燃料與燃燒習(xí)題解答第一篇 燃料概論1. 某種煤的工業(yè)分析為：Mar=3.84, Ad=10.35, Vdaf=41.02, 試計(jì)算它的收到基、干燥基、干燥無灰基的工業(yè)分析組成。解：干燥無灰基的計(jì)算： ;收到基的計(jì)算 Aar = 9.95FCar = 50.85干燥基的計(jì)算： Vd = 36.77; 2. 某種煙煤成分為：Cdaf=83.21 Hdaf=5.87 Odaf=5.22 Ndaf=1.90 Ad=8.68 Mar=4.0; 試計(jì)算各基準(zhǔn)下的化學(xué)組成。 解：干燥無灰基： 收到基： Har=5.15 Oar=4.58 Nar=1.67 Sar=3.33 Mar=4.0 干燥基： Nd = Ndaf0.913 =1.74 干燥無灰基：Cdaf=83.21 Hdaf=5.87 Odaf=5.22 Ndaf=1.90 Sdaf=3.803. 人工煤氣收到基組成如下： H2 CO CH4 O2 N2 CO2 H2O 48.0 19.3 13.0 0.8 12.0 4.5 2.4 計(jì)算干煤氣的組成、密度、高熱值和低熱值； 解：干煤氣中： H2，d = 48.0100/（100-2.4）=49.18 CO，d = 19.31.025=19.77 CH4，d = 13.31 O2，d = 0.82 N2，d = 12.30 CO2，d = 4.61 M干/22.4(249.18%+2819.77%+1613.31%+320.82%+2812.30%+444.61%)/22.4 0.643 kg/m3 Q高 4.187（30200.1977+30500.4918+95000.1331）14.07103 kJ/m3 14.07 MJ/ m3 Q低 4.187（30200.1977+25700.4918+85300.1331）12.55103 kJ/m3 12.55 MJ/ m3第二篇 燃燒反應(yīng)計(jì)算第四章 空氣需要量和燃燒產(chǎn)物生成量5. 已知某煙煤成分為（%）：Cdaf83.21,Hdaf5.87, Odaf5.22, Ndaf1.90, Sdaf3.8, Ad8.68, War4.0,試求：（1） 理論空氣需要量L0（m3/kg）；（2） 理論燃燒產(chǎn)物生成量V0（m3/kg）;（3） 如某加熱爐用該煤加熱，熱負(fù)荷為17103kW，要求空氣消耗系數(shù)n=1.35，求每小時(shí)供風(fēng)量，煙氣生成量及煙氣成分。解：（1）將該煤的各成分換算成應(yīng)用成分： 計(jì)算理論空氣需要量L0： （2）計(jì)算理論燃燒產(chǎn)物生成量V0： （3） 采用門捷列夫公式計(jì)算煤的低發(fā)熱值： Q低= 4.18781C+246H26（OS）6W= 4.1878172.95+2465.1526（4.583.33）64= 29.80（MJ/m3）每小時(shí)所需煙煤為：每小時(shí)煙氣生成量：每小時(shí)供風(fēng)量： 計(jì)算煙氣成分： 計(jì)算煙氣百分比組成：CO2=12.45% SO2=0.21% H2O=5.73% N2=76.36% O2=5.25% 6. 某焦?fàn)t干煤氣%成分為：CO9.1；H257.3；CH426.0；C2H42.5；CO23.0；O20.5；N21.6；煤氣溫度為20。用含氧量為30%的富氧空氣燃燒，n=1.15，試求：（1） 富氧空氣消耗量Ln（m3/m3）（2） 燃燒產(chǎn)物成分及密度解：應(yīng)換成濕基（即收到基）成分計(jì)算：將煤氣干燥基成分換算成濕基成分：當(dāng)煤氣溫度為20，查附表5，知：gd，H2O =18.9（g/m3） H2O濕 =（0.0012418.9）100/（1+0.0012418.9）= 2.29 CO濕 =CO干%（100H2O濕）/100=8.89 同理： H2濕=55.99 CH4濕=25.40 O2濕=0.49 CO2濕=2.93 N2濕=1.57 C2H4濕=2.44（1） 計(jì)算富氧燃燒空氣消耗量： （2） 計(jì)算燃燒產(chǎn)物成分：煙氣量為： Vn=4.125（m3/m3） 煙氣成分百分比： CO2=10.20 H2O=27.60 N2=58.93 O2=3.27 (3) 計(jì)算煙氣密度： 7. 