第六章.焦爐內(nèi)煤氣燃燒

1、第六章煉焦爐內(nèi)煤氣的燃燒第一節(jié)煉焦爐加熱用煤氣一、幾種煤氣的組成喪6-1幾種煤氣（干來）的組成和低熱值名稱約砂 （體職）/LI * m 'HjCHt8CJ1,C02N：5鯛爐烘弋55-6023-275-«24IJ-33-7h,sfhct17000 “ 19000髙仲煤氣U-3.0 0.2-0.523-2715 亠 1955 -600,2-04,了 ;X3200 “ MOO發(fā)生爐空/訊氣0.5 7.9一32 -330.5-1.564-664200 4300朮n50 -5536-1S64心1-50.2-0.3HjS10300 亠 10500嘔合煤氣卩4 J&06-2/02

2、5-3O1 -4.0-6.548-53QUJIIkS5300-65®焦爐煤氣是無色有臭味的氣體，重度為0.46-0. 5kg/m3,焦爐煤氣中因含H2和CH4較多，因此發(fā)熱量較高，一般為1680018900kJ/m3o極容易燃燒，它的著火點是600 65（TC。燃燒速度快，火焰短，溫度高。和空氣混合后容易爆炸，爆炸范圍（煤氣在混合氣依中的體積百分率）是5-30%,因此應(yīng)嚴格避免空氣和煤氣混 合，煤氣點火時，要給火后開煤氣。焦爐煤氣有毒，因為含有co和少量的硫化氫（H2S）氣體。 高爐煤氣是無色.無味，無臭的氣體，重度為1.29-1.30kg/m3,和空氣重度相近。因其中含可燃成分較少

3、，因此發(fā)熱量較低，一般為 33004200kJ/m3,和焦爐煤氣相比，它燃燒比較緩慢，火焰較長。 它的著火點在600C以上，爆炸范圍是3665%。 CO是有劇毒的氣體，它在高爐煤氣中含量較多，因此高爐煤氣的毒性是很大的。空氣中含CO在0.2%時，能使人失去知覺，含有1% 時，能使人死亡，含0.06%時，對健康有害。因此高爐煤氣設(shè)備必 須嚴格保持嚴密。安全規(guī)程規(guī)定在1立方米空氣中CO含量不能超過003克。當設(shè)計焦爐進行熱工計算時，煤氣的組成必須確定，因此規(guī) 定熱工計算時煤氣的組成如下表所示：熱工計算用煤氣組成名稱H2CH4組成（體積）coCmHnco2n2°2低熱值KJ/叩焦爐煤氣59

4、.525.56.02.22.44.00.417900大型高爐煤1.50.226.13.957-20.436400中型高爐煤2.70.228.011.057-0.339200發(fā)生爐煤氣9.01.0528.05.156.40.449100以上兩表中的煤氣組成均為干基（干煤氣），而煤氣中的水分含量，并以下式進行換算：x 濕二 x 干/ （1+M 干）,%或者：X干二X濕/ （1M濕）,%式中：X干.X逗干.濕基煤氣組成，%M干.M濕干濕基煤氣的水分含量，m3/m3,斤!其數(shù)值由下表查取。5如焦爐煤氣的飽和溫度為20°C,由表62查得InP干煤氣在 20°C時的飽和水蒸汽含量為0.

5、0236m3/m3,則濕煤氣中組分 的含量以氫為例可換算如下：59 5%二八十=5&15%1 + 0.0235由此方法將表62干煤氣組成換算成表64濕煤氣組成。二.煤氣的發(fā)熱值氣體燃料的發(fā)熱值是指單位體積的氣體完全燃燒時所放出的熱量 （kg/nP）。燃燒產(chǎn)物中水的狀態(tài)不同時，發(fā)熱值有高低之分。燃燒產(chǎn)物 中水蒸汽冷凝，呈0C液態(tài)水時的發(fā)熱值稱為高發(fā)熱值（給），燃燒產(chǎn)物 中水呈汽態(tài)時的發(fā)熱值稱為低發(fā)熱值（0氐）.各種氣體燃料的發(fā)熱值可用儀器直接測定，也可以根據(jù)其組成按 加和法進行計算。煤氣中各可燃成分的低發(fā)熱值（kJ /曲）為:CO12728; H210844; C2H435840; Cm

