固体燃料理论燃烧温度计算
固体燃料理论燃烧温度计算程序
谷胜军 123911007
一、 固体燃料理论燃烧温度计算的数学方法
理论燃烧温度计算公式：
空
产分
燃空低理）（c c 0n 0L L V Q Q Q Q t -+-++=
其中，
低Q 为燃料的低位发热量； 空Q 为空气带入的物理热； 燃Q 为燃料带入的物理热；
分Q 为燃烧产物中某些气体在高温下热分解反应消耗的热量；
0V 为理论燃烧产物生成量；
产c 为产物的平均比热； n L 为实际空气消耗量；
0L 为理论空气需要量； 空c 为空气的比热。
燃料低位发热量计算公式：
]6262624681[187.4W S O H C Q -+-+=低
空气带入物理热计算公式：
空空空t n ??=c L Q
实际空气消耗量计算公式：
0n n g 00124.01L L ?+=）（
其中，g 为1立方米干气体中水分含量。
2010)33.333.367.2689.8(-?-++=O S H C L
燃料带入的物理热计算公式：
燃燃燃t c ?=Q
理论燃烧产物生成量计算公式：
0079.0)28
1823212(224.0L N
W H S C V +++++=
分解热：
未未分)(f 10800)(f 126002222O H O H CO CO V V Q ?+?=
其中，2f CO 、O H 2f 分别为二氧化碳和水的分解度，未)(2CO V 、未)(2O H V 分别为燃烧产物中未分解的二氧化碳和水的体积。由于分解的二氧化碳和水很少，故未)(2CO V 、未)(2O H V 按完全燃烧产物计算：
12
224
.0)(22C
V V CO CO ==未 n gL 00124.0)18
2(
224.0)(22++==W
H V V O H O H 未 二、固体理论燃烧温度计算程序
图1 程序界面
Option Explicit
Private Sub cmdExit_Click() End End Sub
Private Sub cmdJisuan_Click() Dim sQd As Single
Dim sC As Single
Dim sH As Single
Dim sO As Single
Dim sS As Single
Dim sN As Single
Dim sW As Single
sC = txtC.Text
sH = txtH.Text
sO = txtO.Text
sS = txtS.Text
sN = txtN.Text
sW = txtW.Text
sQd = 4.187 * (81 * sC + 246 * sH - 26 * sO + 26 * sS - 5 * sW)
Dim sQk As Single
Dim sLn As Single
Dim sTk As Single
Dim sCk As Single
Dim sG As Single
Dim sL0 As Single
Dim sNn As Single
sN = txtAirxs.Text
sG = txtAirwater.Text
sL0 = 0.01 * (8.89 * sC + 26.67 * sH + 3.33 * sS + 3.33 * sO) sLn = sNn * sL0 * (1 + 0.00124 * sG)
If txtZrairtem.Text >= 0 And txtZrairtem.Text <= 400 Then sCk = 1.3
ElseIf txtZrairtem.Text > 400 And txtZrairtem.Text <= 700 Then sCk = 1.34
ElseIf txtZrairtem.Text > 700 And txtZrairtem.Text <= 1000 Then sCk = 1.38
ElseIf txtZrairtem.Text > 1000 And txtZrairtem.Text <= 1200 Then sCk = 1.42
ElseIf txtZrairtem.Text > 1200 And txtZrairtem.Text <= 1800 Then
sCk = 1.47
ElseIf txtZrairtem.Text > 1800 And txtZrairtem.Text <= 2100 Then sCk = 1.51
End If
sQk = sLn * sCk * sTk
Dim sCr As Single
Dim sTr As Single
Dim sQr As Single
sCr = txtRlbr.Text
sTr = txtRltem.Text
sQr = sCr * sTr
Dim sQf As Single
Dim sVco2 As Single
Dim sVh2o As Single
Dim sFco2 As Single
Dim sFh2o As Single
sFco2 = txtCo2f.Text
sFh2o = txtH2of.Text
sVco2 = 0.224 * sC / 12
sVh2o = 0.224 * (0.5 * sH + sW / 18) + 0.00124 * sG * sLn
sQf = 12600 * sFco2 * sVco2 + 10500 * sFh2o * sVh2o
Dim sV0 As Single
sV0 = 0.244 * (sC / 12 + sS / 32 + sH / 2 + sW / 18 + sN / 28) + 0.79 * sL0 Dim sCc As Single
Dim sCkc As Single
If cmbRlzl.ListIndex = 0 Or cmbRlzl.ListIndex = 1 Then
If cmbLlrstem.ListIndex = 0 Then
sCc = 1.38
sCkc = 1.3
ElseIf cmbLlrstem.ListIndex = 1 Then
sCc = 1.42
ElseIf cmbLlrstem.ListIndex = 2 Then
sCc = 1.47
sCkc = 1.34
ElseIf cmbLlrstem.ListIndex = 3 Then
sCc = 1.51
sCkc = 1.38