某焦?fàn)t煤氣，成分同上題，燃燒時(shí)空氣消耗系數(shù)n=0.8，產(chǎn)物溫度為1200，設(shè)產(chǎn)物中O2，=0，并忽略CH4，不計(jì)，試計(jì)算不完全燃燒產(chǎn)物的成分及生成量。 解：（1）碳平衡公式： （2）氫平衡方程式： （3）氧平衡方程式： （4）氮平衡方程式： （5）水煤氣反應(yīng)平衡常 查附表6 當(dāng)t=1200時(shí)，K=0.387 各式聯(lián)立求解得： 算得百分比為： VH2 = 0.207(m3/m3) H2， = 4.84 VCO = 0.153 (m3/m3) CO， = 3.57 VCO2 = 0.267(m3/m3) CO2，= 6.24 VH2O = 0.933(m3/m3) H2O，= 21.80 VN2 = 2.72(m3/m3) N2， = 63.55 Vn = 4.28(m3/m3) 8. 已知某煙煤含碳量為Car80（%），煙氣成分經(jīng)分析為（干成分）CO2，-15（%）； CO，-3.33（%）。試計(jì)算其干燃燒產(chǎn)物生成量。 解： 以1kg煙煤為基準(zhǔn)則有 C=0.8kg由碳平衡方程式： 第五章 燃燒溫度4. 煙煤： C H O N S W A 72.955.15 4.60 1.67 3.33 4.00 8.33計(jì)算燃料理論發(fā)熱溫度 解：（1）解法一：求解方程組法由方程： 由第四章第5題計(jì)算 Qd = 29808.7（kJ/kg） 煙氣成分： CO2= 16.66 H2O= 7.67 N2= 75.68 查表5-1得各系數(shù)A，并代入公式得 整理得： 解得： t熱=2189（2）解法二： 比熱近似法 由前章計(jì)算： V0=8.19（m3/kg） 查表5-2 C產(chǎn)=1.67（kg/m3） t熱=29808.7/（8.191.67）= 2179（3）解法三：采用內(nèi)插法 由前述計(jì)算：取t1=2373K t2=2473K 試算i1與i2又附表7查的各成分的平均比熱后，計(jì)算I 比較： i1ii2所以 t熱 = 2157 （4）解法四： 迭代法 t熱 = 設(shè) t0 = 2100 則t0 = 2158 t1 = 2150 t1 = 2152 t2 = 2151 t1 = 2152 所以 t熱 = 21525. 焦?fàn)t煤氣： CO H CH4 C2H4 CO2 O2 N2 9.157.3 26.0 2.5 3.0 0.5 1.6 H2O=0.0235， n=1.05, t空=400求理論燃燒溫度；解：如同第四章第6題，先將干燃?xì)廪D(zhuǎn)換成濕基（即收到基）： CO H CH4 C2H4 CO2 O2 N2 H2O 8.89 55.99 25.40 2.44 2.93 0.49 1.572.29t理=（Qd+Q燃+Q空Q分）/V0C產(chǎn)+（LnL0）C空 Q燃=C燃t燃查表5-2： t燃=20 C燃=1.38Q燃=1.3820 = 27.6（kJ/m3） Q空=LC空t空 查表5-2： t空=400 C空=1.34Q空=4.611.34400=2471（kJ/m3）由燃燒計(jì)算知：L0 = 0.901/0.21 = 4.29（m3/ m3） Ln = nL0 =1.050.901/0.21 = 4.505（m3/ m3）煙氣成分為： VCO2 = 0.421(m3/m3) CO2，= 8.13VH2O = 1.140(m3/m3) H2O，= 22.00VN2 = 0.01N2+0.79 Ln =3.575(m3/m3) N2，= 69.00VO2 = 0.21（n1）L0=0.0451(m3/m3) O2，= 0.87 Vn = 5.181(m3/m3) V0 = 4.967 (m3/m3) 得到： PCO2=CO2%=0.0813105Pa PH2O=H2O%=0.22105Pa 不考慮Q分時(shí) t理，=（Qd+Q燃+Q空）/V0C產(chǎn)+（LnL0）C空 =（17660+27.6+2471）/（4.9671.67+0.2151.51） =2339 按圖5-3 設(shè)t理=2100則根據(jù)t理及PCO2 、PH2O查附表8得 fCO2=19.7% fH2O=5.04% Q分= 12600fCO2VCO2+10800 fH2OVH2O = 126000.1970.421+108000.05041.140 = 1666（kJ/m3）查表： C產(chǎn)=1.67 C空=1.51 t理 =（Qd+Q燃+Q空Q分）/V0C產(chǎn)+（LnL0）C空 =（17660+27.6+24711666）/（4.9671.67+0.2151.51） = 2145 與假設(shè)t理=2100相比相差不大，計(jì)算合乎要求。