1

凡是在燃燒時(shí)(劇烈地氧化)能夠放出大量的熱，并且此熱量能有效地被利用在工業(yè)或其他方面的物質(zhì)稱為燃料。所謂有效地利用是指利用這些熱源在技術(shù)上是可能的、在經(jīng)濟(jì)上是合理的。1.燃料的定義

燃料及燃燒計(jì)算2.1冶金企業(yè)常用燃料22.對燃料的要求

（1）在當(dāng)今技術(shù)條件下，單位質(zhì)量(體積)燃料燃燒時(shí)所放出的熱可以有效地利用。（2）燃燒生成物是氣體狀態(tài)，燃燒后的熱量絕大部分含欲其氣體生成物之中，而且可以在放熱地點(diǎn)以外利用生成物中所含的熱量。（3）燃燒產(chǎn)物的性質(zhì)時(shí)熔煉(加熱)設(shè)備不起破壞作用，無毒、無腐蝕作用。（4）燃燒過程易于控制。（5）有足夠多的蘊(yùn)藏量，便于開采。

33.燃料的種類按物態(tài)可分固體燃料、液體燃料和氣體燃料三類按來源可分天然產(chǎn)品和加工產(chǎn)品兩種

燃料的物態(tài)

燃料來源

天然產(chǎn)品

加工產(chǎn)品

固體燃料

木柴、煤、油頁巖等

木炭、焦炭、粉煤

液體燃料

石油

焦油、重油、煤油、汽油

氣體燃料

天然煤氣

高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、發(fā)生爐煤氣工業(yè)用燃料一般分類44.常用燃料的特性燃料的化學(xué)組成必須分清哪些組成物是發(fā)熱的，哪些組成物是有害的。燃料的發(fā)熱量這是評價(jià)燃料質(zhì)量的重要指標(biāo)。5(1)氣體燃料的化學(xué)組成

氣體燃料是由簡單氣體化合物與氣體單質(zhì)所組成的機(jī)械混合物。其中：CO、H2、CH4、C2H4、CmHn、H2S等是可燃性氣體成分，能燃燒放出熱量。CO2、N2、SO2、H2O、O2等則是不燃成分，不能燃燒放熱，故其含量均不宜過多，以免降低燃料的發(fā)熱能力。

CmHn總稱為重碳?xì)浠衔?，包括C3H6、C2H6、C2H2…等。每單位體積(m2)重碳?xì)浠衔锶紵?，約放出71176kJ熱量。氣體燃料中的氧，在高溫預(yù)熱的情況下，能與可燃成分作用，從而降低氣體燃料燃燒時(shí)的放熱量。若氧的含量超過一定數(shù)量，則有爆炸危險(xiǎn)。因此，氧的含量應(yīng)受到限制，一般應(yīng)小于0.2%。A、燃料的化學(xué)組成及其成分換算6(2)氣體燃料成分的表示方法氣體燃料成分的表示方法有兩種：即濕成分和干成分。濕成分（包括水分在內(nèi))：CO濕+H2濕+CH4濕+N2濕+···+H2O濕=100%

CO濕、N2濕···等符號分別代表濕氣體燃料中各成分的體積百分含量干成分(不包括水分在內(nèi))：CO干+H2干+CH4干+N2干+···=100%

CO干、H2干···等符號則分別代表干燥氣體燃料中各成分的體積百分含量。7

氣體燃料的水分含量可以認(rèn)為等于在該溫度下的飽和水蒸汽量。當(dāng)氣體燃料的溫度變化時(shí)，飽和水蒸汽含量發(fā)生變化，因而整個(gè)燃料的濕成分亦將發(fā)生變化。因此，氣體燃料的濕成分只能代表某一固定溫度下的氣體燃料的成分。故氣體燃料的濕成分不具有代表性，在一般的情況下氣體燃料的化學(xué)組成用干成分表示，而氣體燃料在使用時(shí)所具有的實(shí)際成分為濕成分，所以濕成分是氣體燃料的供用成分，在進(jìn)行燃燒計(jì)算時(shí)必須以濕成分為依據(jù)。8

