值与表6-1资料符合。每m3湿产物的初始热含量87521.871720VQRi低(kcal/m3)据资料估计烟煤的发热温度在2100℃，故先假设t‘=2100℃此时燃烧产物热含量为(按附表7)iCO2=0.17420.58182100=212.8iSO2=0.00370.58182100=4.5iH2O=0.06090.47352100=60.6iN2=0.76120.35572100=568.6I″=846.5（千卡/米3）因i’i0，故在架设t″=2200℃，此时iCO2=0.17420.58482200=212.8iSO2=0.00370.58482200=4.8iH2O=0.06090.47792200=64.06iN2=0.76120.35712200=598.0I″=890.9i″i0按内插值法式(5-7)得t热=216421001005.8469.8905.846875℃按近似方程计算根据表5-1，可得∑ViA3i=(1.435.067+0.50.719+6.250.51)10-8=7.9210-8∑ViA2i=(1.4318.4+0.57.141+6.253.6)10-5=52.3810-5∑ViA1i=(1.430.3961+0.50.3517+6.250.3023)=263.1610-2Vso2可忽略不计。代入式5-6，即7.9210-8t3热-52.3810t2热-263.1610t热-7172=0解该方程，可得t热=2187℃按比热近似法计算如表5-2，估计烟煤的燃料发热温度为2100℃左右，则其燃烧产物的比热为0.40，故t热=40.021.87172=2184℃例4某连续加热炉采用重油作燃料，已知重油的成分为：C=85.0%;H=11.3%;O=0.9%;N=0.5%;S=0.2%;A=0.1%;W=2.0%;为了降低重油的粘度，燃烧前将重油加热至90℃。烧嘴用空气作雾化剂，空气消耗系数n=1.2，空气不预热，空气中水蒸汽饱和温度为20℃，求该条件下的重油理论燃烧，温度，并估计实际可能达到的炉温(设炉温系数为0.74)。如果将空气预热至400℃，理论燃烧温度将达到多高？解：(1)先计算重油燃烧时的空气消耗量，燃烧产物生成和有关燃烧产物的成分。不估计空气中的水分时，理论空气量为：L0=10019.02.03.1180.853821.0429.11=10.5(m3/kg)7当空气温度为20℃时，饱和蒸汽量为g=19g/m3，则估计到空气的水分，且n=1.2时的实际空气需要量为：Ln=1.210.5+0.00124191.210.5=12.9(m3/kg)燃烧产物生成量V0=5.10100791004.22285.0180.223.11322.01285=11.18(m3/kg)Vn=V0+(Ln-L0)=11.8+(12.9-10.5)=13.58(m3/kg)燃烧产物中CO2及H2O的成分：58.11004.22120.852VCO(m3/kg)VOH2=59.19.1200124.0191004.22180.223.11(m3/kg)CO2′=%6.11%10058.1358.1H2O′=%7.11%10058.1359.1(2)重油的发热量。Q低=4.187[8185.0+24611.3-26(0.9-0.2)-60.2]=40340(kJ/kg)(3)重油预热带入的物理热。重油的比热在90℃下为：CR=1.738+0.002590=1.963(kJ/kg℃)则重油预热带入的物理热为：Q燃=1.96390=177(kJ/kg)可见，这项热量很小，所以简化计算时，可忽略不计。8(4)空气预热带入的物理热。空气不预热时其物理热可忽略不计。若将空气预热至400℃，则带入的物理热为：Q空=[(1.210.51.3302)+(0.00124191.210.51.5592)]400=6889(kJ/kg)(5)空气不预热时的理论燃烧温度和炉温。估计理论燃烧温度在1800℃左右，取C产=1.67，C空=1.51，按式计算，并在此忽略热分解的热量，则t理=181751.1)5.109.12(67.118.1117740340(℃)计算温度与假设相符，即取C产和C空及假设Q分=0当。在这种情况下，如炉温系数为0.74，则实际炉温可达到t炉=18170.74=1345(℃)这一炉温对于一般的钢坯加热炉是足够的。即采用重油时空气不预热炉温也可达到要求。(6)空气预热到400℃时的理论燃烧温度。估计此时理论燃烧温度将达到2000℃以上，为了计算热分解的影响，先计算不估计热分解时的t’理，取C产=1.67，C空=1.51，得：t’理=212651.1)5.109.12(67.118.11177688940340(℃)在不估计热分解的条件下，温度为2118℃，则估计热分解时的温度约为2000℃所以，可在2000℃下求热分解的热量。已知燃烧产物中CO2和H2O的分压分别为0.116和0.117，其分解度为：fCO2=11.8%和fOH2=4.0%，则分解热分别为：QCO2分=1260011.613.5811.810-4=2342(kJ/kg)9QOH2分=1080011.713.584.010-4=686(kJ/kg)Q分=2342+686=3028(kJ/kg)t理=199151.1)5.109.12(67.118.113028177688940340(℃)可见，空气预热后，使理论燃烧温度提高174℃，如果其他条件不变，炉温也将随之提高。如果炉温不需要提高，就可减少每小时供入炉内的燃料量。这样预热空气便达到了节约燃料的目的。例5某敞焰无氧化加热炉，采用焦炉煤气加热，空气消耗系数为0.5，已炉气实际温度控制在1300℃。焦炉煤气成分(%)为: