11-1燃烧学计算题

5. 已知某烟煤成分为（%）：C daf —83.21,H daf —5.87, Odaf —5.22, Ndaf —1.90,

S daf —3.8, Ad —8.68, War —4.0,

33

试求：(1)理论空气需要量L （；(2)理论燃烧产物生成量V （;(3)0m /kg）0m /kg）

3

如某加热炉用该煤加热，热负荷为17×10kW ，要求空气消耗系数n=1.35，求每小时供风量，烟气生成量及烟气成分。 解：（1）将该煤的各成分换算成应用成分：

A ar =A d %⨯

100-W ar 100-4

=8. 68%⨯=8. 33%

100100

100-A ar -W ar 100-8. 33-4

=83. 21%⨯=72. 95%

100100

C ar =C daf %⨯

H ar =H daf %⨯0. 8767=5. 87⨯0. 8767%=5. 15% O ar =O daf %⨯0. 8767=5. 22⨯0. 8767%=4. 58% N ar =N daf %⨯0. 8767=1. 9⨯0. 8767%=1. 66% S ar =S daf %⨯0. 8767=3. 80⨯0. 8767%=3. 33%

W ar =4%

计算理论空气需要量L 0：

L 0=

=

1⎛8⎫1⨯ C +8⨯H +S -O ⎪⨯

1. 429⨯0. 21⎝3⎭100

1⎛8⎫

⨯ ⨯72. 95+8⨯5. 15+3. 33-4. 58⎪⨯0. 01

1. 429⨯0. 21⎝3⎭

=7. 81m 3/kg

()

（2）计算理论燃烧产物生成量V 0：

⎛C S H W N ⎫22. 479V 0= ++++⎪⨯+L 0

[**************]⎝⎭

⎛72. 953. 335. 1541. 66⎫

= ++++⎪⨯0. 224+0. 79⨯7. 81

1003221828⎝⎭

=8. 19m 3/kg

（3） 采用门捷列夫公式计算煤的低发热值：

Q低= 4.187×[81×C+246×H －26×（O －S ）－6×W]]

= 4.187×[81×72.95+246×5.15－26×（4.58－3.33）－6×4] = 29.80（MJ/m3） 每小时所需烟煤为：

()

17⨯103⨯360017⨯103⨯3600m ===2. 053⨯103(kg /h )

Q 29809

每小时烟气生成量：

V tol =m ⨯V n =2053⨯(8. 19+0. 35⨯7. 81)=2. 24⨯104(m 3/h )

每小时供风量：

L tol =mnL ⨯1. 35⨯7. 81=2. 16⨯104m 3/h 0=2053

计算烟气成分：

C 22. 472. 9522. 4

⨯m =⨯⨯2053=2. 80⨯103(m 3/h ) V co 2=⨯

1210012100S 22. 4

⨯m =46. 8(m 3/h ) V so 2=⨯

32100

H W 22. 4

) ⨯m =1. 296⨯103(m 3/h ) V H 2o =(+⨯

218100N 22. 4⨯⨯m +0. 79L n =1. 714⨯104(m 3/h ) V N 2=

2810021

⨯(L n -L 0) ⨯m =1. 188⨯103(m 3/h ) V o 2=100

计算烟气百分比组成：

CO 2＇=12.45% SO2＇=0.21% H2O ＇=5.73% N2＇=76.36% O2＇=5.25%

6. 某焦炉干煤气%成分为：CO —9.1；H 2—57.3；CH 4—26.0；C 2H 4—2.5；CO 2—3.0；O 2—0.5；N 2—1.6；煤气温度为20℃。用含氧量为30%的富氧空气燃烧，n=1.15，试求：(1)富氧空气消耗量L n （m 3/m3）(2)燃烧产物成分及密度 解：应换成湿基（即收到基）成分计算：

将煤气干燥基成分换算成湿基成分： 当煤气温度为20℃，查附表5，知：

g d ，H2O =18.9（g/m3）

H2O 湿 =（0.00124×18.9）×100/（1+0.00124×18.9）= 2.29 CO湿 =CO干%×（100－H 2O 湿）/100=8.89

同理： H2湿=55.99 CH4湿=25.40 O2湿=0.49 CO2湿=2.93 N2湿=1.57 C2H 4湿=2.44

（1） 计算富氧燃烧空气消耗量：

L 0=

⎫1⎛11m ⎫3⎛

⨯ CO +H +n +⨯C H +H S -O ⎪∑⎝4⎭n m 222⎪2⎪0. 3 22⎝⎭

=3. 0m 3/m 3

()

L n =n ⨯L 0=1. 15⨯3. 0=3. 45(m 3/m 3) （2） 计算燃烧产物成分：

V co 2=(CO +∑n ⨯C n H m +CO 2)⨯

=0. 421m 3/m 3

()

1

=(8. 89+25. 4+2⨯2. 44+2. 93)⨯0. 01100

m ⎛⎫1

V H 2O = H 2+∑⨯C n H m +H 2O ⎪⨯=1. 14m 3/m 3

2⎝⎭100

()

V N 2=N 2⨯

170+⨯L n =1. 57⨯0. 01+0. 7⨯3. 45=2. 43m 3/m 3 100100

()