濕成分與干成分之間可以相互換算，換算的原則質(zhì)量守恒。其步驟是：先由表查出然后由(式中X表某成分)最后計(jì)算出水分的含量：干OHg2（3）氣體燃料的化學(xué)組成及干濕成分換算9B、液體和固體燃料的化學(xué)組成及各成分的換算（1）液體和固體燃料的化學(xué)組成

固體和液體燃料的基本組成有C、H、O、N、S、W(水分)及A(灰分)，其中C、H、S能燃燒放熱構(gòu)成可燃成分，但S燃燒后生成的而氧化硫?yàn)橛卸練怏w。所以視硫?yàn)橛泻Τ煞?；氧和氮的存在相對降低了可燃成分的含量，屬于有害物質(zhì)；水分(W)的存在不僅相對降低了可燃成分含量，而且水分在蒸發(fā)時(shí)要吸收大量的熱，所以視水為有害物質(zhì)；灰分的存在不僅降低了可燃成分的含量，而且影響燃燒過程的進(jìn)行，在燃燒過程中易溶結(jié)成塊，阻礙通訊，造成燃料浪費(fèi)和增加排灰的困難。10（2）固(液)體燃料的成分分析

碳[C]：是固體和液體燃料的主要成分。常以其含量評價(jià)燃料的質(zhì)量。在固體燃料中碳的含量變動(dòng)在50~90%之間。氫[H]：是固體和液體燃料的第二主要成分。在燃燒中有兩種存在形式：一種叫可燃?xì)洌紵龝r(shí)能大量放熱；另一種叫化合氫，與氧結(jié)合為水，不能燃燒放熱。氮[N2]：氮不參加燃燒反應(yīng)，不能放熱，是燃料中的惰性物質(zhì)。氮存在時(shí)相對降低了碳、氫等可燃物的含量，但因含量較少，通常只有l(wèi)~2%左右，故危害不大。燃料燃燒后氮仍以本身形態(tài)進(jìn)入廢氣。11

氧[O]：氧是固、液體燃料中的有害組成物，它不能燃燒，也不能助燃。因?yàn)樗押腿剂现械奶肌涞瓤扇嘉镄纬蒆2O、CO等氧化物，使這部分可燃物不能燃燒放熱，從而降低了燃料的發(fā)熱能力。硫[S]：是有害組成物，在燃料中有三種（有機(jī)硫、、黃鐵礦硫、硫酸鹽硫）存在形式。前兩種硫能燃燒放熱，計(jì)算中把它們當(dāng)作自由存在的硫，并統(tǒng)稱揮發(fā)硫。最后一種硫不能燃燒，它以各種硫酸鹽的形式存在于燃料中水分[H2O]：是有害組成物。本身不能放熱，還要吸收大量熱以加熱其蒸汽至燃燒產(chǎn)物的溫度?；曳諿A]：是最有害的組成物。燃料中的灰分就是一些不能燃燒的礦物雜質(zhì)。12（3）液體和固體燃料成分的表示方法成分表示方法有四種，即：供用成分：燃料實(shí)際使用時(shí)的成分干燥成分：燃料排除水分后的成分

可燃成分：燃料不考慮水分和灰分的成分

有機(jī)成分：燃料只含C、H、O、N四種元素的成分

C用+H用+O用+N用+S用+A用+W用=100%C干+H干+O干+N干+S干+A干=100%C燃+H燃+O燃+N燃+S燃=100%C機(jī)+H機(jī)+O機(jī)+N機(jī)=100%13

換算的基本原理是：燃料中各種成分子任何一種表示方法中，其質(zhì)量相等。（4）液體和固體燃料成分的表示方法固體、液體燃料的成分換算系數(shù)

已知的燃燒成分

欲換算的燃料成分有機(jī)成分“機(jī)”可燃成分“燃”干燥成分“干”供應(yīng)成分“供”有機(jī)成分“機(jī)”

——(100-S燃)/100[100-(S干+A干)]/100[100-(S用+A用+W用)]/100可燃成分“燃”100/(100-S燃)

——(100-A干)/100[100-(W用+A用)]/100干燥成分“干”100/[100-(S干+A干)]100/(100-A干)