ElseIf cmbLlrstem.ListIndex = 4 Then
sCc = 1.55
sCkc = 1.42
ElseIf cmbLlrstem.ListIndex = 5 Then
sCc = 1.59
sCkc = 1.47
ElseIf cmbLlrstem.ListIndex = 6 Then
sCc = 1.63
sCkc = 1.47
ElseIf cmbLlrstem.ListIndex = 7 Then
sCc = 1.67
sCkc = 1.51
End If
ElseIf cmbRlzl.ListIndex = 2 Or cmbRlzl.ListIndex = 3 Then If cmbLlrstem.ListIndex = 0 Then
sCc = 1.42
sCkc = 1.3
ElseIf cmbLlrstem.ListIndex = 1 Then
sCc = 1.47
sCkc = 1.3
ElseIf cmbLlrstem.ListIndex = 2 Then
sCc = 1.51
sCkc = 1.34
ElseIf cmbLlrstem.ListIndex = 3 Then
sCc = 1.55
sCkc = 1.38
ElseIf cmbLlrstem.ListIndex = 4 Then
sCkc = 1.42
ElseIf cmbLlrstem.ListIndex = 5 Then
sCc = 1.63
sCkc = 1.47
ElseIf cmbLlrstem.ListIndex = 6 Then
sCc = 1.67
sCkc = 1.47
ElseIf cmbLlrstem.ListIndex = 7 Then
sCc = 1.72
sCkc = 1.51
End If
End If
txtJsllrstem.Text = (sQd + sQk + sQr - sQf) / (sV0 * sCc + (sLn - sL0) * sCkc) End Sub
Private Sub cmdReset_Click()
cmbRlzl.Text = "请选泽燃料种类…"
txtC.Text = ""
txtH.Text = ""
txtO.Text = ""
txtS.Text = ""
txtN.Text = ""
txtW.Text = ""
txtRlbr.Text = ""
txtRltem.Text = ""
txtZrairtem.Text = ""
txtAirwater.Text = ""
txtAirxs.Text = ""
cmbLlrstem.Text = "估计理论燃烧温度…"
txtCo2f.Text = ""
txtH2of.Text = ""
txtJsllrstem.Text = ""
End Sub
燃料燃烧及热平衡计算参考
燃料燃烧及热平衡计算参考 3.1 城市煤气的燃料计算 3.1.1 燃料成分 表2.2 城市煤气成分（%）[2] 成分 CO 2 CO CH 4 C 2H 6 H 2 O 2 N 2 合计 含量 10 5 22 5 46 2 10 100 3.1.2 城市煤气燃烧的计算 1、助燃空气消耗量[2] （1）理论空气需要量 Lo=21O O 0.5H H 3.5C CH 20.5CO 2 2624-++?+ Nm 3/Nm 3 (3.1) (3.1)式中：CO 、CH 4 、 C 2H 6 、 H 2 、 O 2——每100Nm 3湿气体燃料中各成分的体积含量（Nm 3）。则 Lo=21 2465.055.322255.0-?+?+?+? = 4.143 Nm 3/Nm 3 （2）实际空气需要量 L n =nL 0, Nm 3/Nm 3 (3.2) (1.2)式中：n ——空气消耗系数，气体燃料通常n=1.05 1.1 现在n 取1.05，则 L n =1.05×4.143=4.35 Nm 3/Nm 3 （3）实际湿空气需要量 L n 湿 =（1+0.00124 2H O g 干） L n ， Nm 3/Nm 3 （3.3） 则 L n 湿=（1+0.00124×18.9）×4.35=4.452 Nm 3/Nm 3 2、天然气燃烧产物生成量 （1）燃烧产物中单一成分生成量 CO)H 2C CH (CO 0.01 V 6242CO 2+++?=’
(3.4) 2 O V 0.21(=?′0n-1)L (3.5) 2 2n N V (N 79L )0.01=+?′ (3.6) )L 0.124g H H 3C (2CH 0.01V n 干 O H 2624O H 22+++?= (3.7) 式中CO 、CH 4 、 C 2H 6 、 H 2 ——每100Nm 3湿气体燃料中各成分的体积含量。 则 0.475)5222(100.01V 2CO =+?++?= Nm 3/Nm 3 4.4131)(1.050.21V 2O ?-?==0.046 Nm 3/Nm 3 01.0)35.47910(V 2N ??+==3.54 Nm 3/Nm 3 4.35)18.90.124465322(20.01V O H 2??++?+??==1.152 Nm 3/Nm 3 （2）燃烧产物总生成量 实际燃烧产物量 V n = V CO2+V O2+V N2+V H2O Nm 3/Nm 3 (3.8) 则 V n =0.47+0.046+3.54+1.152=5.208 Nm 3/Nm 3 理论燃烧产物量 V 0=V n -（n -1）L O (3.9) V 0=5.208-（1.05-1）×4.143=5.0 Nm 3/Nm 3 (3) 燃料燃烧产物成分[2] %100V V CO n CO 22?= (3.10) %100V V O n O 22?= (3.11) %100V V N n N 22?= (3.12) 100%V V O H n O H 22?= (3.13)
燃烧理论知识点
