燃料与燃烧计算题Word版

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1、传播优秀Word版文档 ，希望对您有帮助，可双击去除！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 =% =%=2.98%同理，其余如下表：焦炉煤气高炉煤气CO2湿 =%=2.99%=13.38%C2H4湿 =O2湿 =

2、H2湿 =CH4湿 =CO湿 =N2湿 =W=100%=100%(2) 计算发热量和成分焦炉煤气：Q低=30.28.66+25.855.75+85.524.45+1412.79=4184 (kcal/m3)高炉煤气：Q低=30.225.22+25.82.89+85.50.59=886 (kcal/m3)按焦比为3:7混合时，混合煤气量为，CO2湿=(0.32.99+0.713.38)%=10.26%C2H4湿=0.32.79=0.84%O2湿=(0.30.39+0.70.29)%=0.32%H2湿=(0.355.75+0.72.89)%=18.75CH4湿=(0.324.45+0.70.587

3、)%=7.74%CO湿=(0.38.66+0.725.22)%=20.25N2湿=(0.33.66+0.7540)%=38.12%H2O=3.72%混合煤气的发热量为:Q低=0.34148+0.7886=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60106 kcal/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=3200 (m3/h)(

4、2) 该煤气燃烧的理论空气需要量，按式(4-8)为：Lo=(+27.74+30.84-0.30)=1.77 (m3/m3)n=1.05时的实际空气消耗量Lo=nLo=1.051.77=1.86 (m3/m3)则每小时供给炉子的空气量为L=1.863200=5952 (m3/h)(3) 该煤气的理论废气生成量，按（4-18）为Lo=(20.25+18.75+37.74+40.84+10.26+38.12+3.72) 1.77+=2.57 (m3/m3)n=1.05时Vn=2.66(m3/m3)则实际废气生成量为V=2.663200=8512 (m3/h)例3 已知某烟煤成分为C燃=85.32%；

5、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： =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=8176.32+3004.08-26(3.64-3.800=7410 (kcal/kg)Q低=7410-6(3+4.089)=7172 (kcal/kg)(2) 理论空气需要量 按式(4-5a)L=(8.8976.32+26.674.08+3.333.8-3.333.64)/

6、100=7.88 (kcal/kg)(3) 理论燃料产物生成量1 kg燃料的燃烧产物中各成分的量为干燃烧产物生成量 (m3/kg)湿（总）燃料产物生成量 (m3/kg)(4) 理论燃烧产物的成分与重度成份: =100%重度可按(4-21)式计算=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 (kcal/m3)P值与表6-1资料符合。每m3湿产物的初始热含量 (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)i CO=0.17420.58182100=212.8i SO=0.0

7、0370.58182100=4.5i HO=0.06090.47352100=60.6i N=0.76120.35572100=568.6I=846.5（千卡/米3）因ii0按内插值法式(5-7)得t热= 按近似方程计算根据表5-1，可得ViA3i=(1.435.067+0.50.719+6.250.51)10-8=7.9210-8ViA2i=(1.4318.4+0.57.141+6.253.6)10-5=52.3810-5ViA1i=(1.430.3961+0.50.3517+6.250.3023)=263.1610-2Vso2可忽略不计。代入式5-6，即7.9210-8 t3热-52.38

8、10 t2热-263.1610 t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=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

9、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=10.5 (m3/kg)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=1.210.5+0.00124191.210.5=12.9 (m3/kg)燃烧产物生成量V0=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： (m3/kg)= (m3/kg)CO2=H2O=(2)重油的发

10、热量。=4.1878185.0+24611.3-26(0.9-0.2)-60.2=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+0.002590=1.963 (kJ/kg) 则重油预热带入的物理热为： =1.96390=177 (kJ/kg) 可见，这项热量很小，所以简化计算时，可忽略不计。 (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：=(1.210.51.3302)+(0.00124191.210.51.5592) 400=6889 (kJ/kg) (5)空气不预热时的理论燃烧

11、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= () 计算温度与假设相符，即取C产和C空及假设=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=18170.74=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= ()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

12、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：=11.8 %和=4.0 %，则分解热分别为： =1260011.613.5811.810-4=2342 (kJ/kg) =1080011.713.584.010-4=686 (kJ/kg)=2342+686=3028 (kJ/kg) t理= ()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