——(100-W用)/100供應(yīng)成分“供”100/[100-(S用+A用+W用)]100/[100-(W用+A用)]100/(100-W用)

——145.燃料的發(fā)熱量A.燃料發(fā)熱量的概念

單位質(zhì)量(體積)的燃料完全燃燒時(shí)所放出的熱量稱為燃料的發(fā)熱量，用Q表示，單位為kJ/kg

或kg/m3

。

根據(jù)燃燒產(chǎn)物的狀態(tài)，燃料的發(fā)熱量有高發(fā)熱量(廢氣中的水均冷卻成0℃的液態(tài)水

)和低發(fā)熱量(廢氣中的水均冷卻成20℃的水蒸氣

)之分，在燃燒計(jì)算時(shí)一般用，高、低發(fā)熱量之間有如下關(guān)系：GWQDWQDWQKgKJHWQQ用用yDWyGW

)9(17.25++=/15B.發(fā)熱量的計(jì)算（1）氣體燃料發(fā)熱量的計(jì)算

（2）固(液)體燃料的發(fā)熱量計(jì)算

（3）混合煤氣的發(fā)熱量計(jì)算32424

231599360108128mKJSHHCCHHCOQ用用用用用用DW++++=KgKJWSOHCQ用用用用用用DW

25)(1091030339---+=321

)1(mKJQxxQQ用用用DW-+=///16C．標(biāo)準(zhǔn)燃料

國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)燃料的發(fā)熱量等于29.27×10KJ/Kg，即2000Kcal/Kg的燃料為標(biāo)準(zhǔn)燃料，燃料的發(fā)熱量與標(biāo)準(zhǔn)燃料發(fā)熱量的比值稱為燃料的熱當(dāng)量。用以評價(jià)燃料質(zhì)量的優(yōu)劣。3176.常用燃料的種類、性質(zhì)和用途

一、冶金生產(chǎn)常用煤氣有高爐煤氣，焦?fàn)t煤氣，發(fā)生爐煤氣，天然煤氣。A、高爐煤氣高爐煤氣是煉鐵生產(chǎn)的副產(chǎn)品，冶煉每噸生鐵大約得到4000標(biāo)米3的煤氣。主要可燃成分為CO，含量隨著煉鐵生產(chǎn)波動(dòng)而波動(dòng)，一般不超過三分之一。大量是不可燃的N2，含量超過50%，CO2含量超過10%。高爐煤氣發(fā)熱量很低，僅3560~3980kJ/m3，一般與焦?fàn)t煤氣混合使用。

18B、焦?fàn)t煤氣焦?fàn)t煤氣是煉焦生產(chǎn)的副產(chǎn)品，每煉一噸焦炭大約得到300~380標(biāo)米3煤氣。主要成分是H2，含量超過50%，其次是CH4，含量占25%，其余是少量CO、N2、CO2、H2S等。焦?fàn)t煤氣發(fā)熱量比較高，可達(dá)16750~l8840kJ/m3，一般做為民用燃料，也可與高爐煤氣混合使用。19C、發(fā)生爐煤氣在沒有高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣的地區(qū)，可以將固體燃料直接加工得到發(fā)生爐煤氣，主要成分是CO，含量不到三分之一，其次是H2，含量可達(dá)10%，不燃成分主要是N2，含量超過50%。發(fā)生爐煤氣發(fā)熱量比較低，僅5020~6280kJ/m3。20D、天然氣天然氣是一種發(fā)熱量很高的優(yōu)質(zhì)燃料。主要可燃成分是甲烷CH4，含量在80%以上，發(fā)熱量約為3490~37680kJ/m3，理論燃燒溫度高達(dá)1090℃。有的天然氣和石油產(chǎn)在一起，叫做伴生天然氣，它的主要可燃成分除了甲烷以外，還含有較多的不飽和烴(約占30%)，發(fā)熱量高達(dá)41870kJ/m3。