6. 同上題，焦?fàn)t煤氣富氧燃燒O2=45%，n=1.10 解：（1）燃燒計(jì)算：由于空氣、燃?xì)舛疾活A(yù)熱，可以忽略Q空 和Q燃 Qd = 17660（kJ/m3） Q分 = 12600fCO2VCO2+10800 fH2OVH2O 由前章計(jì)算知： L0= 0.901/0.45=2.00（m3/ m3） Ln= n L 0=1.102.00=2.20（m3/ m3） 算得百分比為： VCO2=0.421(m3/m3) CO2，=14.88VH2O=1.140(m3/m3) H2O，=40.30VN2=0.01N2+0.55Ln =1.226(m3/m3) N2，=43.34VO2=0.21（n1）L0=0.042(m3/m3) O2，= 1.48 Vn =2.829(m3/m3) V0=2.629(m3/m3) 得到： PCO2 = 0.149105Pa PH2O = 0.403105Pa （2）不考慮Q分 t理，=Qd/V0C產(chǎn)+（LnL0）C空 =17660/（2.6291.67+0.201.51） =3764 （3）按圖5-3 設(shè)t理1=2650則根據(jù)t理及PCO2 PH2O查附表8得 fCO2=67.5% fH2O=22.2%查表5-2得 C空=1.54（kg/m3） C產(chǎn)=1.88（kg/m3） Q分=12600fCO2VCO2+10800 fH2OVH2O =126000.6750.421+108000.2221.14 =6314（kJ/m3） t理 =（QdQ分）/V0C產(chǎn)+（LnL0）C空 =（176606314）/（2.6291.88+0.2051.54） =2158 與假設(shè)t理1=2600相比相差太大，計(jì)算不合乎要求。（4）再取t理2=2500 則根據(jù)t理2及PCO2 PH2O查附表8得 fCO2= 52.7% fH2O= 14.6%；C空 = 1.53（kg/m3） C產(chǎn) = 1.87（kg/m3） Q分=12600fCO2VCO2+10800 fH2OVH2O =126000.5270.421+108000.1461.14 =4593（kg/m3） t理=（QdQ分）/V0C產(chǎn)+（LnL0）C空 =（176604593）/（2.6291.87+0.2051.53） =2498 與假設(shè)t理1=2500基本一致，計(jì)算合乎要求。第六章 空氣消耗系數(shù)及不完全燃燒損失的檢測計(jì)算4. 某煙煤，收到基成分為： Car Har Oar Nar Sar Aar War76.324.083.64 1.61 3.80 7.55 3.0其燃燒產(chǎn)物分析結(jié)果為： RO2 CO H2 O2 N2 14.02.01.0 4.0 79.0 試計(jì)算：（1） 該燃燒的RO2.max;；K；P；（2） 驗(yàn)算產(chǎn)物氣體分析的誤差；（3） 空氣消耗系數(shù)n和化學(xué)不完全燃燒損失q化；解： （1） ；V0干=1.46+6.25=7.71（m3/kg）Qd=30.03(MJ/kg)所以 ；（2）驗(yàn)證分析誤差：將各煙氣成分及值代入煙氣分析方程：成分誤差： （3） 計(jì)算空氣消耗系數(shù)及不完全燃燒損失 5. 某高爐煤氣，干成分為： CO2 CO CH4 H2 N210.6629.960.27 1.65 57.46煤氣溫度為20。燃燒產(chǎn)物成分經(jīng)分析為（%）： RO2 O2 CO N2 14.09.01.2 75.8試采用各種計(jì)算公式n值，并比較之 解： 煙氣成分：RO，= 14.0 O2，= 9.0 CO，= 1.2 N2，= 75.8所以：（1） 利用氧平衡計(jì)算：（2 ）利用氮平衡計(jì)算： 6. 某天然氣在純氧中燃燒，煙氣成分為（%）： CO2 CO H2 O2 CH4 25.024.049.0 0.5 1.5求氧氣消耗系數(shù)。 解： 查表6-3：天然氣在富氧中燃燒，取K=2.0 11