燃料燃烧、空气量、烟气量计算

第二章燃烧与大气污染,1.燃料及其燃烧的过程2.烟气体积及污染物排放量计算,燃料及其燃烧的过程,燃料在燃烧过程中，能够放出热量或动力，且在经济上可行的物质分类,影响燃料燃烧的主要因素,燃烧过程及燃烧产物完全燃烧：CO2、H2O不完全燃烧：CO2、H2O&CO、黑烟及其他部分氧化产物如果燃料中含有S和N，则会生成SO2和NO空气中的部分N可能被氧化成NO热力型NOx,影响燃料燃烧的主要因素,燃料完全燃烧的条件（3T）空气条件：提供充足的空气；但是空气量过大，会降低炉温，增加热损失温度条件（Temperature）：达到燃料的着火温度时间条件（Time）：燃料在高温区停留时间应超过燃料燃烧所需时间燃料与空气的混合条件（Turbulence）：燃料与氧充分混合,燃烧过程中产生的污染物,燃烧可能释放的污染物：CO2、CO、SOx、NOx、CH、烟、飞灰、金属及其氧化物等温度对燃烧产物的绝对量和相对量都有影响燃料种类和燃烧方式对燃烧产物也有影响,影响燃料燃烧的主要因素,典型燃料的着火温度,燃料燃烧的理论空气量,理论空气量（1）定义：单位量燃料按燃烧反应方程式完全燃烧所需要的空气量称为理论空气量（2）表示：Va0，m3/kg（3）求解：可根据燃烧方程式计算求得。,燃料燃烧的理论空气量,建立燃烧化学方化式时，通常假定：a）空气仅是由氮和氧组成的，其体积比为VN2/VO2=79.120.9=3.78（摩尔比，体积比）；b)燃料中的固定态氧可用于燃烧；c)燃料中的硫主要被氧化为S02；d)燃料中含氮量较低，热型NOX的生成量较小，在计算理论空气量时可以忽略；e)燃料中氮主要被转化成氮气N2；f）燃料的化学式设为CxHySzOw，其中下标x、y、z、w分别代表碳、氢、硫和氧的原子数。,燃料燃烧的理论空气量,燃烧方程式：燃料重量=12x+1.008y+32z+16w理论空气量：煤47m3/kg，液体燃料1011m3/kg,例题,例1已知重油的元素分析如下：C85.5；H11.3%；O2.0；N0.2%；S1.0；试计算燃油1kg所需要的理论空气量。解：燃烧1kg重油所需要的氧气量为：71.25+28.25+0.310.625=99.185（mol/kg）则理论空气量Va0=（3.78+1）99.18522.4/1000=10.62（m3/kg）,燃料燃烧的理论空气量,空气过剩系数实际空气量与理论空气量之比。以表示，通常1部分炉型的空气过剩系数,燃料燃烧的理论空气量,空燃比AF（1）定义：单位质量燃料燃烧所需要的理论空气质量（2）求解：由燃烧方程式直接求得例如，甲烷在理论空气量下的完全燃烧CH4+2O2+7.52N2-CO2+2H2O+7.52N2空燃比为：,烟气体积及污染物排放量计算,烟气体积计算理论烟气体积,烟气体积及污染物排放量计算,烟气体积和密度的校正转化为标态下（273K、1atm）的体积和密度标准状态下的烟气体积标准状态下烟气的密度,烟气体积及污染物排放量计算过剩空气校正以碳在空气中的完全燃烧为例C十O2+3.76N2C02+3.76N2若空气过量，则燃烧方程式变为C+(1+a)O2+(1+a)3.76N2C02+a02+(1+a)3.76N2,考虑过剩空气校正后，实际烟气体积：,污染物排放量的计算,例2：某重油成分分析结果如下（按质量）：C88.3%，H9.5%，S1.6%，H2O0.5%，灰分0.10%。（1）试计算燃烧1Kg重油所需要的理论空气量（2）计算空气过剩系数为1.2时的烟气体积解：,污染物排放量的计算,（1）理论需氧量=73.58+23.75+0.5=97.83mol/kg理论空气量V0a=97.834.7822.4/1000=10.47m3N/kg（2）理论烟气体积V0fgCO2:73.58molSOX:0.5molH2O:47.5+0.278=47.778molN2:97.833.78=369.80molV0fg=73.58+47.778+0.5+369.80=491.658mol/kg=491.65822.4/1000=11.01m3N/kg所以实际烟气体积Vfg=V0fg+V0a(-1)=11.01+10.47（1.2-1）=13.10m3N/kg,污染物排放量的计算,例3普通煤的元素分析如下：C65.7；灰分18.1；S1.7；H3.2；水分9.0；O2.3。（含N量不计）试计算燃煤1kg所需要的理论空气量和SO2在烟气中的浓度（以体积分数计）。解：,污染物排放量的计算,理论空气量理论烟气量为：CO2：54.75molSO2：0.53molH2O：16+521molN2：SO2的量为：CSO2,污染物排放量的计算,例4煤的元素分析结果如下：S0.6；H3.7；C79.5；N0.9；O4.7；灰分10.6。在空气过剩20条件下完全燃烧。计算烟