E、使用煤氣安全知識使用煤氣要注意安全。輸送管道要嚴(yán)密無縫隙。防毒、防爆，嚴(yán)格遵守煤氣安全制度。21

二、液體燃料液體燃料包括汽油、煤油、柴油及重油等。冶金爐及其他工業(yè)爐用的液體燃料主要是重油。重油較稠濃，為黑褐色或綠褐色，發(fā)熱量高達(dá)39780～41870kJ/kg。重油是石油的加工產(chǎn)物，是高爐較為理想的噴吹燃料。我國商品重油共分4個(gè)牌號，即20、60、100和200號重油。每個(gè)牌號的命名是按照該重油在50℃時(shí)的恩氏粘度來確定的。22

重油的粘度粘度是表示流體質(zhì)點(diǎn)之間內(nèi)摩擦力大小的一個(gè)物理指標(biāo)。粘度的大小對重油的輸送和霧化都有很大影響，因粘度愈大流動(dòng)性愈小。重油的閃點(diǎn)將重油在規(guī)定條件下加熱，重油隨溫度的升高有可燃蒸汽揮發(fā)出來，可燃蒸汽與周圍空氣混合后，當(dāng)接觸外界火源時(shí)，能發(fā)生閃火現(xiàn)象，也就是爆炸燃燒的現(xiàn)象。這時(shí)的溫度就叫重油的閃點(diǎn)。重油越重，粘度越大，閃點(diǎn)溫度就越高。重油的凝固點(diǎn)重油冷卻到一定溫度時(shí)，就會(huì)凝固而失去流動(dòng)性，開始凝固的溫度稱為凝固點(diǎn)。23

三、固體燃料木材、木炭、煤、焦炭、粉煤等都是固體燃料，在冶金生產(chǎn)中有實(shí)用意義的是煤、焦炭和粉煤。

A、煤我國煤的特點(diǎn)是：煤質(zhì)優(yōu)良，儲量豐富，分布普遍。按照煤的生成過程，煤可分為四類：泥煤、褐煤、煙煤及無煙煤。泥煤年齡最輕，無煙煤最老。工業(yè)上應(yīng)用最多的是煙煤。24a、煤的工業(yè)分析煤是復(fù)雜的有機(jī)化合物，元素分析比較困難。采用工業(yè)分析法將煤分成四個(gè)組成物：揮發(fā)物、固定碳、灰分及水分。(1)揮發(fā)分煤是復(fù)雜的有機(jī)化合物，加熱到一定溫度，就會(huì)分解放出氣體，這些加熱分解出來的氣體，通常稱為揮發(fā)分或揮發(fā)物。根據(jù)煤的工業(yè)分析國家標(biāo)準(zhǔn)，煤在隔絕空氣的條件，加熱到850℃時(shí)，分解出來的氣體量，作為揮發(fā)分含量。揮發(fā)分高的煤燃燒時(shí)速度快，溫度高，火焰長。25(2)固定碳就是煤分解出揮發(fā)分以后，殘留下來的固體可燃物質(zhì)(不包括灰分)。固定碳的主要成分是C。但不是純C。還殘留有少量其他元素如H、O、N等。(3)灰分煤完全燃燒以后，殘留下來的固體礦物灰渣，稱為灰分。(4)水分26b、煙煤煙煤的化學(xué)特點(diǎn)是揮發(fā)分含量比無煙煤高，作冶金燃料時(shí)，燃燒生成的火焰較長，有利于爐內(nèi)溫度的分布。固定碳含量大約為50~60%?；曳忠话悴▌?dòng)于10~30%之間。水分通常在2~10%范圍內(nèi)。煙煤的發(fā)熱量在各類煤中是最高的，低發(fā)熱量大多介于27210~3l400kJ/kg之間，最高可達(dá)334g0kJ/kg左右。27c、無煙煤無煙煤是煤中埋藏年代最久，炭化程度最高的煤，幾乎全部有碳組成。無煙煤的特點(diǎn)是含固定碳最多達(dá)90%以上，揮發(fā)分極少，僅3~9%。無煙煤組織致密、堅(jiān)硬、不易吸水，便于長期保存。發(fā)熱量可達(dá)32660kJ/kg左右，是一種很好的民用燃料。近來高爐噴吹煤粉也多由無煙煤磨制而成。28d、焦炭焦炭是結(jié)焦性煙煤在隔絕空氣的條件下加溫至900~1000℃進(jìn)行高溫干餾的產(chǎn)品。焦炭是銀灰色或沒有光澤的灰黑色塊狀物，每塊焦炭上有許多孔隙。焦炭是冶金工業(yè)的重要固體燃料，廣泛用于高爐、鼓風(fēng)爐、化鐵爐及豎爐。焦炭質(zhì)量好壞對爐子熱工作影響很大，故對冶金焦炭提出如下要求：

