燃料教学案燃烧计算题.docx
- 文档编号:24504575
- 上传时间:2023-05-28
- 格式:DOCX
- 页数:53
- 大小:112.99KB
燃料教学案燃烧计算题.docx
《燃料教学案燃烧计算题.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《燃料教学案燃烧计算题.docx(53页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
燃料教学案燃烧计算题
........
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
CO2
C2H4
O2
H2
CH4
CO
N2
焦炉煤气
3.1
2.9
0.4
57.9
25.4
9.0
1.3
高炉煤气
13.9
0.3
3.0
0.6
26.2
56.0
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:
湿
=
31100
%=
310
CO2
0.124
%=2.98%
100
31.1
103.99
同理,其余如下表:
焦炉煤气
高炉煤气
CO2
湿=
310
%=2.99%
1390%=13.38%
103.9
103.9
C2H4
湿
=
290%
2.79%
103.9
O2
湿=
40
%
0.39%
30
%
0.29%
103.9
103.9
H2
湿=
5790%
55.75%
300%
2.89%
103.9
103.9
CH4
湿=
2540%
24.45%
60
%
0.58%
103.9
103.9
.专业学习资料.
..
.
..
.
..
CO湿=
900
%
8.66%
2620%
25.22%
103.9
103.9
N2
湿=
130%
1.25%
5600%
53.92%
103.9
103.9
W=
38.6
%
3.72%
386%
3.72%
103.9
103.9
∑=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/m
3)
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=0.32.79=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=0.34148+0.7886=1875(kcal/m
3)
.专业学习资料.
..
.
..
.
..
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60106kcal/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
60106
B==3200(m3/h)
1875
(2)该煤气燃烧的理论空气需要量,按式(4-8)为:
Lo=(
20.5
18.75
0.84-0.30)
4.76
+
+27.74+3
=1.77(m3/m3)
2
2
100
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
1
79
Lo=(20.25+18.75+3
7.74+4
0.84+10.26+38.12+3.72)1.77
+
=2.57(m3/m3)
100
100
n=1.05时Vn=2.66(m
3/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
.专业学习资料.
........
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%;
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:
A用
7.78
100
3
7.78
0.977.75%
100
C用
85.32
100
37.55
85.320.894576.32%
100
H用
4.56
0.8945
4.08%
O用
4.070.89453.64%
N用
1.080.89451.61%
S用
4.25
0.8945
3.80%
W用3.0%
∑=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)/100=7.88(kcal/kg)
(3)理论燃料产物生成量
.专业学习资料.
..
.
..
.
..
1kg燃料的燃烧产物中各成分的量为
VCO2
76.32
22.4
12
1.43
100
3.8
22.4
0.03
VSO232
100
VH2O
4.08
22.4
3.0
22.4
2
100
18
0.5
100
VN2
1.61
22.4
79
7.886.25
28
100
100
干燃烧产物生成量
干
VSO2
VN2
1.430.03
6.25
7.71(m3/kg)
V0VCO2
湿(总)燃料产物生成量
干
V0V0VH2O7.710.58.21(m3/kg)
(4)理论燃烧产物的成分与重度
'
VCO2
1.43
成份:
CO2
V0
100%17.42%
8.21
'
0.03
100%
0.37%
2
SO
8.21
H2O'0.5
100%
6.09%
8.21
'
6.25
100%
76.12%
N2
8.21
∑=100%
重度可按(4-21)式计算
.专业学习资料.
........
