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第三节燃烧过程的计算,内容提要,1.燃烧反应方程式,2.理论空气量,4.空燃比,3.空气过剩系数,5.理论烟气体积,6.污染物排放量的计算,学习要求,1.掌握理论空气量、理论烟气量、空气过剩系数和空燃比的概念；,2.学会根据燃料组成计算理论空气量,根据空气条件计算实际空气量；,3.掌握烟气体积和过量空气校正方法，学会计算实际烟气量；,4.熟练掌握污染物排放量的计算方法。,1.1燃烧反应方程式,在进行燃烧计算时，经常做一些以下简化假设：,假定,(1)空气仅是由氮和氧组成的,含量分别为79.1%和20.9%，氮和氧的体积比为79.120.93.78；,(3)燃料中的硫被氧化为SO2；,(2)燃料中的固定态氧可用于燃烧；,(4)热力型NOx可以忽略；,(5)燃料中的氮在燃烧时转化为N2；,(6)燃料的化学式为CxHySzOw，其中下标x、y、z、w分别代表碳、氢、硫和氧的原子数。,在上述假定条件下，完全燃烧反应的反应物和生成物关系如右图：其中Q代表燃烧热。,完全燃烧的化学反应方程式,例2：甲醇完全燃烧方程式的确定,1.2理论空气量,单位质量燃料按燃烧反应方程式完全燃烧所需要的空气量（体积）称为理论空气量。它由燃料的组成决定，可根据燃烧方程式计算求得。,理论空气量Va0为：Va0=22.44.78(x+y/4+zw/2)/(12x+1.008y+32z+16w)=107.1(x+y/4+z-w/2)/(12x+1.008y+32z+16w)m3/kg,例3假定煤的化学组成以质量计为：C：77.2；H：5.2；N：1.2；S：2.6；O：5.9；灰分：7.9。试计算这种煤燃烧时需要的理论空气量。,第二步：确定煤的摩尔质量，即相对于每摩尔碳的质量，包括灰分，为：,一般煤的理论空气量Va0=49m3kg，液体燃料的理论空气量Va0=1011m3kg，天然气的理论空气量Va0=8.019.5m3m3fuel。,1.3空气过剩系数,实际空气量Va与理论空气量Va0之比称为空气过剩系数，即,通常1，值与燃料种类、燃烧装置型式及燃烧条件等因素有关。,表1部分炉型的空气过剩系数,空气过剩系数校正计算,空气过剩系数可以根据奥萨特仪监测结果推算。奥氏烟气分析仪测定干烟气中CO2、O2和CO含量，其它部分是N2,完全燃烧时，空气过剩系数为：,各组分的量均为奥氏分析仪所测得的百分数。,若燃烧不完全会产生CO，须校正。即从测得的过剩氧中减去CO氧化为CO2所需的O2,1.4空燃比,空燃比（AF）定义为单位质量燃料燃烧所需要的空气质量,AF理论理论空气质量/燃料质量,思考题：,1.试推导一般燃料理论空燃比的数值？,2.理论空然比和理论空气量有什么关系？,计算题：已知某天然气组成为CH4:59.2%;C2H6:12.9%;N2:0.7%;CO2:26.2%,试计算其完全燃烧的空燃比？,图6空燃比和空气过剩系数关系图,1.5理论烟气体积,理论烟气成分,理论烟气成分主要是CO2、SO2、N2和水蒸气；烟气中除水蒸气以外的部分称为干烟气，在标准状态下的干烟气为标准干烟气；,a.含水蒸气的烟气称为湿烟气；,b.理论烟气体积等于干烟气体积和水蒸气体积之和。,理论干烟气体积,在理论空气量下，单位质量燃料完全燃烧所生成的烟气体积称为理论烟气体积，以Vfg0表示。根据燃烧反应方程式，理论干烟气体积为：,实际烟气体积,体积密度校正,为计算标准状态下的烟气体积，需要将监测到的排烟温度、压力下的烟气体积换算到标准状态。,式中，下标N代表监测状态，下标S代表标准状态,过剩空气校正,空气过剩系数大于1时，烟气中含有过剩空气，实际烟气体积是理论烟气体积与过剩空气量的和。,Vfg=Vfg0+(-1)Va0,其中：为过剩空气系数；V0a为理论空气量,例4已知空气过剩系数=1.1，试计算1mol的甲烷完全燃烧产生的烟气量。,解：甲烷燃烧的燃烧方程式为：,CH4+2O2+7.56N2CO2+2H2O+7.56N2,由上式可知，1mol甲烷完全燃烧产生的理论烟气量为：,Vofg=1+2+7.56=10.56（mol）,理论空气量V0a=2+7.56=9.56（mol）,根据公式Vfg=Vofg+V0a(1)得：,Vfg=Vofg+V0a(1)=10.56+9.56(1.11)=11.52（mol）,11.520.02240.258m3,1mol甲烷完全燃烧产生的烟气量为,1.6污染物排放量的计算,污染物排放量计算有两种方法：,1.根据实测的污染物浓度和排烟量来计算；,2.利用排放因子（EmissionFactor）确定污染物排放量。,表1机动车排放因子一览表,例2-8某电厂以烟煤做为燃料，采用液态排渣的煤粉炉（也称为蒸气锅炉），并安装了湿式洗涤器，可以达到98的SO2净化效率，根据以下条件：,（1）发电量1000MW（2）总体热效率30（3）煤中S含量2.1，热值27770kJ/Kg，灰分含量8。,估算：单位时间的燃煤消耗量依据AP42，估算TSP、SO2、NOx、CO和NMVOC的排放量,(2)确定锅炉排放因子AP42（CompilationofAirPollutantEmissionFactor）,查AP42中1.1BituminousAndSubbituminousCoalCombustion得到液态排渣粉炉的各污染物的排放因子如下：,a.A=%Ash,即TSP的排放量为3.5(Ash),b.S=%Sulfur,即SO2的排放量为19(Sulfur),TSP=3.58433/100012.12t/h,SO2=192.14330.02/10000.35t/h,NOX=16433/10006.93t/h,CO=0.25433/10000.108t/h,NMVOC=0.02433/10000.0087t/h,重点,1.掌握理论空气量、理论烟气量、空气过剩系数和空燃比的概念；,2.学会根据燃料组成计算理论空气量,根据空气条件计算实际空气量；,3.掌握烟气体积和过量空气校正方法，学会计算实际烟气量；,4.熟练掌握污染物排放量的计算方法。,
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