6、Hn71179O 按焦爐煤氣的組成及上述數(shù)據(jù)，可計算焦爐煤氣的低發(fā)熱值:100財12728心+麗4F + 35840xC/ + 7H79xC”=12728 x6 +10844 x59.5 + 35840 x25.5 + 71179 x 2.2100=17920kJ/m3由于焦爐煤氣可燃成分多，且含有大量發(fā)熱值高的C%,其發(fā)熱值約為高爐煤氣的5倍。三、煤氣的密度煤氣的密度是指每立方米煤氣的質(zhì)量，記為P（kg/m3）,每曲煤氣在標準狀態(tài)下的密度則記為Do。它和其它混合氣體一樣，可以根據(jù)組成按加和法計算。標準狀態(tài)下煤氣的密度可按煤氣組成用加和性計算:p 0 = 0. 01EMiXi/22. 4, k

7、g/m3式中：Mi煤氣中i成分的分子量；Xi煤氣中i成分的體積。按表6-2所列焦爐煤氣的組成計算其密度為:P 亍 59.5x2 + 25.5x6 + 6x28+2.2x(0.8x28+0.2x78) + 2.4x44+4x28+0.4x32100x22.4=0. 451kg/m3式中2. 16、28分別為盼CHc CO的分子量，C代中 按80%的C2%和20%C6H6計算。飽和溫度為20吃時的濕焦爐煤氣的密度為：c 100-2.32.3x180.451 x+100100x22.4=0. 459kg/m3同理可以計算出:Q低=3644kJ/m3的高爐煤氣密度為1. 337kg/m3,飽和溫度為3

8、0C時該濕高爐煤氣的密度為1. 308kg/m3, Q低=3927叮/曲的高爐煤氣密度為1. 297kg /m3,飽和溫度為309時，該濕高爐煤氣的密度為 1. 275kg /m3o由于焦爐煤氣含氫量高，故其密度比高爐煤氣小得多,且比水汽的密度還小，干高爐煤氣的密度比濕高爐煤氣密而焦爐煤氣則相反。二、煤氣的燃燒1、燃燒反應(yīng)和燃燒極限煤氣中的可燃成分具有和空氣中的氧發(fā)生下列反應(yīng)的能力。C 0+1 也一匚| |2 rCH +20;-C0;+2H：04-'C：H +3Rt2CO：+2 圧 W1完全燃燒時，可見到火苗明亮，沒有煙。如果火苗暗紅并帶有黑煙就是燃燒不完全。在焦爐加熱中，應(yīng)當使煤氣完

9、全燃燒，才能 有效的利用煤氣的熱能，提高熱效率，降低耗熱量。要想達到完全燃燒，必須具備以下幾個條件:(1) 要有足夠的空氣量;(2) 空氣和煤氣中的可燃成分須很好的混合;(3) 必須將煤氣加熱到著火點以上的溫度;適當排除燃燒后產(chǎn)生的廢氣。但實際燃燒不同于上述一般的氧化反應(yīng)，而是伴隨著強烈發(fā)熱的連 鎖反應(yīng)過程。為使過程達到強烈發(fā)熱的程度，必需有足夠的反應(yīng)速度。由化學動力學的基本原理可知，反應(yīng)速度與參與反應(yīng)的物質(zhì)濃度和溫度 有關(guān)。反應(yīng)速度愈快，單位時間內(nèi)放出的熱量愈多。只有當煤氣和空氣反應(yīng)產(chǎn)生的熱量足以使整個反應(yīng)系統(tǒng)的溫度不斷升高，達到在該溫度下可 燃混合物可以自動的.不需外加火源而著起火來時，才