a)、化學(xué)成分技術(shù)條件：V燃不大于1.9%；W用不大于12%;A干在15%以下；S干不大于l.0%。

b)、機(jī)械強(qiáng)度29c)、塊度冶金焦炭的塊度一般規(guī)定為25~125毫米，小于25毫米者不超過2%。

d)、灰分冶金焦炭中灰分應(yīng)盡量少

e)、反應(yīng)能力冶金焦炭的反應(yīng)能力是指高溫下焦炭還原CO2的能力.在中性或氧化性的鼓風(fēng)爐中則要求焦炭的反應(yīng)能力小。在還原性的爐中，焦炭不僅是熱能來源，并且起還原劑作用，以保證工藝過程在還原性氣氛中進(jìn)行。反應(yīng)能力強(qiáng)，30e、粉煤將塊煤或碎煤磨至0.05~0.07毫米的粒度即稱粉煤。粉煤能在較小的空氣消耗系數(shù)下完全燃燒，能使用預(yù)熱空氣，所以燃燒時(shí)能得到較高的溫度。爐子燃燒空間較小，火焰要求較短時(shí)，應(yīng)磨細(xì)一些。揮發(fā)物多，煤粒較易燃燒，可磨粗些。煤因表面積很大，吸附空氣的能力很強(qiáng)，有流動(dòng)性，一般使用空氣輸送?？諝庵袘腋∫欢舛鹊拿悍蹠r(shí)極易發(fā)生爆炸，故使用粉煤應(yīng)注意安全。為防止爆炸，要求輸送時(shí)空氣粉煤混合物的溫度不超過100~150℃，不允許在運(yùn)輸系統(tǒng)中長期停積煤粉。31概述燃燒計(jì)算的目的是為了給爐子設(shè)計(jì)和爐子熱工管理提供必要的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)是選擇風(fēng)機(jī)、確定煙道和煙囪尺寸以及進(jìn)行傳熱計(jì)算時(shí)不可缺少的依據(jù)。

1、幾個(gè)基本概念

a、燃燒燃燒一種快速的氧化反應(yīng)過程.要使燃燒穩(wěn)定進(jìn)行，其條件是：連續(xù)不斷地供給足夠的空氣，其中的氧與燃料接觸良好；燃料必須加熱到一定溫度，氧化反應(yīng)才能自動(dòng)加速進(jìn)行。燃料開始燃燒的最低溫度叫著火溫度。2.2燃燒計(jì)算32b、完全燃燒與不完全燃燒燃料中的可燃物全部與氧發(fā)生充分的化學(xué)反應(yīng)，生成不能燃燒的產(chǎn)物CO2、H2O、SO2等叫完全燃燒。燃料的不完全燃燒存在兩種情況：

(1)化學(xué)性不完全燃燒燃燒時(shí)燃料中的可燃物質(zhì)沒有得到足夠的氧，或者與氧接觸不良，因而燃燒產(chǎn)物中還含有一部分能燃燒的可燃物H2、CO等被排走，這種現(xiàn)象叫化學(xué)性不完全燃燒。