CH1 1.何谓燃烧？燃烧是一种急速、剧烈的发光发热的氧化反应过程。 2. 化合物的标准生成焓: 化合物的构成元素在标准状态下（25oC，0.1MPa）定温—定容或者定温定压；经化合反应生成一个mol的该化合物的焓的增量（kJ/mol）。 所有元素在标准状态下的标准生成焓均为零。 3. 反应焓: 在定温-定容或定温-定压条件下，反应物与产物之间的焓差，为该反应物的反应焓（kJ）。 4. 反应焓的计算 ?? 5. 燃烧焓: 单位质量的燃料（不包括氧化剂）在定温—定容或定温—定压条件下，燃烧反应时的反应焓之值（kJ/kg）。 6.燃料热值: 燃料热值有高热值与低热值之分，相差一个燃烧产物中的水的气化潜热。 7.化学反应速度、正向反应速度、逆向反应速度、反应速度常数 ?? 8.平衡常数的三种表达方式和相互间的关系 ?? 按浓度定义的反应平衡常数,以分压定义的反应平衡常数,以体积百分比定义的平衡常数?? 平衡常数越大，反应进行得越彻底 9.反应度λ: 表示系统达到平衡时反应物能有效变为产物的程度 反应式: aA+bB→（1-λ）*（aA+bB）+λ（cC+dD） 10. Gibbs函数的定义: 自由焓，为状态参数。g=h-Ts 11. Helmholtz函数自由能f f=u-Ts 12.焓与生成焓仅是温度的单一函数，而自由焓与P、T有关。 13.标准反应自由焓 14.平衡常数kp与反应自由焓的关系 15.过量空气系数: 燃烧1kg燃料，实际提供空气量/ 理论所需空气量。 16.当量比(φ) C－实际浓度，Cst－理论浓度 17.浓度（燃空比）: 一定体积混合气中的燃料重量/ 空气重量 18. 化学计量浓度时的浓度时的浓度 19. 绝热燃烧火焰温度的求解方法，尤其是考虑化学平衡时的计算方法 首先分别根据平衡常数kp和能量守恒方程得到反应度λ和绝热火焰温度Tf 的关系，然后采用迭代法计算得到Tf 。 20.绝热燃烧火焰温度计算程序及数据处理 CH2 1. 化学反应动力学是研究化学反应机理和化学反应速率的科学。 2. 燃烧机理研究的核心问题有：燃烧的反应机构、反应速度、反应程度、燃烧产物的生成机理等 3.净反应速度: 消耗速度与生成速度的代数和。 4.反应级数n: 一般碳氢燃料n=1.7~2.2≈2
燃料与燃烧第二版习题答案
《燃料与燃烧》习题解 （仅供参考） 第一篇 燃料概论 1. 某种煤的工业分析为：M ar =3.84, A d =10.35, V daf =41.02, 试计算它的收到基、干燥基、干燥无灰基的工业分析组成。 解：干燥无灰基的计算：0 2.41=daf V 98.58100=-=daf daf V Fc ; 收到基的计算 ar ar ar ar V M A FC ---=100 36.35100 100=--? =ar ar daf ar A M V V A ar = 9.95 FC ar = 50.85 干燥基的计算： 35.10=d A V d = 36.77; 88.52100=--=d d d A V FC 2. 某种烟煤成分为： C daf =83.21 H daf =5.87 O daf =5.22 N daf =1.90 A d =8.68 M ar =4.0; 试计算各基准下的化学组成。 解：干燥无灰基：80.3100=----=daf daf daf daf daf N O H C S 收到基： 33.8100 100=-? =ar d ar M A A 95.72100 100=--?=ar ar daf ar M A C C H ar =5.15 O ar =4.58 N ar =1.67 S ar =3.33 M ar =4.0 干燥基： 68.8=d A 99.75100 100=-? =d daf d A C C 36.5913.0=?=daf d H H
77.4913.0=?=daf d O O N d = N daf ×0.913 =1.74 47.3913.0=?=daf d S S 干燥无灰基：C daf =83.21 H daf =5.87 O daf =5.22 N daf =1.90 S daf =3.80 3. 人工煤气收到基组成如下： 计算干煤气的组成、密度、高热值和低热值； 解：干煤气中： H 2，d = 48.0×[100/（100-2.4）]=49.18 CO ，d = 19.3×1.025=19.77 CH 4，d = 13.31 O 2，d = 0.82 N 2，d = 12.30 CO 2，d = 4.61 ρ＝M 干/22.4＝(2×49.18%+28×19.77%+16×13.31%+32×0.82%+28× 12.30%+44×4.61%)/22.4 ＝ 0.643 kg/m 3 Q 高 ＝4.187×（3020×0.1977+3050×0.4918+9500×0.1331） ＝14.07×103 kJ/m 3＝ 14.07 MJ/ m 3 Q 低 ＝4.187×（3020×0.1977+2570×0.4918+8530×0.1331） ＝12.55×103 kJ/m 3＝ 12.55 MJ/ m 3 第二篇 燃烧反应计算 第四章 空气需要量和燃烧产物生成量 5. 已知某烟煤成分为（%）：C daf —83.21,H daf —5.87, O daf —5.22, N daf —1.90, S daf —3.8, A d —8.68, W ar —4.0, 试求： （1） 理论空气需要量L 0（m 3/kg ）； （2） 理论燃烧产物生成量V 0（m 3/kg ）; （3） 如某加热炉用该煤加热，热负荷为17×103kW ，要求空气消耗系数 n=1.35，求每小时供风量，烟气生成量及烟气成分。 解：（1）将该煤的各成分换算成应用成分： % 33.8100 4 100%68.8100100%=-?=-? =ar d ar W A A
碳燃烧绝热火焰温度计算