44
17.46
64
0.37
18
6.09
28
76.2
γ=
22.4
100
=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
Q低
7172
P
932(kcal/m3)
V0干
7.71
P值与表6-1资料符合。
每m3湿产物的初始热含量
Q低
7172
875
iR
8.21
(kcal/m3)
V0
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)
iCO
2=0.1742
0.5818
2100=212.8
iSO2=0.0037
0.5818
2100=4.5
iH2O=0.0609
0.4735
2100=60.6
iN2=0.7612
0.3557
2100=568.6
I″=846.5千(卡/米3)
因i’ iCO2=0.1742 0.5848 2200=212.8 iSO2=0.0037 0.5848 2200=4.8 iH2O=0.0609 0.4779 2200=64.0 iN2=0.7612 0.3571 2200=598.0 .专业学习资料. ........ I″=890.9 i″0>i按内插值法式(5-7)得 875 846.5 t热= 890.9 10021002164 ℃ 846.5 按近似方程计算 根据表5-1,可得 ∑ViA3i=(1.435.067+0.50.719+6.25 0.51) 10-8=7.92 10-8 ∑ViA2i=(1.4318.4+0.57.141+6.25 3.6) 10-5=52.38 10-5 ∑ViA1i=(1.430.3961+0.50.3517+6.25 0.3023)=263.16 10-2 Vso2可忽略不计。 代入式5-6,即 7.92 10-8t3热-52.3810t2热-263.16 10t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 7172 t热= =2184℃ 8.210.40 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)。 如果将空气预热至400℃,理论燃烧温度将达到多高? 解: .专业学习资料. ........ (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= 1 0.21 885.0811.30.20.9 1 1.429 3 100 =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 85 0.2 11.3 2.0 0.5 22.4 79 V0= 32 2 18 28 100 10.5=11.18(m3/kg) 12 100 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: VCO2 85.0 22.41.58 (m3/kg) 12 100 VH2O= 11.3 2.0 22.419 0.0012412.91.59(m3/kg) 2 18 100 1.58 100% 11.6% CO2′= 13.58 1.59 100% 11.7% H2O′= 13.58 (2)重油的发热量。 Q低=4.187[8185.0+24611.3-26(0.9-0.2)-60.2]=40340(kJ/kg) .专业学习资料. ........ (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: Q燃=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: Q空=[(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 40340 177 1817(℃) t理=11.181.67(12.910.5)1.51 计算温度与假设相符,即取C产和C空及假设Q分=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。 .专业学习资料. ........ 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: 40340 6889 177 2126(℃) t’理=11.181.67 (12.9 10.5)1.51 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: fCO2=11.8%和fH2O=4.0%,则分解热分别为: Q分CO2 =1260011.6 13.58 11.8 10-4=2342 (kJ/kg) Q分HO =1080011.7 13.58 4.0 10-4=686 (kJ/kg) 2 Q分=2342+686=3028 (kJ/kg) 40340 6889 177 3028 t理= 1.67 (12.9 10.5) 1991(℃) 11.18 1.51 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;CH4=24.8;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)。 .专业学习资料. ........ 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 L0,O 1 8.77 1 56.5224.832.830.39 1 0.9(m3/m 2 2 2 100 当n=0.5时实际供给的氧量为 nL0,O2 0.50.90.45(m3/m3) 烟气中的氮含量可直接由式(4-32b)求出 VN2 1.263.760.451.7(m3/m3) 100 其余四个未知量VCO2;VCO;VH2O;VH2可根据式(4-29b)、(4-30 b)、(4-31b)和式 (4-33)列出四个方程式联立求解。 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) 1 VCO2 VCO 100 1 VH2O VH 2 100 1 1 1 +0.45=VCO2 1 1 (3.02+×8.77+ ×2.43+0.39) VCO VH2O 2 2 100 2 2 0.333= VCO VH /VCO VHO 2 2 2 即 .专业学习资料. ........ VCO VCO=0.42 2 VH2 VH2O=1.14 V CO 1V 1V HO 2 2 CO 2 =0.54 2 VCO VH /VCO VHO=0.333 2 2 2 联立求解 (1)~(4)得 VCO=0.10(m3 /m3); V =0.32(m3/m3); 2 CO VH2O=0.56(m3/m3);VH2=0.58(m3/m3) 烟气烟量为 Vn=0.10+0.32+0.56+0.58+1.7=3.26(m 3/m3) 烟气成分为 CO2' 0.10 H 2O' 0.56 3.26×100%=3.07% ; 3.26×100%=17.18%; CO' 0.58 H2' 0.58 3.26×100%=9.82% ; 3.26×100%=17.19%; ' 1.7 N2 3.26×100%=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(%): .专业学习资料. .. . .. . .. (1) CO2' 8.00;O2' 7.00;H2' 0.55;CH4' 0;N2' 84.35 ;
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 燃料 教学 燃烧 算题
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)