(2)機(jī)械性不完全燃燒指燃料中的可燃物未參加燃燒反應(yīng)就損失掉的那部分。不論是那種情況的不完全燃燒都造成燃料的損失，降低燃燒溫度。所以必須分析原因，掌握其內(nèi)部規(guī)律，采取準(zhǔn)確措施，主動(dòng)地避免不完全燃燒損失。33c、空氣消耗系數(shù)燃料中可燃物燃燒時(shí)根據(jù)化學(xué)反應(yīng)計(jì)算出來的空氣量，叫理論空氣需要量以L0表示。為了保證燃料完全燃燒，實(shí)際供給燃燒的空氣量均大于理論空氣需要量。實(shí)際空氣需要量以Ln表示，它與理論空氣需要量的比值叫空氣消耗系數(shù)以n表示，即：空氣消耗系數(shù)的大小與燃料種類、燃燒方法以及燃燒裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有關(guān)。氣體燃料的空氣消耗系數(shù)一般在1.05~1.15之間；液體燃料為l.10~1.25；固體燃料則更大一些，約為1.20~l.50；人工加煤的小爐子可達(dá)2。實(shí)踐證明，燃料與空氣混合愈好，n值愈小，n值適當(dāng)能得到較高的爐溫，n值過大或過小都將影響爐溫降低。343、燃燒計(jì)算的內(nèi)容及假設(shè)條件燃料燃燒的系統(tǒng)理論計(jì)算基礎(chǔ)是化學(xué)計(jì)算，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)式找出反應(yīng)物和生成物相互間量的變化規(guī)律。一般燃料燃燒計(jì)算包括下列內(nèi)容：

(1)燃料燃燒時(shí)所需要的空氣量的計(jì)算；

(2)燃燒產(chǎn)物量的計(jì)算；

(3)燃燒產(chǎn)物的成分和密度的計(jì)算；

(4)燃燒溫度的計(jì)算;(5)空氣消耗系數(shù)的計(jì)算。35

工程上為了適用、簡便起見，燃燒計(jì)算采取以下假定：

(l)燃料中可燃成分完全燃燒。元素的分子量取近似整數(shù)計(jì)算。

(2)氣體的體積都按標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(0℃和101825Pa)計(jì)算。任何氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的千克分子體積(或千摩爾體積)都是22.4立方標(biāo)米；

(3)當(dāng)溫度不超過2100℃時(shí)，在計(jì)算中不考慮燃燒產(chǎn)物的熱分解，亦不考慮固體燃料中灰分的熱分解產(chǎn)物。

(4)計(jì)算空氣量時(shí)，忽略空氣中的微量稀有氣體及CO2，認(rèn)為干空氣中O2和N2的36

燃料燃燒的分析計(jì)算法是根據(jù)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算中的關(guān)鍵是計(jì)算燃燒所需的氧，然后按空氣中N2和O2比例就可求出所需的空氣量和燃燒產(chǎn)物量。2、燃料燃燒的分析計(jì)算法37

氣體燃料燃燒計(jì)算除上述共性外，還具有下列特殊點(diǎn)：

(1)氣體燃料的L0及V0指的是1m3氣體燃料完全燃燒時(shí)所需要的空氣量和生成的燃燒產(chǎn)物量，其單位為m3/m3；

(2)因?yàn)槿魏螝怏w的千克分子體積在工程計(jì)算中都可以看成22.4m3，所以燃燒反應(yīng)方程式中反應(yīng)物與生成物之間的分子比就是體積比。A、氣體燃料燃燒理論空氣需要量和燃燒產(chǎn)物量的計(jì)算38

氣體燃料的組成成分以體積百分?jǐn)?shù)表示。燃燒計(jì)算時(shí)用濕成分。計(jì)算過程中取100m3，故各成分體積百分含量的絕對值，與其體積數(shù)相等。例如100m3的煤氣中含CO為30%，CO的數(shù)量就是30m3。氣體燃料中可燃成分有CO、H2、CH4、C2H4、H2S，它們的化學(xué)反應(yīng)式如下：CO+?O2→CO2H2+?O2→H2OCH4+2O2→CO2+2H2OC2H4+2O2→2CO2+2H2OH2S+3/2O2→H2O+SO239氣體燃料中的CO2、N2、H2O及少量SO2，燃燒過程中不反應(yīng)，燃燒后直接進(jìn)入廢氣。故1m3氣體燃料燃燒的燃燒產(chǎn)物量為：則燃燒所需的氧為：1m3的氣體燃料燃燒，理論空氣需要量為：40