1.求绝热火焰温度：1,25,0022===+αC T CO O C （1）不考虑二氧化碳在高温下的分解 （2）考虑分解 解：（1）222276.376.3N CO N O C +=++ 0)(76.3)(0,0,0,22222=-?+-+?N T N co T co co f H H H H H 000,,,2222276.3N co co f T N T co H H H H H ++?-=+ 代入数据，mol J H mol J H mol J H N co co f /8670/9346/3935220 00,2 22==-=?、、 得 2.43548576.3,,22=+T N T co H H 取不同温度T ，查表可得到不同温度下的焓值，比较大小得到绝热火焰温度 T/K 2co H 2N H 2276.3N co H H + 2000 100811.2 64808.5 344491.16 2500 131278.2 82965.7 443226.60 2300 119022.2 75664.0 403518.84 2400 125139.6 79309.1 423341.86 2450 128208.9 81137.4 433285.52 2460 128822.8 81503.1 435276.30 通过以上表格可知，当温度T=2460K 时，两者焓值比较接近，因此可以认为绝热火焰温度为T=2460K 。 （2）考虑二氧化碳的离解度为ε，则有燃烧方程 2222276.32 )1(76.3N O CO CO N O C +++-=++ε εε 摩尔分数 εε5.076.412+-=co x 、εε5.076.4+=co x 、ε ε 5.07 6.45.02+=o x 平衡常数ε ε εε+-= ?= 52.912/12 2 o co co p x x x K 利用平衡常数与温度的关系，计算不同离解度下对应的绝热温度，如下表 ε T/K 0.01 1846 0.03 2094 0.05 2136 0.07 2206 0.08 2240 0.1 2296 0.12 2341
理论燃烧温度和炉热指数模型1
理论燃烧温度和炉热指数计算模型 一．理论燃烧温度: 理论燃烧温度：2222 ()CO N CO N H H Q Q Q Q Q t C V V C V ?++--= ++?风分碳燃水理 回旋区鼓风深度：65.0*00012.0+=E r …………………………………………………………………………………………………………………………. Q 碳：碳素燃烧生成CO 放出的热量（9791/kJ kg ） Q C t V =???风风风风（鼓风带入的热量） t ?风：风量的温度 V 风=风量/风口数 2H O C C C =?+?风干风干风量含水量 总风量总风量 2 1.5620.000209H O C t =+(空气(干风)的比热容) 1.2640.000092C t =+干风(2H O 气的比热容) Q 燃：燃料带入的物理热（忽略） Q 水：10806m ?水( kJ ，水蒸气水煤气反应所消耗的热量) m 水：风量中的水份量，加湿量和喷煤中的水份量之和 Q C m C m =?+?分重油重油煤粉煤粉（kJ ，喷吹燃料分解热） C 重油：重油的分解热（1880/kJ kg ） C 煤粉：煤粉的分解热（1880/kJ kg ）
2222 ()*CO N CO N H H C V V C V ?++ 在风口，燃烧后的气体成分主要为：CO ，2H ，2N ； 933.02?=CO V 2 1.2640.000092CO N C t ?=+ 2 1.260.000084H C t =+ 002 *21.0*)*29.021.0(]*)21.0()1(*79.0[*933.0V a V V a V N ）（风-++---= ?? 分子少V 风 02 *21.0*29.021.0*)(*933.02.11*21.0**29.021.0**933.0V a V M H V a V V V H ）（）（）（）（风风风-++?+-++=??? 002 *21.0*29.021.0*)(*933.02.11*21.0**29.021.0)0(**933.0V a V M H V a V V V V H ）（）（）（）（风风风-++?+-++-=??? (修改分子) 0202*21.0*29.021.0*))0(*18/2)((*933.02.11*21.0**29.021.0)0(**933.0V a V M H H V a V V V V H ）（）（）（）（风风风-+++?+ -++-=???加上煤中水的含量 0V ：富氧量，m3/h )(H ：煤粉中H 元素含氢量% )(2O H ：煤粉中水含量% 通常按照1%计算 0M ：-喷煤量，t/h ? ：鼓风湿度，% a ：氧气纯度，%
燃烧与爆炸理论及分析
目录 燃烧与爆炸理论及分析 (2) 1. 引言 (2) 2. 可燃物的种类及热特性 (2) 2.1 可燃物的种类 (2) 2.2可燃物的热特性 (3) 3. 燃烧理论 (6) 3.1 燃烧的条件 (6) 3.2 着火形式 (6) 3.3 着火理论 (7) 3.4灭火分析 (14) 4. 爆炸理论 (18) 4.1 爆炸种类及影响 (18) 4.2 化学爆炸的条件 (21) 4.3 防控技术 (23) 5. 结论 (24) 1
燃烧与爆炸理论及分析 摘要：本文主要叙述了当前主要的燃烧及爆炸理论。首先介绍了燃烧条件、着火形式以及具体的燃烧理论，然后对四种燃烧理论分别进行了灭火分析。然后阐述了爆炸的种类、爆炸条件过程及防控技术。最后对本文的内容作了总结，并且通过分析提出自己的观点。 关键词：燃烧理论；爆炸理论；防控技术。 1. 引言 火灾是一种特殊形式的燃烧现象。爆炸（化学）是一种快速的燃烧，为了科学合理地预防控制火灾及爆炸（化学），应当对燃烧的基本理论有一定的了解。燃烧是可燃物与氧化剂之间发生的剧烈的化学反应，要使它们发生化学反应需要提供一定的外加能量，反应的结果则会放出大量的热能。燃烧前后的物质与能量变化可以要据物质与能量守恒定律确定。 2. 可燃物的种类及热特性 2.1 可燃物的种类 可燃物是多种多样的。按照形态，可分为气态、液态和固态可燃物，氢气(H2)、一氧化碳(CO)等为常见的可燃气体，汽油、酒精等为常见的可燃液体，煤、高分子聚合物等为常见的可燃固体。可燃物之所以能够燃烧是因为它包含有一定的可燃元素。主要是碳(C)、氢(H)、硫(S)、磷(P)等。碳是大多数可燃物的主要可燃成分，它的多少基本上决定了可燃物发热量的大小。碳的发热量为 3.35×107J/kg，氢的发热量为1.42×108J/kg，是碳的4 倍多。了解可燃元素及由其构成的各类可燃化合物的燃烧特性可定量计算燃烧过程中的物质转换和能量转换。有些元素发生燃烧后可以生成完全燃烧产物，也可生成不完全燃烧产物，不完全 2
燃料燃烧计算例题
