燃料与燃烧第二版习题答案

《燃料与燃烧》习题解

（仅供参考）

第一篇 燃料概论

1. 某种煤的工业分析为：Mar=3.84, Ad=10.35, Vdaf=41.02, 试计算它的收到基、干燥基、干燥无灰基的工业分析组成。 解：干燥无灰基的计算：Vdaf?41.02

Fcdaf?100?Vdaf?58.98;

收到基的计算 FCar?100?Aar?Mar?Var

Var?Vdaf?100?Mar?Aar?35.36

100Aar = 9.95 FCar = 50.85

干燥基的计算： Ad?10.35

Vd = 36.77;

FCd?100?Vd?Ad?52.88

2. 某种烟煤成分为：

Cdaf=83.21 Hdaf=5.87 Odaf=5.22 Ndaf=1.90 Ad=8.68 Mar=4.0;

试计算各基准下的化学组成。

解：干燥无灰基：Sdaf?100?Cdaf?Hdaf?Odaf?Ndaf?3.80 收到基： Aar?Ad? Car?Cdaf100?Mar?8.33

100100?Aar?Mar??72.95

1001

Har=5.15 Oar=4.58 Nar=1.67 Sar=3.33 Mar=4.0 干燥基： Ad?8.68 Cd?Cdaf?100?Ad?75.99 100 Hd?Hdaf?0.913?5.36 Od?Odaf?0.913?4.77

Nd = Ndaf×0.913 =1.74

Sd?Sdaf?0.913?3.47

干燥无灰基：Cdaf=83.21 Hdaf=5.87 Odaf=5.22 Ndaf=1.90 Sdaf=3.80

3. 人工煤气收到基组成如下： H2 48.0

计算干煤气的组成、密度、高热值和低热值；

解：干煤气中： H2，d = 48.0×[100/（100-2.4）]=49.18 CO，d = 19.3×1.025=19.77 CH4，d = 13.31 O2，d = 0.82 N2，d = 12.30 CO2，d = 4.61

ρ＝M干/22.4＝(2×49.18%+28×19.77%+16×13.31%+32×0.82%+28×

12.30%+44×4.61%)/22.4

＝ 0.643 kg/m3

Q高 ＝4.187×（3020×0.1977+3050×0.4918+9500×0.1331）

＝14.07×103 kJ/m3＝ 14.07 MJ/ m3

Q低 ＝4.187×（3020×0.1977+2570×0.4918+8530×0.1331）

＝12.55×103 kJ/m3＝ 12.55 MJ/ m3

CO 19.3 CH4 13.0 O2 0.8 N2 12.0 CO2 4.5 H2O 2.4 第二篇 燃烧反应计算

第四章 空气需要量和燃烧产物生成量

2

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

Sdaf—3.8, Ad—8.68, War—4.0,

试求：

（1） 理论空气需要量L0（m3/kg）； （2） 理论燃烧产物生成量V0（m3/kg）;

（3） 如某加热炉用该煤加热，热负荷为17×103kW，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：

Aar?Ad%?100?War100?4?8.68%??8.330100100?Aar?War100?8.33?4?83.21%??72.95%

100100

Car?Cdaf%?Har?Hdaf%?0.8767?5.87?0.8767%?5.15% Oar?Odaf%?0.8767?5.22?0.8767%?4.58% Nar?Ndaf%?0.8767?1.9?0.8767%?1.66% Sar?Sdaf%?0.8767?3.80?0.8767%?3.33% War?4%

计算理论空气需要量L0：

L0? ?1?8?1??C?8?H?S?O??1.429?0.21?3?1001?8????72.95?8?5.15?3.33?4.58??0.01

1.429?0.21?3??7.81m3/kg?? （2）计算理论燃烧产物生成量V0：

3

?CSHWN?22.479V0?????????L0123221828100100???72.953.335.1541.66? ????????0.224?0.79?7.81

3221828??100?8.19m3/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?

Q29809每小时烟气生成量：

Vtol?m?Vn?2053??8.19?0.35?7.81??2.24?104(m3/h) 每小时供风量：

Ltol?mnL?1.35?7.81?2.16?104m3/h 0?2053 计算烟气成分： C22.472.9522.4?m???2053?2.80?103(m3/h) Vco2??1210012100S22.4?m?46.8(m3/h) Vso2??32100HW22.4)?m?1.296?103(m3/h) VH2o?(??218100N22.4??m?0.79Ln?1.714?104(m3/h) VN2?2810021?(Ln?L0)?m?1.188?103(m3/h) Vo2?100 计算烟气百分比组成：

CO2＇=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；H2—57.3；CH4—26.0；C2H4—2.5；CO2—3.0；

O2—0.5；N2—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：

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（1） 富氧空气消耗量Ln（m3/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：

gd，H2O =18.9（g/m3）

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

湿湿湿湿

同理： H2=55.99 CH4=25.40 O2=0.49 CO2=2.93 N2湿=1.57 C2H4湿=2.44

（1） 计算富氧燃烧空气消耗量：

L0??1?11m?3???CO?H?n??CH?HS?O???2nm22??? 0.3?224?2???3.0m3/m3?? Ln?n?L0?1.15?3.0?3.45m3/m3 （2） 计算燃烧产物成分：

Vco2??CO??n?CnHm?CO2???0.421m3/m31??8.89?25.4?2?2.44?2.93??0.01 100????m??1VH2O??H2???CnHm?H2O???1.14m3/m3

2??100??VN2?N2?170??Ln?1.57?0.01?0.7?3.45?2.43m3/m3 100100??VO2?0.3??Ln?L0??0.3?0.45?0.135m3/m3

烟气量为： Vn=4.125（m3/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?CO2?18?H2O'?28N2?32?O2??100?22.444?10.20?18?27.60?28?58.93?32?3.27 ?