10、能連續(xù)穩(wěn)定地燃 燒。否則，如果煤氣和空氣反應(yīng)產(chǎn)生的熱量低于系統(tǒng)的散熱，使燃 燒反應(yīng)不能擴展到整個有效空間中去，系統(tǒng)溫度不能提高，而在距 火源較遠的地方，溫度較低，當火源移開時，仍會發(fā)生熄火現(xiàn)象。 因此，燃燒都是在很快的反應(yīng)速度下進行的，參與反應(yīng)的煤氣和空 氣濃度減小，就會使反應(yīng)速度減慢；低于某一極限值時，因反應(yīng)速 度太慢而不能著火，故把可燃氣體和空氣所組成的混合物中可燃氣 體的這種極限濃度稱為燃燒極限。(1)燃燒反應(yīng)是指煤氣中的各可燃成分與氧所進行的伴有發(fā)光發(fā)熱的劇烈的氧化反應(yīng)。(2)燃燒極限是指能穩(wěn)定燃燒時可燃混合物中可燃氣體的體積濃度范圍，稱為燃燒極限。較低的濃度稱為下限，較 高的濃度稱為

11、上限。燃燒的條件:可燃成份.氧.一定的溫度燃燒極限的本質(zhì):燃燒反應(yīng)：mF + nO2 = C02 + H20 燃燒速度：r = kFffl0n而F + Air = 100%O= 0.21 Air 代入上式得：r = kFm0. 21Airn=k，F(xiàn)mAirn=k, Fml-Fn所以，當F變大或變小時，t均變小。當F達到一個臨界值時，反應(yīng)速度小得反應(yīng)無法進行，該臨界值就是燃燒 極限。名稱s n名赫撚燒極限（體?。┮睷下限上罹下限上限H4J575.070.85（純救）2.6如127.5*碳12.575.062-51.16.4甲烷4.915,410-5（輕1J28.826"乙箱1234.0

12、30 J觥氫!4.3皈04IJ乙抉1J80 J710二垃北檢1.0 ! 3049.0»0. &8.67.8LK3-519.0115表中可燃氣體的濃度高于上限或低于下限時，就不能燃燒。上 限愈高，下限愈低，燃燒范圍就愈寬。同樣的可燃氣依當與純氧組 成可燃混合物時，燃燒范圍比上表所列數(shù)據(jù)大為加寬。如禺和。2的混 合物中，下限為9.2%,上限值為91.6%,燃燒范圍達82.4%。因此, 可燃混合物的存在并達到一定的比例極限是燃燒能否發(fā)生的內(nèi)因, 溫度.壓力增加時，燃燒范圍將加寬，而加入惰性組分則使燃燒范 圍變窄。對于混合氣體的燃燒極限，隨其組成而變，可用下式估算:彳+£+

13、（體積）（8-1）式中 L一可燃氣體混合物的燃燒（或爆炸）極限（上限或下限）；P1卩2一在氣體混合物中，各組分的體積百分含量，%；% %一純組分的相應(yīng)極限濃度（上限或下限），體積。上式只適用于不含惰性氣體的氣體混合物，對含有COr N2等惰性氣體的可燃混合物需用下式校正:厶(1 +衛(wèi)一)x100(8-2)Lr =Z %1-5100 + Lx 2-式中6可燃氣體中惰性氣體的含量（體積分數(shù)），%o表6某些工業(yè)燃豈的燃燒范: 一 .1 倬5血1蝴迎嗆H* IH)- J牖JCJkIL一殆h.,J jH.4:1«J L 3lt.S!. . Lt4Zff 4X.1-25.64.4(iL«

14、;m*髙爐煤 ')1IE.30.94.61,9_.i59.333.2-7J.S一 發(fā)生爐空氣煤y15.923.74.30.255.936.0-72.0發(fā)卞爐喘代蝶氣8.325.64.461.835.8-71.?犬然氣0.p.16S7,43,24.8-13.4油娣弋- *3.4-7.83.4-43.2影響燃燒極限的因素: (1)壓力的影響壓力升高、反應(yīng)分子的濃度增大，使反應(yīng)速度加快 (2)溫度的影響III溫度升高時，反應(yīng)速度加快,燃燒范圍加寬 (3)惰性氣體的影響惰性氣體的存在降低了反應(yīng)物的濃度，使反應(yīng)速度和防 熱速度減慢，故燃燒范圍變窄2、擴散燃燒和動力燃燒煤氣的燃燒過程比較復(fù)雜，根據(jù)