计算： 一、已知某烟煤的应用基成分为（%）：C y —74.31,H y —4.47, O y —4.36, N y —1.78, S y —2.75, A y —8.33, W y —4.0,煤的低位热值为：29.53（MJ/kg ） 试求： 1、理论空气需要量L 0（Nm3/kg ）和理论烟气量V 0（Nm3/kg ）; 2、如某加热炉用该煤加热，热负荷为17×103 kW ，过剩空气系数n=1.35，求该加热炉每小时的供风量，每小时的烟气生成量以及烟气的成分比例。 解：（1） 计算理论空气需要量L 0和理论烟气量V 0： () kg Nm O S H C L /74.701.036.475.247.4831.743821.0429.11100 1 83821.0429.1130=??? ? ??-+?+???= ? ??? ??-+?+??= () kg Nm L N W H S C V /08.874.779.0224.02878.1184247.43275.2100 31.74100791004.2228182321230 0=?+???? ??++++=+???? ??++++= （2）加热炉每小时所需煤量为： h kg Q m /10073.2295303600 101736001017333?=??=??=低 每小时的烟气生成总量： ()) /(10237.274.7)135.1(08.82073])1[3400h Nm L n V m V m V n tol ?=?-+?=-+?=?=（ 每小时需要的供风量： h Nm mnL L tol /10166.274.735.12073 340?=??==（可以据此选择鼓风机） 计算各烟气组分的小时体积量： )/(5.287520731004 .221231.741004.221232h Nm m C V co =??=?? = )/(9.392073100 4.22327 5.21004.223232h Nm m S V so =??=??=
03燃料燃烧计算与锅炉热平衡习题 (1)
第三章燃料燃烧计算与锅炉热平衡（1） 一、名词解释： 1、燃烧 2、完全燃烧 3、不完全燃烧 4、过量空气系数α 5、理论空气量 6、过量空气 7、漏风系数 8、飞灰浓度 9、理论烟气容积 10、理论干烟气容积 11、三原子气体容积份额 二、填空题： 1、当α>1、完全燃烧时，烟气的成分有________________________；当α>1、不 完全燃烧时，烟气的成分有________________________。 2、烟气焓的单位是“kJ/kg”，其中“kg”是指______________________。 3、负压运行的锅炉中，沿烟气流程到空气预热器前，烟气侧的RO2逐渐______，O2 逐渐_______，烟气侧的α逐渐_______，漏风总量逐渐________，飞灰浓度逐 渐______。 4、烟气中的过量空气（含水蒸气容积）ΔV=_________________。 5、利用奥氏烟气分析仪进行烟气分析时，先让烟气经过装有___________溶液的吸 收瓶1，以吸收烟气中的___________；再让烟气经过装有___________溶液的吸收瓶2，以吸收烟气中的___________；最后让烟气经过装有___________溶液的吸收瓶3，以吸收烟气中的___________。以上吸收顺序_________颠倒。 6、烟气成分一般用烟气中某种气体的_________占_________容积的_________表示。 7、完全燃烧方程式为__________________，它表明___________________________。 当α=1时，该方程式变为_________________，它表明______________________，利用它可以求___________________________。 8、计算α的两个近似公式分别为________________、_______________。两式的使
第六章燃烧过程的基本理论
第六章 燃烧过程的基本理论 1. 阿累尼乌斯定律：0exp(/)k k E RT =- k 0──频率因子，表征反应物质分子碰撞的总次数； E──活化能，使分子接近和破坏反应分子化学键所必须消耗的能量，也就是发生反应所需要的能量。不同反应的活化能不同，且正反应和逆反应的活化能也是不同的； T──热力学温度，K ； R──通用气体常数，。 2. 煤燃烧过程的四个阶段： 1) 预热干燥阶段：水分蒸发，吸热过程，温度<200℃； 2) 挥发分析出并着火阶段：高分子碳氢化合物吸热，热分解，分解出一种混合可燃气体，及挥发分。挥发分一经析出，便马上着火，开始放热，温度>200℃～300℃； 3) 燃烧阶段：挥发分和焦炭的燃烧，大量放热，温度急剧上升； 4) 燃烬阶段：焦炭燃尽成灰渣。 3. 碳的多相燃烧过程： 1) 参与燃烧反应的气体分子(氧)向碳粒表面的转移与扩散； 2) 气体分子(氧)被吸附在碳粒表面上； 3) 被吸附的气体分子(氧)在碳表面上发生化学反应，生成燃烧产物； 4) 燃烧产物从碳表面上解吸附； 5) 燃烧产物离开碳表面，扩散到周围环境中。 吸附与解吸附最快；扩散与化学反应最慢，但最主要。因此，碳的多相燃烧速度决定于氧向碳粒表面的扩散速度和氧与碳粒的化学反应速度中速度最慢的一个。 4. 多相燃烧反应的燃烧区域 在碳的多相燃烧中，多相化学反应速度，用气相O 2消耗速度w 1表示化学反应速度： 1f w kC = 燃烧化学反应速度也可用氧向碳粒表面扩散速度表示：() 20f w C C β=-
式中：f C —— 碳粒表面上氧的浓度，kg/m 2；0C —— 周围介质中氧的浓度， kg/m 2； k —— 化学反应速度常数；β —— 扩散速度常数。 燃烧过程稳定时，氧气扩散速度等于氧气消耗速度： w1 = w2 = w 经推到：0n 0k w C k C k ββ==+ 1) 动力燃烧区域：在燃烧过程中，当燃烧反应温度不高时，化学反应速度不快，此时氧的 供应速度远大于化学反应中氧的消耗速度，亦即扩散能力远大于化学反应能力，即β >> k 。这时燃烧工况所处区域称为动力燃烧区域。 特征及措施： ① 碳粒表面氧浓度基本上等于周围介质中氧浓度：f C = 0C ② 燃烧反应速度w = k 0C ③ 燃烧反应速度决定于化学反应速度，与扩散速度无关； ④ 燃烧温度不高，提高温度是强化燃烧的有效措施。 2) 扩散燃烧区域：如果影响燃烧过程进行速度的主要因素是扩散，也就是说，此时燃烧反 应的温度已经很高，化学反应能力远大于扩散能力，即k >> β时，这时的燃烧区域称为扩散燃烧区域。 特征及措施： ①碳粒表面氧浓度基本上等于零： f C = 0 ②燃烧反应速度w =β0C ③燃烧反应速度决定于扩散速度，反应速度常数与T 无关，燃烧反应速度与T 关系不大，强化措施↑β，加大风速，加强碳粒与氧的扰动混合。 ④燃烧温度很高，>>环境温度 3) 过渡燃烧区域：实际情况大部分是该区域，T 适中。提高温度&加大风速，加强碳粒与 氧的扰动混合同样重要。 4) 判断：f C /0C ，谢苗诺夫准则： β/k = SM ；上述三种不同的燃烧区域并不是固定不 变的，而是随着外界条件的变化而相互转移。