13、数为0.5，已炉气实际温度控制在1300 。焦炉煤气成分(%)为:CO2=3.02；H2=56.5；CO=8.77；CH424.8；C2H4=1.83；O2=0.39；N2=1.26；H2O=2.43。试求炉内的气体成分和烟气量(炉气成分CH4和烟粒含量可忽略不计)。解 当n=0.5时，为不完全燃烧。根据题意，炉内烟气的组成包括CO2，H2O，CO，H2和N2。该焦炉煤气完全燃烧的理论氧气需要量，按式(4-7)为 当n=0.5时实际供给的氧量为烟气中的氮含量可直接由式(4-32b)求出其余四个未知量；可根据式(4-29b)、(4-30b)、(4-31b)和式(4-33)列出四个方程式联立求解。

14、水煤气反应的平衡常数由附表6当温度为1300 时为K3=0.333。列出一组方程式为(3.02+8.77+24.80+22.83) (56.5+224.80+22.83+2.43) (3.02+8.77+2.43+0.39) +0.45=0.333=即=0.42=1.14=0.54=0.333联立求解(1)(4)得=0.10 (m3/m3)； =0.32 (m3/m3)；=0.56 (m3/m3)； =0.58 (m3/m3)烟气烟量为=0.10+0.32+0.56+0.58+1.7=3.26 (m3/m3)烟气成分为100%=3.07 %；100%=17.18 %；100%=9.82 %；1

15、00%=17.19 %；100%=52.14 %例6 已知天然气成分(%)：CH4=96.35；C2H4=0.41；CO=0.10；H2=0.47；CO2=0.21；N2=2.46(水分忽略不计)。在不同燃烧条件下测得两组烟气(%)：(1) ； (2) ；试计算：1) 该燃料的特征系数 2) 验证两组烟气分析值的精确性； 3) 计算两种条件下的空气消耗系数和化学不完全燃烧热损失。解：(1) 燃料的特征系数。根据燃料成分可计算出：(m3/m3) (m3/m3) (m3/m3) (m3/m3) (m3/m3)=34799 (kg/m3) 可得各特性系数为： (kg/m3)(1) 验证分析误差。将各

16、烟气成分及值带入气体分析方程，第一组烟气成分为： 分析误差为：第二组烟气成分为： 分析误差为：由验证可以看出，两组气体分析的烟气成分的误差不大，可以认为是在工程计算允许误差范围内，故可以作为进一步计算的原始数据。(2) 求空气消耗系数。已知燃料的值，可求出两组烟气成分所代表的值为： (3) 求化学不完全燃烧热损失。已知值、值和烟气成分，可直接按式(6-35)分别求出两种情况的不完全燃烧热损失为： 由以上计算可以看出，第一种情况下，值虽然很大，但仍有不完全燃烧，这说明混合仍不充分。不过该种情况下的不完全燃烧损失不大，仅2.5 %。在第二种情况下，既少供给了19 %的空气，但却造成了严重的不完全燃

17、烧，使热量损失近1/3 。 例7 重油在空气中燃烧，测得烟气成分(%)为:RO2=13.46；O2=3.64；N2=82.9多求燃烧时的空气消耗系数。解先验证该烟气分析的精确性解：先验证该烟气分析的精确性根据表6-1，取 则：分析误差 可以认为分析结果可用。由表6-3取 则得 例8 已知高炉煤气在空气中燃烧，测得烟气成分(%)为RO2=14.0；O2=9.0；CO=1.2。求燃烧时的空气消耗系数和化学不完全热损失。先验证该烟气分析的精确性：由表6-1，取=-0.16，则(1-0.16)14+(0.605-0.16) 1.2+9.0=21.3 分析误差为: ，则误差在允许范围内。 求空气消耗系数 取K=0.41则n= 求不完全燃烧热损失，取RO2=25；P=2510kJ/m3，则 q化= 该例中求空气消耗系数时，则n=计算结果误差很大，说明高炉煤气不能用，所以用其他式该高炉煤气成分(%)为：RO2=10.66；CO=29.96；CH4=0.27；H2=1.65；N2=57.46。得：n= =2.38 用该式的计算结果与氧平衡计算结果是相近的，只是此式比较复杂。