15、上述內(nèi)容，在一定的條件下，燃燒過程 可分為三個階段: 煤氣和空氣混合，并達到極限濃度。 將可燃混合氣體加熱到著火溫度或點火燃燒使其達到著火溫度。 可燃物與氧氣發(fā)生化學反應(yīng)而進行連續(xù)穩(wěn)定的燃燒，此過程取決于化學動力學的因素，即主要和反應(yīng)的濃度和溫度有關(guān)。 根據(jù)煤氣和空氣的混合情況，煤氣燃燒有兩種方式。是指煤氣和空氣在進入燃燒室前先混合均勻，然后著火燃 燒，這時的燃燒速度取決于化學動力學因素（化學反應(yīng)速度），故由于化學反應(yīng)速度極快，可達到很高的燃燒強度，燃燒完全， 燃燒產(chǎn)物中沒有煙粒，燃燒室中透徹明亮，這種燃燒方法又稱為無 焰燃燒。由于在燃燒前煤氣和空氣均勻混合，故動力燃燒可在很小的過 ?？諝庀禂?shù)

16、下達到完全燃燒，燃燒溫度高。燃氣鍋爐一般采用動力燃燒。無焰燃燒時，煤氣和空氣是在冷態(tài)時預(yù)先混合的，為使無焰燃燒正常穩(wěn)定地進行，要求可燃混合物進入燃燒室前必需加熱至著火 溫度以上，以及氣流速度稍大于火焰?zhèn)鞑ニ俣?，否則容易引起回火, 甚至爆炸。因此無焰燃燒器要求有灼熱的內(nèi)壁足以使整個可燃混合 氣體同時迅速加熱到著火溫度。容易回火是無焰燃燒的惟一缺點?；鼗饡r，在混合器內(nèi)就進行部分燃燒，使混合器溫度提高，廢氣和 可燃氣一起進人燃燒器，增加氣流阻力，減少噴射管的吸入能力， 破壞正常工作，嚴重時會引起爆炸。(2)擴散燃燒(有焰燃燒)是指煤氣和空氣分別送入燃燒室后，依靠對流擴散和分子擴散作用邊混合邊燃燒的過

17、程稱為擴散燃燒。由于燃燒反應(yīng)瞬間完成，故燃燒速度取決于可燃物分子和氧分子 相互碰撞的物理過程，即擴散過程。擴散燃燒時，由于局部氧的不足 而發(fā)生碳氫化使物的熱解，產(chǎn)生游離碳，因此在燃燒帶中有固體微粒 存在，產(chǎn)生強烈的光和熱輻射，形成光亮的火焰，故這種燃燒方法又 稱為有焰燃燒。火焰的長短，表征煤氣燃燒過程速度的大小，它主要取決于煤氣和空氣的混合強度和混合程度，混合進行得愈快愈完全，燃燒愈快，火焰就愈短。在有焰燃燒中有很多因素影響煤氣和空氣的混合過程，主要包括可燃物與氧分子的相互擴散速度和氣體動力學等因素。芒鑿鑿譽鑿空竺籃吏的運動速度、煤氣和空氣的氣而氣體燃料的擴散系數(shù)D反比于其平均分子量的平方根，

18、即：D*(8RT/ttM)°.5式中：R氣體常數(shù)；T氣體的絕對溫度，K;M燃料氣的平均分子量。由于高爐煤氣的平均分子量遠大于焦爐煤氣的平均分子量，所以，高 爐煤氣的火焰長度遠大于焦爐煤氣的火焰長度。焦爐立火道中煤氣的燃燒就屬于擴散燃燒。立火道內(nèi)煤氣的燃燒速度（火焰長度）主要取決于氣流沿高向的運動速度.煤氣與空氣流的夾角、出口軸 心間距、擴散系數(shù)等。為了拉長火焰、改善焦爐的高向加熱均勻性，焦爐 火道內(nèi)應(yīng)使煤氣和空氣緩慢接觸。焦爐在設(shè)計中，斜道 口的結(jié)構(gòu)可使煤氣和空氣流平行噴出。1、著火溫度著火溫度是使可燃混合物開始正常穩(wěn)定燃燒的最低溫度。著火溫度并非是一個物理常數(shù)，它與可燃混合物的成分