固體和液體燃料燃燒計(jì)算除與氣體燃料燃燒計(jì)算具有共性外，其獨(dú)自的特點(diǎn)是計(jì)算過程是以千克分子（Kg/mol）數(shù)作為計(jì)算單位，其最終結(jié)果仍應(yīng)換算為體積表示。固體和液體燃料燃燒的理論空氣需要量及理論空氣燃燒產(chǎn)物量，仍分別用L0和V0代表，單位是m3/Kg，它表示1Kg固體或液體燃料完全燃燒時(shí)所需要的空氣和生成的燃燒產(chǎn)物的體積。B、液體和固體燃料燃燒理論空氣需要量和燃燒產(chǎn)物量的計(jì)算41

固體和液體燃料的可燃成分為碳、氫、硫，其完全燃燒時(shí)的化學(xué)反應(yīng)方程式為：可燃成分完全燃燒時(shí)的化學(xué)反應(yīng)方程式碳(C)C+O2=CO2

12Kg32Kg44Kg22.4m322.4m3

氫(H)H2+?O2=H2O2Kg16Kg18Kg22.4m322.4m3

硫(S)S+O2=SO232Kg32Kg64Kg22.4m322.4m342

工業(yè)上所使用的固體或液體燃料組成成分共有七種，即：C用+H用+O用+N用+S用+A用+W用=100%

上述七種組成物性質(zhì)不同，燃燒計(jì)算時(shí)的處理情況也不同?；曳植粎⒓尤紵磻?yīng)，也不變成氣態(tài)燃燒產(chǎn)物，所以不計(jì)算它。碳、氫、硫均系可燃成分，能燃燒放熱，燃燒所需的氧就是根據(jù)它們的燃燒反應(yīng)來計(jì)算的。氮、水分不發(fā)生變化，燃燒后直接進(jìn)入廢氣中。O用是指燃料中原有的氧。43

取100kg燃料進(jìn)行燃燒計(jì)算，先將各組成成分的質(zhì)量換算成千克分子數(shù)：

C用/12;H用/2;O用/32;N用/28;S用/32;W用/18得出100Kg燃料燃燒時(shí)所需要的氧千克分子數(shù)為：100kg燃料燃燒所需的理論空氣量為:44

以千克分子數(shù)表示的理論空氣量換算成體積，即1kg燃料燃燒的理論空氣量為：100kg燃料燃燒的理論燃燒量的千克分子數(shù)為:則1kg燃料燃燒的理論燃燒產(chǎn)物量為：45b、當(dāng)考慮到空氣中的飽和水蒸汽時(shí)C、燃料燃燒的實(shí)際空氣需要量和實(shí)際燃燒產(chǎn)物量的計(jì)算a、當(dāng)空氣消耗系數(shù)n>1時(shí)：實(shí)際空氣需要量為：Ln=nLom3/kg或m3/m3

實(shí)際燃燒產(chǎn)物量為:m3/kg或m3/m3實(shí)際空氣需要量應(yīng)為:m3/kg或m3/m3實(shí)際燃燒產(chǎn)物量:m3/kg或m3/m346

燃燒產(chǎn)物的成分是指燃燒產(chǎn)物中各種組分所占的體積百分?jǐn)?shù)。

燃燒產(chǎn)物的密度是指1m3燃燒產(chǎn)物所具有的質(zhì)量，單位是kg/m3。燃燒產(chǎn)物的成分和密度都是進(jìn)行熱工計(jì)算時(shí)必須知道的原始數(shù)據(jù)。其中燃燒產(chǎn)物成分是計(jì)算爐氣黑度的依據(jù)，燃燒產(chǎn)物密度在氣體力學(xué)方面的計(jì)算中要經(jīng)常用到。D、燃燒產(chǎn)物成分和密度的計(jì)算47a、固體和液體燃料的燃燒產(chǎn)物成分和密度的計(jì)算燃燒產(chǎn)物成分:48(2)當(dāng)不知燃燒產(chǎn)物的成分時(shí)，可以根據(jù)物質(zhì)不滅定律(參加燃燒反應(yīng)的原始物質(zhì)的質(zhì)量應(yīng)等于燃燒反應(yīng)生成物即燃燒產(chǎn)物的質(zhì)量)，用下式計(jì)算燃燒產(chǎn)物的密度：燃燒產(chǎn)物的密度(1)當(dāng)已知燃燒產(chǎn)物的成分時(shí)，燃燒產(chǎn)物的密度ρ可用下式計(jì)算49b、氣體燃料的燃燒產(chǎn)物成分和密度的計(jì)算燃燒產(chǎn)物成分:50(2)當(dāng)不知燃燒產(chǎn)物成分時(shí)，其計(jì)算公式為：燃燒產(chǎn)物的密度:(1)當(dāng)已知燃燒產(chǎn)物的成分時(shí)，燃燒產(chǎn)物的密度ρ可用下式計(jì)算：51一、燃燒溫度的概念燃料燃燒放出的熱量，全部被燃燒產(chǎn)物所吸收，燃燒產(chǎn)物所能達(dá)到的溫度叫燃料的燃燒溫度。4、燃燒溫度