100?22.4?1.205kg/m3'''??

5

=3764℃

（3）按图5-3 设t理1=2650℃

则根据t理及PCO2 PH2O查附表8得

f’’CO2=67.5% fH2O=22.2%

查表5-2得

C3空=1.54（kg/m℃） C产=1.88（kg/m3℃） Q分=12600fCO2VCO2+10800 fH2OVH2O

=12600×0.675×0.421+10800×0.222×1.14 =6314（kJ/m3）

t理 =（Qd－Q分）/[V0C产+（Ln－L0）C空]

=（17660－6314）/（2.629×1.88+0.205×1.54） =2158℃

与假设t理1=2600℃相比相差太大，计算不合乎要求。

（4）再取t理2=2500℃

则根据t理2及PCO2 PH2O查附表8得 f’CO2= 52.7% f’H2O= 14.6%

C3

空 = 1.53（kg/m℃） C产 = 1.87（kg/m3℃）

Q分=12600fCO2VCO2+10800 fH2OVH2O

=12600×0.527×0.421+10800×0.146×1.14 =4593（kg/m3）

t理=（Qd－Q分）/[V0C产+（Ln－L0）C空]

=（17660－4593）/（2.629×1.87+0.205×1.53） =2498℃

与假设t理1=2500℃基本一致，计算合乎要求。 第六章 空气消耗系数及不完全燃烧损失的检测计算

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4. 某烟煤，收到基成分为：

Car Har Oar Nar Sar Aar War 76.32 4.03.64 1.61 3.80 7.55 3.0 8

其燃烧产物分析结果为：

H2’ O2’ N2’ RO2’ CO’ 14.0 2.0 1.0 4.0 79.0 试计算：

（1） 该燃烧的RO2.max;β；K；P； （2） 验算产物气体分析的误差；

（3） 空气消耗系数n和化学不完全燃烧损失q化；

解： （1）

L0?(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(m3/kg)L0.O2?0.21L0?1.655(m3/kg)

VCS22.476.323.822.4ro2?(12?32)?100?(12?32)?100?1.46(m3/kg)

VHW22.4H2o?(2?18)?100?0.5(m3/kg) 12

VNN2?28?22.4100?0.79L0?6.25(m3/kg) V干

30=1.46+6.25=7.71（m/kg） Qd=30.03(MJ/kg) 所以 K?L0.O21.665V?1.46?1.13 RO2RO'（VRO2）完2.max?100（V?1.46?100?0）干7.7119

'??21?RO2.mazRO'?21?1919?0.11 2.maxP?Qd30.03?103V?7.71?3.90?103(kJ/m3)

0（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??)RO'2?(0.605??)CO'?O'2?0.185H'2?(0.58??)CH'4??1?0.11??14??0.605?0.11??2?4?0.185?1??0.11?0.58.??0?20.79成分误差： ??.20.79?2121?1%

（3） 计算空气消耗系数及不完全燃烧损失

'n?O2?(0.5CO'?0.5H2'?2CH'4)K?RO'2?CO'?CH'?14???4?0.5?2?0.5?1?0?1.14?16?1 ?1.14qRO'2.max126CO'?108H2'化?P?RO'CO'?100%2??193895?126?2?108?114?2?100%

?11%某高炉煤气，干成分为：

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5.

CO2 CO H2 N2 CH4 10.66 29.0.27 1.65 96 57.46

煤气温度为20℃。燃烧产物成分经分析为（%）：

O2’ N2’ RO2’ CO’ 14.0 9.0 1.2 75.8

试采用各种计算公式n值，并比较之

解：

L1?11m0.o2??100????2CO?2H2?????n??4???CnHm?32H2S?O2?????0.5?29.96?0.5?1.65?2?0.27?0?0??0.01 ?0.1635?m3/m3?V??CO??n?C?1RO2nHm?CO2?H2S?100??29.96?0.27?10.66?0??0.01

?0.4089?m3/m3?烟气成分：RO，= 14.0 O，，2= 9.0 CO，= 1.2 N2= 75.8 所以：K?L0.O2V?0.1635RO0.4089?0.4

2（1） 利用氧平衡计算：

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'n?O2?(0.5CO'?0.5H2'?2CH'?4K?RO'2?CO'?CH'?14?9??0.5?1.2?0.5?0?2?0?0.4?15.2?1

?2.38

（2） 利用氮平衡计算：

n?1.1?7921?(O'2?0.5CO'?0.5H2?2CH'4'N'N''2?(RO2?CO?CH4) 2?VRO2?100?2.38

6. 某天然气在纯氧中燃烧，烟气成分为（%）：

H2’ O2’ CO2’ CO’ CH4’ 25.0 24.49.0 0.5 1.5 0 求氧气消耗系数。

解： 查表6-3：天然气在富氧中燃烧，取K=2.0

n?O'2?(?0.5CO'?0.5H2'?2CH'?4KRO'?12?CO'?CH'4 ?0.5??0.5?24?0.5?49?2?1.5?2?（25?24?1.5）?1 ?0.614 15

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