19、.燃燒系統(tǒng)的壓力. 燃燒室的類型和大小有關(guān)。表8-7幾種可燃氣體在標準狀態(tài)下的著火溫度名稱h2coch4ch4焦爐煤高爐煤發(fā)生爐煤c6h6二氣'1著火溫度 /°c580590三6 4 4三658650670= 542 二 547 =7406 0 0650>700640680(2)點火一可燃混合氣體靠冬星、灼熱物體等火源形成火焰中心，然后經(jīng)火焰爲使可燃混合氣燃燒，叫點火燃燒。點火燃燒要有兩個條件: 一是有一定能量的火源 二是能進行火焰?zhèn)鞑?3)爆炸一在密閉容器中可燃混合處 在燃燒極限內(nèi)達到著火溫度或點火時，由于絕熱壓縮作用，可燃混合氣因急劇反應(yīng)使溫度和壓力急劇升高，這時火

20、焰的傳播速度可達每秒幾公里整個容器內(nèi) 的可燃混合氣將同時急劇反應(yīng)而產(chǎn)生極大的破壞力并引進爆炸。爆炸與燃燒的不同點是：燃燒是穩(wěn)定的連鎖反應(yīng)，主要依靠溫度的提高，使反應(yīng)加速；而爆炸是不穩(wěn)定的連鎖反應(yīng)，主要依 靠壓力的提高，使活性分子濃度急劇提高而加速反應(yīng)。是設(shè)備或環(huán)可燃混合物達到必要的極限濃度,弓,r<I*同時存在高溫或火源，爆炸方式是壓力傳播。了解引起爆炸的原因，就 可以采取措施，消除爆炸的發(fā)生，如焦爐煤氣.氫氣和苯蒸汽的爆炸極 限的下限都很低，故當管道、管件.設(shè)備不嚴時，一旦漏入的空氣遇到 火源就容易著火爆炸。因此要求設(shè)備.管道要嚴密，嚴禁在設(shè)備.管道 附近產(chǎn)生火源，并應(yīng)加強通風。相反，

21、由于高爐煤氣.發(fā)生爐煤氣.氫氣和co的爆炸上限很高，當 設(shè)備管道不嚴，同時又出現(xiàn)負壓操作時，容易吸入空氣，形成爆炸性可 燃混合物。此外，當管道內(nèi)煤氣低壓或流量過低使煤氣流速低于火焰?zhèn)鞑ニ俣葧r，就會在管道或設(shè)備中發(fā)生回火爆炸。因此，當煤氣壓力低于 規(guī)定數(shù)值時，要停止加熱。第二節(jié)煤氣的燃燒計算燃燒計算要解決理論需氧量.理論空氣量.產(chǎn)生的廢氣量.廢氣組成.燃燒溫度等。1.空氣過剩系數(shù)a是指為了保證燃料的完全燃燒，供給的實際空氣 量一定要多于理論空氣量，二者之比稱為空氣過剩系數(shù)，實際空氣量仏實丿理論空氣量仏理丿a太小，燃料燃燒不完全，C02和場0電離多，可燃成分CO、H2隨廢氣排出，浪費煤氣;a太大，

22、產(chǎn)生的廢氣量大，帶走的廢氣顯熱多，燃燒火焰短，會降低立火道溫度； 一般情況下：用焦爐煤氣加熱時，oc=l. 201.25用高爐煤氣加熱時，a=l. 101. 151 + kWCOco。+ co式中:O2、CO、CO2由廢氣分析測得的廢氣中各成分的體積；K隨加熱煤氣組成而異的系數(shù)，VCO2. O理燃燒1立方米煤氣所產(chǎn)生的理論CO?量和理論需。2量公式推導(dǎo)：由定義，當煤氣完全燃燒時,4 =乞=厶理+厶過=+他=1+魚厶理厶理0理O 過= Ux(O2)= -Jx(O2)代入上式得.(CO?)gl + d = l+K 空O 理(C02)(CO2)厶過.血煤氣完全燃燒時的過?？諝饬亢瓦^剩氧量，m3/（m