固体燃料理论燃烧温度计算2017
固体燃料理论燃烧温度计算程序 一、 固体燃料理论燃烧温度计算的数学方法 理论燃烧温度计算公式： 空 产分 燃空低理）（c c 0n 0L L V Q Q Q Q t -+-++= 其中， 低Q 为燃料的低位发热量； 空Q 为空气带入的物理热； 燃Q 为燃料带入的物理热； 分Q 为燃烧产物中某些气体在高温下热分解反应消耗的热量； 0V 为理论燃烧产物生成量； 产c 为产物的平均比热； n L 为实际空气消耗量； 0L 为理论空气需要量； 空c 为空气的比热。 燃料低位发热量计算公式： ]6262624681[187.4W S O H C Q -+-+=低 空气带入物理热计算公式： 空空空t n ??=c L Q 实际空气消耗量计算公式： 0n n g 00124.01L L ?+=）（ 其中，g 为1立方米干气体中水分含量。 2010)33.333.367.2689.8(-?-++=O S H C L 燃料带入的物理热计算公式： 燃燃燃t c ?=Q 理论燃烧产物生成量计算公式： 0079.0)28 1823212(224.0L N W H S C V +++++= 分解热：
未未分)(f 10800)(f 126002222O H O H CO CO V V Q ?+?= 其中，2f CO 、O H 2f 分别为二氧化碳和水的分解度，未)(2CO V 、未)(2O H V 分别为燃烧产物中未分解的二氧化碳和水的体积。由于分解的二氧化碳和水很少，故未)(2CO V 、未)(2O H V 按完全燃烧产物计算： 12 224 .0)(22C V V CO CO ==未 n gL 00124.0)18 2( 224.0)(22++==W H V V O H O H 未 二、固体理论燃烧温度计算程序 图1 程序界面 Option Explicit Private Sub cmdExit_Click() End End Sub Private Sub cmdJisuan_Click() Dim sQd As Single
第三节 热值与燃烧温度及燃烧速度
热值
[解〕从表1—2查得苯的燃烧热为328X104J／mol，代入公式(1—2) 答：苯的热值为4．21×107J／kg。 3．对于组成比较复杂的可燃物，如石油、煤炭、木材等，其热值可采用门捷列也夫经验公式计算其高热值和低热值。高热值是指单位质量的燃料完全燃烧，生成的水蒸汽也全部冷凝成水时所放出的热量；低热值是指单位质量的燃料完全燃烧，生成的水蒸汽不冷凝成水时所放出的热量。门捷列也夫经验公式如下： Q高= 81C+300H-26(O-S) (1—3) Q低= 81C+300H-26(O-S)-6(9H+w) (1—4) 式中，Q高、Q低——可燃物质的高热值和低热值，kcal／kg； C——可燃物质中碳的含量，％； H——可燃物质中氢的含量，％； O—一可燃物质中氧的含量，％； S——可燃物质中硫的含量，％； w—一可燃物质中的水分含量，％， [例] 试求5kg木材的低热值。木材的成分为：C——43％，H—一7％，O——41％，S——2%，W——7％ [解]将己知物质的百分组成代入公式(1—4) Q＝81×43+300×7-26(41-2)一6(9×7+7)=4149(kcal／kg)=1735．9×104(J／kg) 则5kg木材的低热值为： 5×1735．9×104=8679.7×104J 答：5kg木材的低热值为8679．7×104J。 可燃物质的热值见表l－2。 二、燃烧温度
可燃物质燃烧时所放出的热量，一部分被火焰辐射散失，而大部分则消耗在加热燃烧产物上。由于可燃物质燃烧所产生的热量是在火焰燃烧区域内析出的，因而火焰温度也就是燃烧温度。可燃物质的燃烧温度见表1—2。 火焰最高温度的计算： 燃烧过程是典型的非等温反应。在这种情况下，可利用图3－5那样的恒压循环过程作计算。如反应物的温度为T1，产物温度为T2，则反应的ΔH为: ΔH＝ΔH1＋ΔH0298＋ΔH2 常温下的反应物，进入火焰后立即变为产物。由于过程是瞬间完成的，可以近似地认为反应是在绝热条件下完成的，反应放出的热全部用来加热产物和掺杂在反应物中的惰性气体，使之升高到火焰温度。根据如此假设计算出的是火焰的最高温度T m。实际上，火焰并不是绝热的化学反应气团，所以温度要低一些。 例3．9 燃烧水泥的转炉是利用煤粉燃烧加热的。假设喷进转炉的煤粉掺有按燃烧反应计量的空气，试问转炉可能达到多高的温度? 解煤粉燃烧过程可以用图3．6那样的恒压循环过程表示。假设反应是在绝热条件下进行的，所以ΔH＝0。因为循环过程，ΔH1＋ΔH2 －ΔH＝0，所以ΔH1＝ΔH2 ΔH1是煤粉的燃烧热，也就是CO2的生成热，等于－94.05千卡。1摩尔煤粉燃烧需要1摩尔氧气，生成1摩尔二氧化碳，同时还混有4摩尔的氮气(空气中O2：N2＝1：4)。所以，ΔH2是l摩尔CO2和4摩尔氮气从298K升温到Tm所需的热量。查表知它们的热容为 CO2 Cp＝6.37十10.10×10-3T－3.41×10-6T2 N2 Cp＝6.66十1.02×10-3T
2第二章 燃料及燃料燃烧计算
