1、1,第三章 工程燃烧计算,工程燃烧学,3.4 燃烧温度计算,2,燃烧温度,燃烧温度炉内燃烧后的温度未排放的烟气温度，即燃料燃烧时燃烧产物达到的温度 与燃料种类、燃料成分、燃烧条件、传热条件等因素有关 取决于热量收入和热量支出的平衡关系 从能量平衡方程出发，求燃烧温度,3,能量平衡,热量收入 燃料发热量Q低，因为炉内温度100oC，水分处于蒸汽状态 空气带入的物理热Q空=Ln.c空.(t空-0) 燃料带入的物理热Q燃=c燃.(t燃-0) 热量支出 燃烧产物物理热Q产=V产.c产.(t产-0) 燃烧产物和炉向周围的传热Q传 不完全燃烧热损失Q不 产物在高温下热分解的吸热Q分 能量平衡方程 Q低+Q
2、空+Q燃Q产+Q传+Q不+Q分,4,燃烧产物温度,实际温度计算式理论燃烧温度 假定绝热，Q传0；完全燃烧，Q不0,5,理论燃烧温度,理论燃烧温度表示燃料在某燃烧条件下能达到的最高温度 对选择燃料、燃烧条件、控制温度、炉温水平的估计、热交换计算等，具有实际意义,6,理论发热温度,理论发热温度(发热温度) 在绝热Q传0，完全燃烧Q不0的基础上，进一步忽略热分解Q分0，规定空气和燃料不预热Q空0，Q燃0，空气消耗系数n1，则与传热条件、炉子结构等因素有关吗？ 只和燃料性质有关,7,理论发热温度的计算,1、确定Q低值（如何计算？）: Q的计算，固体或者液体燃料用门捷列夫公式或者实验测定，气体燃料使用各
3、组分发热量之和计算 2、确定烟气体积V0，等于各成分体积之和 如认为只有三种成分CO2、H2O、N2，则V0V0CO2V0H2OV0N2 V0CO2、V0H2O、V0N2由燃料成分计算(如何计算？) 说明：此处忽略掉了S,8,理论发热温度的计算,3、确定烟气比热c产，它强烈相关于温度t产 (1比热近似法) 查表3-3得到各温度下的c产值 (2内插值近似) 查表3-3得各温度下各气体成分的c值 (3求解方程法) 认为各气体成分c值与温度成2次级数关系，cA1A2tA3t2，通过查表得到各系数,9,比热近似法,产物整体比热近似值法(表33) 根据具体的燃料成分计算V0 (VCO2VH2OVN2)
4、，并根据表3-3确定c产 适用性：燃烧产物的平均比热受温度的影响不显著，特别是空气作助燃剂,10,比热近似法求解过程,比热近似法求温度（比热随温度增大而增大）,11,内插值近似法,假设：c=A1+A2t+A3t2, 温度变化小时，c与t为线性关系利用i=c*t=Q低/V0, 认为i与t呈线性根据燃料成分求Q低和V0，然后计算i，再根据i值反算温度t,12,内插值近似法的过程,首先假设一个温度t，通过表3-3查各气体的平均比热，求出燃烧产物的平均比热c 产物的平均比热为各组分比热的加权和 c=(CO2.cCO2+H2O.cH2O+N2.cN2)/100 计算该温度下的i=c . t,使得ii 利
5、用i与t的线性关系，根据几何相似性，即可求出t热,13,方程求解燃料理论发热温度,方程求解法 cA1A2tA3t2 如认为只有三种成分CO2、H2O、N2，则 V0 c产 VCO2 (A1CO2 +A2CO2t+ A3CO2t2) VH2O (A1H2O +A2H2Ot+ A3H2Ot2) VN2 (A1N2 +A2N2t+ A3N2t2) V0 c产 abtct2 因此 ct3bt2atQ低0 解方程即得t热,14,理论燃烧温度计算,理论燃烧温度表达式如下Q低、Q空、Q燃都容易计算 需要计算Vn.c产 更关键的是计算Q分,15,高温热分解,温度越高，分解越强；压力越高，分解较弱 工业炉中，只
6、考虑温度，且只有大于1800度才考虑热分解 并且只考虑CO2和H2O的热分解反应，则分解热Q分,16,计算Q分,（1）忽略。在温度1800oC的情况下，热分解很少发生，或热分解对温度的影响很小时，可忽略Q分0 （2）按CO2分解度fCO2和H2O的分解度fH2O计算 Q分 = 12600VCO+10800VH2= 12600fCO2.(VCO2)未+10800fH2O. (VH2O)未 fCO2、 fH2O与温度有关，可查表 (VCO2)未、 (VH2O)未是没有分解时完全燃烧后的产物成分体积，可依据燃料成分直接计算,17,计算Vn.c产,忽略热分解引起Vn.c产的变化 将燃烧产物分为理论燃烧
7、产物和剩余空气两部分 Vn.c产 V0.c产+(Ln-L0).c空 V0.c产+(n-1)L0.c空 V0、L0根据燃料的成分计算 注意：右边c产是理论燃烧产物的比热,18,影响理论燃烧温度的因素,燃料种类和发热量 主要取决于单位体积燃烧产物的热含量 考虑Q低/V0，比考虑Q低的影响更符合规律空气消耗系数n 在n=1的情况下，n值越大，理论燃烧温度越低。因此在保证完全燃烧的情况下，尽量减小n,19,影响理论燃烧温度的因素,空气和燃料的预热温度 预热空气可显著提高理论燃烧温度。如对高炉煤气、发生炉煤气，预热空气升高200oC可提高理论燃烧温度100oC，对重油、天然气等可提高150oC 对高发热量的煤气，预热空气比预热煤气效果更大，因为发热量越高，L0越大，空气的物理热更多 预热是利用余热在低温下实现，非常利于节能 空气的富氧程度 氧含量越高，燃烧产物生成量越减少。因为氮气少 在氧含量在小于约40时，氧含量变化的影响显著。大于40后，变化影响减缓。 氧含量对高热值燃料影响大，对低热值燃料影响小,20,思考题,1、计算理论燃烧温度的假设前提是什么？,2、计算燃料理论发热温度的燃烧条件要求又是什么？,3、内插值法和比热近似法求发热温度时，计算步骤是怎样的 ？,4、理论燃烧温度的影响因素有哪几个 ？,