23、3煤氣） 確煤氣完全燃燒時所需理論氧量，m3/（m3煤氣）當唇竺鏈里(O2)=O2-0.5CO(CO2)= CO2+CO代入上式得式(1)I tO.-0.5COa = 1 + K co 2 + co式中：L過、O過lm3煤氣完全燃燒所需過?？諝狻⑦^剩。2量，m3/m3;VIm?煤氣完全燃燒產(chǎn)生的廢氣量，m3/m3;(CO2). (O2)完全燃燒時廢氣中CO2.。2含量，%例：焦爐用焦爐煤氣加熱，所需理論氧量為9193m3,燃燒產(chǎn)生 的CO2量為40.06H13,在標準蓄熱室小煙道取樣，廢氣成分分析 為：CO2=9.1%, CO=0.1%, 02=4.5%,計算空氣過剩系數(shù)？解:d 嘰 0.43

24、6K_。2理91.93co2 + co = 1+1<02-0.50=1 + 0436><4.5-00.1 = 1219.1+0.1廢氣分析廢氣取樣一般在標準火道內(nèi)其深度應(yīng)在跨越孔以下，或在廢氣盤測壓孔內(nèi)其深度為廢氣盤連接管中心。此兩種取樣點各有優(yōu)缺點: 在立火道內(nèi)取樣，操作條件差，且需用價值昂貴且易打碎的石英 管取樣，其所取廢氣樣僅代表該火道燃燒情況；在廢氣盤內(nèi)取樣 操作方便，可用直徑10毫米，長500毫米的普通玻璃管作取樣管， 其廢氣樣代表一側(cè)燃燒室燃燒情況，但往往因廢氣盤連接管和蓄 熱室等處不嚴密，所以誤差較大。煤氣組成變化時，K也相應(yīng)變化在取樣做廢氣分析時應(yīng)注意以下各點

25、:1、避免在剛裝煤的爐號上取樣，因剛裝煤炭化室壓力大, 有荒煤氣向燃燒室串漏，影響廢氣成分2、每天都在同一時間取樣3、每次取樣前要記錄當時的煤氣流量、煙道吸力、進風口開度和廢氣翻板等數(shù)值4、記錄取樣當時的蓄熱室走廊溫度或氣溫情況2、燃燒的物料衡算1）空氣需要量的計算理論需氧量InP煤氣完全燃燒時所需的理論氧量等于煤氣中各可燃成分單獨燃燒時所需氧量的總和。如下式：0理=0. 5 x （H2+CO） +2 x CH4+3 x C2H4+7. 5 x C6H6 -02 x 0. 01, m3/ （nP煤氣） 式中場、CO、C02.分別表示煤氣中各成分的體積含量，理論干空氣量：乙理=罟。理nP /曲煤

26、氣）實際干空氣量為：L弟刃=應(yīng)理，m3 / （up煤氣）由于空氣中均含有一定的水分，因此實際空氣量應(yīng)包括 帶入的水分，則實際濕空氣量為：L吳=E實仟）x （l+H20）空，m3 / （nP煤氣） 式中 H20一為每m3干空氣中所含的水汽量，m3/（m3 干空氣）。VCO2=0.01 CO2+CO+CH4+2C2H4+6C6H6,VH2o=0.01H2+2(CH4+C2H4)+3C6H6+H2O 千+L實、干X巧0空、干VN2=0.01N2+0.79 L 實干VO2=0.21 L實、干.。理V=VCO2+VH2O+VN2+VO2 > HIlP 廢氣/imP 煤氣廢氣組成：Xi=V/V，i

27、= CO2x HqO、N?、O21V«/%（體積理論耗氧做hijokP?/mJ 家花I "co22.402,4(160_ SO-0.40CO6.00CO < -J-0. = c:<>?0.5500cir425.50CHt +20j. = (：OZ +2H2O2刃25.5051.0xO.S2.20x0.2CyH. +30； =2CO, +2Hj()35.2S二 S2艮52Q% +7.5Q3 =6CO2 *JH2O7.S3.30N21.32Ik59.50Hj >-y-O; = H3o0.529.75B 159.50Nr1.004.0h2o2.35建代燃燒