第二章 燃料及燃料燃烧计算 第一节 燃料的成分及其主要特性 一、煤的成分及分析基准 元素分析测出煤的有机物由碳（C ）、氢（H ）、氧（O ）、氮（N ）、硫（S ）五种元素组成。工业分析测出煤的组成成分为水分（M ）、挥发分（V ）、固定碳（FC ）和灰分（A ）。 （一）煤的组成成分及其性质 煤由碳（C ）、氢（H ）、氧（O ）、氮（N ）、硫（S ）五种元素成分及灰分（A ）、水分（M ）组成。煤中各组成成分的含量，通常以它们各自质量占总质量的百分数表示。 1、碳（C ） 碳是煤中主要可燃元素，其含量约占20%～70%（指收到基，下同）。1kg 碳完全燃烧约放出32866kJ 的热量。碳是煤的发热量的主要来源。煤中碳的一部分与氢、氧、硫等结合成有机物，在受热时会从煤中析出成为挥发分；另一部分则呈单质称为固定碳。煤的地质年代越长，碳化程度越深，含碳量就越高，固定碳的含量相应也越多。固定碳不易着火，燃烧缓慢。因此，含碳量越高的煤，着火及燃烧越困难。 2、氢（H ） 煤中氢元素含量不多，约为2%～6%，且多以碳氢化合物状态存在，但氢却是煤中发热量最高的可燃元素。 氢的含量愈高，煤就愈易着火和燃尽。 3、氧（O ）和氮（N ） 氧和氮都是煤中的不可燃元素。氧与碳、氢化合将使煤中的可燃碳和可燃氢含量减少，降低了煤的发热量；氮则是有害元素，煤在高温下燃烧时，其所含氮的一部分将与氧化合而生成X NO ，造成大气污染。 4、硫（S ） 煤中硫的含量一般不超过2%，但个别煤种高达8%～10%。硫在煤中以三种形式存在，即有机硫（与C 、H 、O 等元素结合成复杂的化合物）、黄铁矿（2FeS ）和硫酸盐硫（如4CaSO 、4MgSO 、4FeSO 等）。 硫的危害：硫的燃烧产物是2SO ，其一部分将进一步氧化成为3SO 。3SO 与烟气中的水蒸汽结合成硫酸蒸汽，当其在低温受热面上凝结时，将对金属受热面造成强烈腐蚀；烟气中的3SO 在一定条件下还可造成过热器、再热器烟气侧的高温腐蚀。随烟气排入大气的2SO 、3SO ，将造成环境污染，损害人体健康及其他动物和植物
燃料与燃烧计算题
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 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 = 1.31124.0100100 31?+?% =99 .103310%=2.98% 同理，其余如下表：
(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)%=18.75 CH4湿=(0.3?24.45+0.7?0.587)%=7.74% CO湿=(0.3?8.66+0.7?25.22)%=20.25 N2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 B= 1875 10606?=3200 (m 3/h) (2) 该煤气燃烧的理论空气需要量，按式(4-8)为： L o =(25.20+2 75 .18+2?7.74+3?0.84-0.30)10076.4=1.77 (m 3/m 3) n=1.05时的实际空气消耗量 L o =nL o =1.05?1.77=1.86 (m 3/m 3) 则每小时供给炉子的空气量为 L=1.86?3200=5952 (m 3/h) (3) 该煤气的理论废气生成量，按（4-18）为 L o =(20.25+18.75+3?7.74+4?0.84+10.26+38.12+3.72) ?1.77?1001+100 79 =2.57 (m 3 /m 3 ) n=1.05时V n =2.66(m 3/m 3)则实际废气生成量为 V=2.66?3200=8512 (m 3/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%；
对理论燃烧温度计算的一点认识
摘要对理论燃烧温度的通用计算式提出了修正。认为理论燃烧温度的通用计算式未考虑风口前凝聚相反应产物对理论燃烧温度的影响，随着高炉喷吹物料种类的多元化和喷吹量的增加，其计算误差将越来越大，更重要的是难以体现喷吹不同物料的区别。为此，提出了理论燃烧温度的修正计算式。 关键词高炉喷煤理论燃烧温度 1 理论燃烧温度的通用计算式 高炉的理论燃烧温度是指燃料在风口区不完全燃烧，燃料和鼓风所含热量及燃烧反应放出的热量全部传给燃烧产物时所能达到的温度。理论燃烧温度是由风口局部区域的热平衡计算得出，计算的基准温度一般采用常温。以常温为基准就不需考虑喷吹燃料及输送燃料的压缩空气所带人的显热。因此，普遍采用的计算式为［1，2］： 式中 Q ——风口前碳素燃烧生成CO放出的热量，kJ； 碳 ——鼓风带入的物理热，kJ； Q 风 编辑版word
Q 焦 ——焦炭带人的物理热，kJ； Q 水 ——鼓风中湿分分解耗热，kJ； Q 分 ——喷吹燃料的分解耗热，kJ； C PL ——高炉炉缸气体中C O、N 2 的平均热容，kJ／(m3·℃)； C P2 ——高炉炉缸气体中H2的平均热容，kJ／(m3·℃)； V CO 、V N2、V H2——炉缸煤气中CO、N2、H2的体积，m3。 亦有学者在大喷煤量下，对理论燃烧温度的计算式进行了修正，主要包括：①热收入中增加了煤粉物理热；②将鼓风湿分的分解热改为水煤气反应热；③考虑不完全燃烧条件下煤粉在风口区的反应热［3］。修正的理论燃烧温度计算式如下： 式中 Q R焦 ——焦炭燃烧生成CO放出的热量，kJ； Q R焦 ——燃料燃烧生成CO放出的热量，kJ； Q 煤 ——煤粉带人的物理热，kJ； C PG ——高炉炉缸气体的热容，kJ／(m3·℃)。 编辑版word
第三节热值与燃烧温度及燃烧速度
第三节热值与燃烧温度及燃烧速度 热值燃烧温度燃烧速度 热值 我们知道，1摩尔的物质与氧气进行完全燃烧反应时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。例如1mol乙炔完全燃烧时，放出130．6×104 J的热量，这些热量就是乙炔的燃烧热，其反应式为： C2H2+2．5O2—→2CO2十H2O十130．6×104J 不同物质燃烧时放出的热量亦不相同，所谓热值：是指单位质量或单位体积的可燃物质完全燃烧时所发出的热量。可燃性固体和可燃性液体的热值以“J／kg”表示，可燃气体的热值以“J／m3”表示。可燃物质燃烧爆炸时所能达到的最高温度、最高压力及爆炸力等与物质的热值有关。物质的燃烧热见表1—2。 表1-2物质的燃烧热、热值和燃烧温度 物质的名称燃烧热J／mol热值燃烧温度℃ **J／kg J／m3* 碳氢化合物：**** 甲烷882577*1800 乙烷1542417*1895 苯32799390** 乙炔1306282*2127 醇类：**** 甲醇715524*1100 乙醇1373270*1180 酮、醚类：**** 丙酮1787764*1000 乙醚2728538*2861 石油及其产品：****
