1、燃料与燃烧部分习题标准答案燃料与燃烧部分习题答案 作者： 日期： 燃料与燃烧习题解答第一篇 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： ;收到基的计算 Aar = 9.95FCar = 50.85干燥基的计算： Vd = 36.77; 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： 收到基： Har=5.15 Oar=4.58 Na
2、r=1.67 Sar=3.33 Mar=4.0 干燥基： Nd = Ndaf0.913 =1.74 干燥无灰基：Cdaf=83.21 Hdaf=5.87 Odaf=5.22 Ndaf=1.90 Sdaf=3.803. 人工煤气收到基组成如下： H2 CO CH4 O2 N2 CO2 H2O 48.0 19.3 13.0 0.8 12.0 4.5 2.4 计算干煤气的组成、密度、高热值和低热值； 解：干煤气中： H2，d = 48.0100/（100-2.4）=49.18 CO，d = 19.31.025=19.77 CH4，d = 13.31 O2，d = 0.82 N2，d = 12.30
3、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 燃烧反应计算第四章 空气需要量和燃烧产物生成量5. 已知某烟煤成分为（%）：Cdaf83.21,Hdaf5.87, Odaf5.22,
4、 Ndaf1.90, Sdaf3.8, Ad8.68, War4.0,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17103kW，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： 计算理论空气需要量L0： （2）计算理论燃烧产物生成量V0： （3） 采用门捷列夫公式计算煤的低发热值： Q低= 4.18781C+246H26（OS）6W= 4.1878172.95+2465.1526（4.583.33）64= 29.80（MJ/m3）每小时所需烟煤为
5、：每小时烟气生成量：每小时供风量： 计算烟气成分： 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：CO9.1；H257.3；CH426.0；C2H42.5；CO23.0；O20.5；N21.6；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 =（0.0012418
6、.9）100/（1+0.0012418.9）= 2.29 CO湿 =CO干%（100H2O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 C2H4湿=2.44（1） 计算富氧燃烧空气消耗量： （2） 计算燃烧产物成分：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： 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O2，=0，并忽略CH4，不计，试计算不完全燃烧产物
7、的成分及生成量。 解：（1）碳平衡公式： （2）氢平衡方程式： （3）氧平衡方程式： （4）氮平衡方程式： （5）水煤气反应平衡常 查附表6 当t=1200时，K=0.387 各式联立求解得： 算得百分比为： 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. 已知某烟煤含碳量为Car80（%），烟气成
8、分经分析为（干成分）CO2，-15（%）； CO，-3.33（%）。试计算其干燃烧产物生成量。 解： 以1kg烟煤为基准则有 C=0.8kg由碳平衡方程式： 第五章 燃烧温度4. 烟煤： C H O N S W A 72.955.15 4.60 1.67 3.33 4.00 8.33计算燃料理论发热温度 解：（1）解法一：求解方程组法由方程： 由第四章第5题计算 Qd = 29808.7（kJ/kg） 烟气成分： CO2= 16.66 H2O= 7.67 N2= 75.68 查表5-1得各系数A，并代入公式得 整理得： 解得： t热=2189（2）解法二： 比热近似法 由前章计算： V0=8.
9、19（m3/kg） 查表5-2 C产=1.67（kg/m3） t热=29808.7/（8.191.67）= 2179（3）解法三：采用内插法 由前述计算：取t1=2373K t2=2473K 试算i1与i2又附表7查的各成分的平均比热后，计算I 比较： i1ii2所以 t热 = 2157 （4）解法四： 迭代法 t热 = 设 t0 = 2100 则t0 = 2158 t1 = 2150 t1 = 2152 t2 = 2151 t1 = 2152 所以 t热 = 21525. 焦炉煤气： CO H CH4 C2H4 CO2 O2 N2 9.157.3 26.0 2.5 3.0 0.5 1.6 H
10、2O=0.0235， n=1.05, t空=400求理论燃烧温度；解：如同第四章第6题，先将干燃气转换成湿基（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产+（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）由燃烧计算知：L0 = 0.901/0.21 = 4.29（m3/
11、 m3） Ln = nL0 =1.050.901/0.21 = 4.505（m3/ m3）烟气成分为： 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 不考虑Q分时 t理，=（Qd+Q燃+
12、Q空）/V0C产+（LnL0）C空 =（17660+27.6+2471）/（4.9671.67+0.2151.51） =2339 按图5-3 设t理=2100则根据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产=1.67 C空=1.51 t理 =（Qd+Q燃+Q空Q分）/V0C产+（LnL0）C空 =（17660+27.6+24711666）/（4.9671.67+0.2151.51）
13、= 2145 与假设t理=2100相比相差不大，计算合乎要求。6. 同上题，焦炉煤气富氧燃烧O2=45%，n=1.10 解：（1）燃烧计算：由于空气、燃气都不预热，可以忽略Q空 和Q燃 Qd = 17660（kJ/m3） Q分 = 12600fCO2VCO2+10800 fH2OVH2O 由前章计算知： L0= 0.901/0.45=2.00（m3/ m3） Ln= n L 0=1.102.00=2.20（m3/ m3） 算得百分比为： VCO2=0.421(m3/m3) CO2，=14.88VH2O=1.140(m3/m3) H2O，=40.30VN2=0.01N2+0.55Ln =1.22
14、6(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）不考虑Q分 t理，=Qd/V0C产+（LnL0）C空 =17660/（2.6291.67+0.201.51） =3764 （3）按图5-3 设t理1=2650则根据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产=1.88（kg/m3） Q分=12600fC
15、O2VCO2+10800 fH2OVH2O =126000.6750.421+108000.2221.14 =6314（kJ/m3） t理 =（QdQ分）/V0C产+（LnL0）C空 =（176606314）/（2.6291.88+0.2051.54） =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 fCO2= 52.7% fH2O= 14.6%；C空 = 1.53（kg/m3） C产 = 1.87（kg/m3） Q分=12600fCO2VCO2+10800 fH2OVH2O =126000.5270.42
16、1+108000.1461.14 =4593（kg/m3） t理=（QdQ分）/V0C产+（LnL0）C空 =（176604593）/（2.6291.87+0.2051.53） =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4. 某烟煤，收到基成分为： Car Har Oar Nar Sar Aar War76.324.083.64 1.61 3.80 7.55 3.0其燃烧产物分析结果为： RO2 CO H2 O2 N2 14.02.01.0 4.0 79.0 试计算：（1） 该燃烧的RO2.max;；K；P；（2） 验算产物气体分析
17、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） ；V0干=1.46+6.25=7.71（m3/kg）Qd=30.03(MJ/kg)所以 ；（2）验证分析误差：将各烟气成分及值代入烟气分析方程：成分误差： （3） 计算空气消耗系数及不完全燃烧损失 5. 某高炉煤气，干成分为： CO2 CO CH4 H2 N210.6629.960.27 1.65 57.46煤气温度为20。燃烧产物成分经分析为（%）： RO2 O2 CO N2 14.09.01.2 75.8试采用各种计算公式n值，并比较之 解： 烟气成分：RO，= 14.0 O2，= 9.0 CO，= 1.2 N2，= 75.8所以：（1） 利用氧平衡计算：（2 ）利用氮平衡计算： 6. 某天然气在纯氧中燃烧，烟气成分为（%）： CO2 CO H2 O2 CH4 25.024.049.0 0.5 1.5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