28、所需理論就M和轄燒產(chǎn)物fit9L9340.06117.69 I4.0實毎空氣扯 （干）和帶人的 水U 乂氮樂科=% =a。"器L25 xR93100*21= 547.3547.33<0.0235x06= 7.72547.3 xO-79= 432,37547.5 xO-21-91.93= 23.0廢“中各成好ftt,d40.06125.41456.3723.0624.84浚氣級嵐.佑悴段）6：4120J0669.8S3.6S100.0注匯以垃 和20筑q圾計霽忠弋艷和協(xié)度為20P入爐空氣汕空為2OY： 相對滾度為化仇空代殺監(jiān)農(nóng)同理，低發(fā)熱值為3643RJ/m3的高爐煤氣，飽和溫度

29、為30°C,空氣溫厶實（干）=0843m3 / （nP煤氣）L 浜=0855m3 / （nP 煤氣）V廢=l757m3 / （nP 煤氣）其廢氣組成為：C02 23.28 % , 02 2.02 % > H20 4.24 % . N2 70.46 % o 由 計算可知，燃燒lm3焦爐煤氣所需空氣量約為燒InP高爐煤氣所需空氣量 的6.5倍，產(chǎn)生的廢氣量約為3.5倍，且兩者的廢氣組成也有顯著差別，除 N2以外焦爐煤氣產(chǎn)生的廢氣中以H2O為最多，高爐煤氣的廢氣則以CO?為 最多。某焦爐用發(fā)生爐煤氣加熱，實測得廢氣的組成為: 廢氣成分co2 co o2含量，%16.90 0.10 2

30、.00發(fā)生爐煤氣的組成為：煤氣成分 h2 co ch4 co2 n2 o2含量，% 3.0 28.8 0.2 11.1 56.5 0.40求空氣過剩系數(shù)。解：依題意:K = Vco2 /O 理則 VC。？ = 0.01(CO + CO2 +CH4)=0.01(28.8 + 11.1 + 0.2)=0.401O理=0.010.5(H2+C0) +2CH4- O2=0.010.5(3.0 +28.8) +2 x 0.2-0.4=0.159故 K= 0.401/0.159 = 2.522a= 1 + 2.522 (2 - 0.5 x 0.1) /(16.9 + 0.1)=1 + 0.289= 1.2

31、89答：該焦爐的空氣過剩系數(shù)為1289。焦爐煤氣組成如下，求K值。H2 CO2 02 CO C2H4 CH458.0 2.20.4 5.82.925.0從反應(yīng)式中可求得：LCO2 = CO2 + 2C2H4 + CH4 + CO = 2.2 + 2 x 2.9 + 25.0 + 5.8 = 38.802理=3C2H4 + 2CH4 + 0.5H2 + 0.5CO 一 02=3 x 2.9 + 2 x 25.0 + 0.5 x 58.0 + 0.5 x 5.8 - 0.4 = 90.2 則 K = LCO2 / 02理=38.8 / 90.2 = 0.43由此可見，K是隨煤氣組成而改變的，一般焦

32、爐煤氣K = 0.43高爐煤氣K = 0.25o如果煤氣成分波動較大時，應(yīng)按煤氣成分重新計算K值。+占0北。設(shè)燒焦爐煤氣的廢氣中的組成CO29.0, O24.6,已知K = 043，計算x值。1 + 0.43= 1.23 CO2 + CO9.03、燃燒熱衡算燃燒溫度計算燃燒溫度是指燃料燃燒時產(chǎn)生的熱量用于加熱燃燒產(chǎn)物(廢氣) 使其達到的溫度稱為燃料的燃燒溫度。該溫度的高低取決于燃料組成、 空氣系數(shù)、預(yù)熱程度及熱量向周圍介質(zhì)傳遞的情況等多種因素。(1)實際燃燒溫度：煤氣燃燒時產(chǎn)生的熱量，除掉廢氣中co?和HqO部分離解所吸收的熱量和傳給周圍介質(zhì)的熱量后，存余部分使廢氣溫度升高，此時的溫度稱為實際