可燃物质的热值是用量热法测定出来的，或者根据物质的元素组成用经验公式计算。Q=(1000*Q 燃烧)/ (1—1) 1．可燃物质如果是气态的单质和化合物，其热值可按下式计算， 式中：Q——每1m3可燃气体的热值，J／m3； Q燃烧——每摩尔可燃气体的燃烧热，J／mol。 [例1]试求乙炔的热值。 [解]从表1—2中查得乙炔的燃烧热为×104J／mol；代入公式(1—1) 答：乙炔的热值为×107J/m3。 2. 可燃物质如果是液态或固态的单质和化合物，其热值可按下式计算：Q=(1000*Q燃烧)/M (1—2) 式中：M——可燃液体或固体的摩尔质量。 [例2]试求苯的热值；(苯的摩尔质量为78) [解〕从表1—2查得苯的燃烧热为328X104J／mol，代入公式(1—2) 答：苯的热值为4．21×107J／kg。 3．对于组成比较复杂的可燃物，如石油、煤炭、木材等，其热值可采用门捷列也夫经验公式计算其高热值和低热值。高热值是指单位质量的燃料完全燃烧，生成的水蒸汽也全部冷凝成水时所放出的热量；低热值是指单位质量的燃料完全燃烧，生成的水蒸汽不冷凝成水时所放出的热量。门捷列也夫经验公式如下： Q高= 81C+300H-26(O-S) (1—3) Q低= 81C+300H-26(O-S)-6(9H+w) (1—4) 式中，Q高、Q低——可燃物质的高热值和低热值，kcal／kg； C——可燃物质中碳的含量，％； H——可燃物质中氢的含量，％； O—一可燃物质中氧的含量，％； S——可燃物质中硫的含量，％； w—一可燃物质中的水分含量，％， [例] 试求5kg木材的低热值。木材的成分为：C——43％，H—一7％，O——41％，S——2%， W——7％
燃料与燃烧计算题
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 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= 把干煤气换算成湿成分： CO 湿 2 = 1.31124.0100100 31?+?% =99 .103310%=% 同理，其余如下表：
∑=100% ∑=100% (2) 计算发热量和成分 焦炉煤气： Q 低=???? (kcal/m 3) 高炉煤气： Q 低=??? (kcal/m 3) 按焦比为3:7混合时，混合煤气量为， CO 2湿=??湿=?湿=??湿=??湿=??湿=??湿=??混合煤气的发热量为: Q 低=?+?=1875 (kcal/m 3 ) 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60106 kcal/ 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=，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 B= 1875 10606?=3200 (m 3/h) (2) 该煤气燃烧的理论空气需要量，按式(4-8)为： L o =(25.20+2 75 .18+2 +3 100 76 .4 (m 3 /m 3 ) n=时的实际空气消耗量 L o =nL o = = (m 3/m 3) 则每小时供给炉子的空气量为 L= 3200=5952 (m 3/h) (3) 该煤气的理论废气生成量，按（4-18）为
煤气燃烧理论及合理使用
煤气燃烧理论及合理使用 1、煤气的燃烧反应 太钢除了极少量焦炉煤气作为还原性介质在可控气氛退火炉中作为还原剂使用外，到目前为止把煤气作为燃料使用，外单位还有从焦炉煤气中用变压吸附法提取氢气，从高炉煤气中提取一氧化碳来合成尿素等化工用途，其经济效益比太钢当作燃料要高得多。 煤气燃烧是煤气中各个组分气体剧烈的氧化反应，同时都放出大量热能。如下所述：2CO+O2=2CO2 大分子的燃烧，不是一次完成的，而是有阶段的，存在一些中间产物，逐次分解，分布燃烧，而小分子的燃烧就会快一些。 气体燃料的正常燃烧，必须同时具备以下三个条件，缺乏其中任何一个条件都会熄火。 （1）有可燃物质即有煤气的连续供应。 （2）充分第供应助燃的空气或氧气。 （3）达到煤气的燃点温度以上。 焦炉煤气的燃点是530℃，高炉煤气的燃点是700℃，发生炉煤气的燃点是550℃，转炉煤气的燃点是520℃。燃点是煤气稳定持续燃烧的最低温度，如发生闪火时的闪点不一样，燃点比闪点温度高，煤气成分波动时燃点也有波动。 2、煤气的发热值 单位体积的煤气，完全燃烧时产生的热量叫做煤气的发热值，这是煤气作为燃料使用的最重要的性能指标，反映了煤气供热能力的大小和燃烧温度的高低。 含氢燃料燃烧时，生成的水如果以液态存在则水蒸汽放出了气化潜热，测出煤气发热值较高，叫煤气高位发热值，也叫总发热值，如果燃烧后的废气温度高，在水蒸汽冷凝温度以上，水蒸汽仍以气态存在，水蒸汽的气化潜热不能放出，则测出了煤气发热值较低，叫煤气的低位发热值，也叫真发热值。通常在工业条件下的煤气发热值都是低位发热值，用Hj表示。 煤气发热值可以用化学实验方法测定，也可以根据气体组成的成分用公式计算。 3、燃烧需要的空气量 在本章第一节已经说明气体燃烧的三个必要条件，有一条是充分供应助燃空气或氧气，单位体积（1Nm3 ）煤气完全燃烧时所需要的最低空气量叫理论空气量，这时空气中的氧气完全燃烧化合，没有剩余，但在在实际燃烧时，仅用理论空气量达到完全燃烧几乎是不可能的。需要更多一点空气量，这是因为仅有理论空气量要与煤气充分接触是有困难的，必须送入过量的空气才能达到完全燃烧，这种过量的空气叫做过剩空气，适当的过剩空气随煤气热值、燃烧装置、操作条件等因素而不同。 实际使用的空气量A，与理论空气量A 0之比，称为空气过剩系数m ，关系式为：m=A/A 或 A = m A 煤气比固体燃料和液体燃料更容易与空气混合，因此过剩空气系数较小，煤气热值不同时需要的助燃空气量也有区别。 因此，煤气用户在煤气热值改变时要配合改变助燃空气量，才能完全燃烧达到最佳的燃烧效果。 4、燃烧生成的废气量 煤气燃烧生成的废气，要及时全部抽走，才能保证炉窑内的负压，保证空气和煤气的引入，使燃