V O 2=0. 3⨯(L n -L 0)=0. 3⨯0. 45=0. 135m 3/m 3

烟气量为： Vn =4.125（m 3/m3）

烟气成分百分比： CO2＇=10.20 H2O ＇=27.60 N2＇=58.93 O2＇=3.27

(3) 计算烟气密度：

()

44⨯CO 2+18⨯H 2O ' +28N 2+32⨯O 2

ρ=

100⨯22. 4

44⨯10. 20+18⨯27. 60+28⨯58. 93+32⨯3. 27

=

100⨯22. 4

=1. 205kg /m 3

' ' '

()

7. 某焦炉煤气，成分同上题，燃烧时空气消耗系数n=0.8，产物温度为1200℃，

，，

设产物中O 2=0，并忽略CH 4不计，试计算不完全燃烧产物的成分及生成量。 解：（1）碳平衡公式：

1

=V CO 2+V CO n m

100

(8. 89+2. 93+25. 4+2⨯2. 44)⨯0. 01=V CO 2+V CO

(CO +∑n ⨯C H

+CO 2)⨯

. V CO 2+V CO =0. 42

（2）氢平衡方程式：

m ⎛⎫1

=V H 2+V H 20 H 2+∑⨯C n H m +H 2O . ⎪⨯

2100⎝⎭

(55. 99+2⨯25. 4+2⨯2. 44+2. 29)⨯0. 01=V H 2+V H 2O

. V H 2+V H 2O =1. 14

（3）氧平衡方程式：

111⎛1⎫1

+nL 0. O 2=V CO 2+V CO +V H 2O CO +CO 2+O 2+H 2O ⎪⨯

222⎝2⎭100

⎛1⎫

⨯8. 89+2. 93+0. 49+0. 5⨯2. 29⎪⨯0. 01+0. 8⨯0. 9=V CO 2+0. 5V CO +0. 5V H 2O

⎝2⎭V CO 2+0. 5V CO +0. 5V H 2O =0. 81

（4）氮平衡方程式：

1

N ⨯ 2100+3. 76nL 0. O 2=V N 2

1. 57⨯0. 01+3. 76⨯0. 8⨯0. 9=V N 22. 72=V N 2

（5）水煤气反应平衡常数： K =

P CO 2∙P N 2P CO ∙P H 2O

=

V CO ∙V N 2

2

V CO ∙V H 2O

查附表6 当t=1200℃时，K=0.387

V CO ∙V 2

N 2

V =0. 387

CO ∙V H 2O

各式联立求解得： 算得百分比为： V， H2 = 0.207(m3/m3) H2= 4.84 VCO = 0.153 (m3/m3) CO， = 3.57 V，CO2 = 0.267(m3/m3) CO2= 6.24

V33，

H2O = 0.933(m/m) H2O = 21.80 V3， N2 = 2.72(m/m3) N2= 63.55 V3n = 4.28(m/m3)

4.

试计算：2.max 空气消耗系数n 和化学不完全燃烧损失q 化；

解： （1）

L 0=(8. 89C +26. 67H +3. 33S -3. 33O ) ⨯0. 01

=0. 01⨯(8. 89⨯76. 32+26. 67⨯4. 08+3. 33⨯3. 8-3. 33⨯3. 64) =7. 88(m 3/kg )

L 0. O 2=0. 21L 0=1. 655(m 3/kg )

V C S 22. 476. 323. 822. 4

ro 2=(12+32) ⨯100=(12+32) ⨯100=1. 46(m 3/kg )

V H W 22. 4

H 2o =(2+18) ⨯

100=0. 5(m 3/kg ) V N 22. 4N 2=28⨯100

+0. 79L 0=6. 25(m 3/kg )

V 干0=1.46+6.25=7.71（m 3/kg） Q d =30.03(MJ/kg)

所以 K =

L 0. O 2V =

1. 665

RO 2

1. 46

=1. 13 RO '

=

100（V RO 2）完=

1. 46⨯100

2. max （V 0）干

7. 71

=19

(3)

β=

P =

21-RO

'

2. maz

RO ' 2. max Q d V 0

=

21-19

=0. 11 19

30. 03⨯103==3. 90⨯103(kJ /m 3)

7. 71

（2）验证分析误差：

将各烟气成分及β值代入烟气分析方程：

=(1+0. 11)⨯14+(0. 605+0. 11)⨯2+4-0. 185⨯1+(0. 11-0. 58. )⨯0=20. 79

成分误差： δ=

(1+β) RO 2+(0. 605+β) CO ' +O ' 2-0. 185H ' 2-(0. 58-β) CH ' 4

'

. 20. 79-21

=1%

（3） 计算空气消耗系数及不完全燃烧损失

O 2+(0. 5CO ' +0. 5H 2' +2CH ' 4) n =+1

K RO ' 2+CO ' +CH ' 44-(0. 5⨯2+0. 5⨯1+0) =+1

1. 14⨯16

=1. 14

RO ' 2. max 126CO ' +108H 2' q 化=⨯⨯100%' '

P RO 2+CO 19126⨯2+108⨯1⨯⨯100%389514+2=11%=

'