燃气燃烧时耗氧量计算.docxVIP

燃气燃烧所需空气量及燃烧产物 ??? 燃气的燃烧计算，是按照燃气中可燃成分与氧进行化学反应的反应方程式，根据物质平衡和热量平衡的原理，来确定燃烧反应的诸参数，包括：燃烧所需要的空气量、燃烧产物的生成量及成分、燃烧完全程度、燃烧温度和烟气焓。这些参数是燃气燃烧设备设计、热工管理必要的数据，也是评定生产操作、提高热效率、进行传热和空气动力计算不可缺少的依据。　　考虑到燃气、空气和燃烧产物各组成所处的状态，可以相当精确地把它们当作理想气体来处理。所以，燃烧计算中气体的体积都按标准状态(0℃、101325Pa)计算，其摩尔体积均为22．4L，计算基准可以用1m3的湿燃气，也可以用1m3干燃气。必须注意的是，后者还要带入所含的饱和水汽量，这就是大多数场合下所使用的基准——含有1m3干燃气的湿燃气。? 　确定燃气燃烧所需空气量和燃烧产物量，属于燃烧计算的物料平衡的内容。　　一、空气需要量　　(一)理论空气需要量V0　　V0是指1m3燃气按燃烧反应方程式完全燃烧所需要供给的空气量，m3空气／m3干燃气，它是燃气完全燃烧所需的最小空气量。　　V0的计算方法为，先按照燃烧反应方程式和燃烧计算的氧化剂条件(假设干空气体积仅由21％的氧和79％的氮组成)，确定燃烧所需的理论氧气量，然后换算成理论空气需要量。　　从单一可燃气体着手。例如，CO的燃烧反应方程式，连同随氧带入的氮，可表示为 CO+0．502+3．76×0．5N2=C02+1．88N2 　　上式表明，1m3的C0完全燃烧，理论需氧量为0．5m3，随氧带入的氮量为1．88m3，相当的理论空气需要量是0．5/0．21=2.38m3。　　对气态重碳氢化合物CmHn，燃烧反应方程式为 CmHn+(m+n/4)O2+3．76(m+n/4)N2 =mC02+ (n／2)H20+3．76(m+n／4)N2 (1—1) 　　也清楚地表明，1m3的CmHn完全燃烧，需要(m+n／4)m3的理论氧，同时带入3．76(m+n／4)m3的氮，故理论空气需要量为 (m+n／4)／0．21=4．76(m+n／4)m3。 　　以此类推，对组成为ψ(CO)+ψ(H2)+ψ(CH4)+ψ(CmHn)+ψ(H2S)+ψ(N2)+ψ(02)=100％的1m3干燃气，需要的理论氧量，用符号V(O2)O表示为： V(O2)O=O．01[0．5ψ(CO)+0．5ψ(H2)+2ψ(CH4)+∑(m+n／4)ψ(CmHn)+1．5ψ(H2S)-ψ(02)]m3 (1—2) 　　需要的理???空气量为： V0=1／21[0．5ψ(CO)+0．5ψ(H2)+2ψ(CH4)+∑(m+n／4)ψ(CmHn)+1．5ψ(H2S)-ψ(02)]m3 (1—3) 　　显然，V0完全取决于燃气的组成。燃气中可燃组分含量愈多，热值愈高，燃烧所需的V0也愈多。所以在实际应用中V0有基于热值或组成的各种类型的近似计算公式；而在粗略计算时，常常按每4186.8kJ发热量的燃料，需要1m3V0估算。　　(二)实际空气需要量V　　为了保证燃气完全燃烧，实际供给的空气量Vm3／m3(干燃气)均大于理论空气需要量，这个空气量多供给的比例，就称为空气过剩系数，表示为： α=V／V0 (1—4) 　　即，燃气燃烧的实际空气需要量为 V=αV0，m3(空气)／m3(干燃气) (1—5) 　　显然，这里的V是干空气需要量，可表示为Vg。　　空气中的水汽含量，可比照燃气中的水汽含量的确定方法，但要考虑空气的相对湿度ψ(空气中的湿含量相对于同温度下饱和湿含量的百分比)。首先，按空气温度由附录3查出空气的饱和湿含量da，kg／m3(干空气)，则空气中实际湿含量da=ψda，kg／m3(干空气)。　　 所以实际湿空气量Vs=αV0+1．2αV0da=(1+1．2da)αV0，m3/m3(干燃气) (1—6) 　　如，空气20℃，相对湿度0．6时，查附录3，da=0．0189kg/m3(干空气)，这时空气的da=O．6×0．0189= 0.0113kg／m3(干空气)，Vs=αV0+1．2×0.0113αV0=(1+0．0136)αV0，m3(湿空气)／m3(干燃气)。　　一般将10g／m3(干空气)，或0．012m3/m3(干空气)，作为空气湿含量近似计算的取值。　　显然，燃气燃烧的实际空气需要量V，不仅取决于燃气的组成，同时与燃烧条件。有关，影响因素主要有燃气燃烧方法、燃烧设备运行工况等。通常，α1，在工业燃烧设备中α为1．05～1．20，在民用燃具中α为1．30～1．80。　　在燃气燃烧设备中，正确选择和控制空气过剩系数α是十分重要的。α过小或过大都将导致不良后果。前者，α小于1，空气供应不足，燃气不完全燃烧，燃气的化学热不能充分发挥，使设备的热效率