33、燃燒溫度。燃燒過程的熱量收入項：丄巻盤儘檻盤、所生成的熱量，即煤氣的低發(fā) 熱值：0=0低，kJ/（nP煤氣）（2）煤氣的物理熱0煤。2=。煤="煤'煤，W / （m?煤氣）式中c煤一煤氣在如°C時的比熱容，kJ/（m3-°C）;（煤進入燃燒室的煤氣預(yù)熱溫度，°C。（3）空氣的物理熱Q空03=0空=L實c空W空,kJ / （m3煤氣）式中乙實燃燒1標血煤氣所需的實際空氣量，m3/（m3煤氣）；c空空氣在（空吃時的比熱容，kJ/（m3-°C）;I空進入燃疥室的空氣預(yù)熱溫度，°C。進入總熱量：0總=0+02+03=0低+0煤+0空，

34、KJ/ （ nP煤氣）燃燒過程的熱量支出項：（1）廢氣帶走的熱量0廢 0'=0廢="廢7廢"廢 W / （m?煤氣）式中V廢燃燒1標nP煤氣所產(chǎn)生的廢氣量，m3/（m3煤氣）；c廢廢氣在t廢。C時的比熱容，kj/（m3-°C）;r廢廢氣離開燃燒室時的溫度，即實際燃燒溫度t實°C。（2）廢氣傳給周圍介質(zhì)的熱量Q散:02毛散毛效+。損，/（血煤氣）式中0效給爐墻加熱煤料的熱量，kJ/（nP煤氣）;0損散失于周圍空間的熱損失，kj/（m3煤氣）。Q3f=Q不=12728%。, kJ / （nP煤氣）式中vco燃燒1血煤氣產(chǎn)生的廢氣中CO的含量，m3/(

35、m3煤氣);12728CO的燃燒熱，kj/(m3CO)o(4)廢氣中CO?和比0部分離解時吸收的熱量0分H2+02-10718當溫度達到1300 1400°C以上時，廢氣中的巧0和CO?就要發(fā)生顯著 的離解反應(yīng)：h20C02CO+02-12778Q【=Q疔論 , kJ/（m?煤氣）m3 / （曲煤氣）;q離1曲廢氣中C02H20的離解熱，kJ / (曲廢氣)。q離=10840 匕，ag +12730 vHocHiO, kJ / (nP廢氣) 式中 10840. 12730為場0和CO?的離解熱，kJ/ (m3H20), kJ/ （m3C02）;仏。、匕 為廢氣中比0和陰的含量，m3/

36、 （m3M氣）; %。"co、為場0和CO?的離解度，%o根據(jù)熱平衡原理：收入項二支出項©氐弋煤地=後Q廢匸實弋效弋損弋分(8-12)t實=（Q低+Q計QaQ效Q散QcoQ分）/Vcp式中：Q低煤氣的低熱值，kj/m3;Qg煤氣的顯熱（物理熱）,kj/m3;Qa空氣顯熱,kj/m3;Q效有效熱，kj/m3;Q散向周圍的散熱,kj/m3;QCO不完全燃燒熱，kj/m3;Q CO2比。的高溫離解熱，kj/m3;VIm?煤氣燃燒后產(chǎn)生的廢氣量，m3/m3;cp廢氣的熱容（比熱），kj/m3°C 0(2)理論燃燒溫度：假設(shè)：1)煤氣完全燃燒，即Qco=0, 2)廢氣不到的溫度稱為理論燃燒溫度。t理=（Q低+Qg+Q加Q分）/Vcp(3)熱值燃燒溫度：當上式中Q分=0時，此時廢氣達到的溫度稱為熱 值燃燒溫度t熱。是理論上能達到的最高溫度。一般情況下：t熱二t理+200300°C,t理二t實 + 250 400°C二.煤氣的加熱特性焦爐煤氣可燃成分濃度大，發(fā)熱值高，提供一定熱量所需煤氣量少，理