燃燒溫度既與燃料內(nèi)部的化學(xué)組成有關(guān)，又受外部燃燒條件的影響。

即燃燒溫度的高低，取決于燃燒產(chǎn)物中所含熱量的多少。燃燒產(chǎn)物中所含的熱量越多，它的溫度就越高。燃燒產(chǎn)物中所含熱量的多少，取決于燃燒過程中熱量的收入和支出。根據(jù)能量守恒和轉(zhuǎn)化定律，燃燒過程中燃燒產(chǎn)物的熱量收入和熱量支出之間必然相等，寫出它的熱平衡方程式，就可以算出它的燃燒溫度。52熱量的來源(即燃燒過程熱平衡方程式的收入項(xiàng))有

(1)燃料的化學(xué)熱Q低

(2)空氣的物理熱Q空氣

(3)煤氣的物理熱Q煤氣熱量的支出項(xiàng)有:(1)燃燒產(chǎn)物得到的熱量Q產(chǎn)

(2)傳給周圍介質(zhì)的熱量Q介

(3)由于不完全燃燒所損失的熱量Q不

(4)由于燃燒產(chǎn)物的熱分解而損失的熱量Q解因此，燃燒過程的熱平衡方程式為：

Q低+Q空氣+Q煤氣=Q產(chǎn)+Q介+Q不+Q解53根據(jù)熱平衡方程式，可求出燃燒產(chǎn)物所含的熱量為：

Q產(chǎn)=Q低+Q空氣+Q煤氣-Q介-Q不-Q解又因：得：t產(chǎn)反映了在生產(chǎn)實(shí)際條件下燃燒產(chǎn)物所能達(dá)到的實(shí)際溫度，所以叫做“實(shí)際燃燒溫度”，并用符號t產(chǎn)表示。在完全燃燒和絕熱條件下，也就是當(dāng)Q不和Q介都等于零時(shí)，燃燒產(chǎn)物所能達(dá)到的溫度叫做“理論燃燒溫度”，即：得：54二、燃燒溫度的計(jì)算由求出以下各項(xiàng)參數(shù)：

(1)燃燒產(chǎn)物的體積

Vn。

(2)燃燒產(chǎn)物的平均熱容量c產(chǎn)，可以根據(jù)燃燒產(chǎn)物的成分及每種成分的平均熱容量來計(jì)算。

(3)燃料的低發(fā)熱量Q低。

(4)空氣的物理熱Q空氣。

(5)煤氣的物理熱Q煤氣。

(6)由于燃燒產(chǎn)物的熱分解所損失的熱量Q解。55

在爐子設(shè)計(jì)等工程計(jì)算中，為了避免的繁瑣計(jì)算，我們可以利用現(xiàn)成的圖表來求理論燃燒溫度，其中應(yīng)用比較廣泛的是羅津和費(fèi)林格編制的i—t圖56（1）燃料的發(fā)熱量（2）空氣及煤氣的預(yù)熱溫度（3）減少燃燒過程的熱損失（4）燃料完全燃燒（5）空氣消耗系數(shù)（6）富氧鼓風(fēng)和氧氣助燃提高燃燒溫度的途徑575、空氣消耗系數(shù)的計(jì)算L過代表過?？諝饬窟^?？諝?/p>