(一)理论烟气量与实际烟气量
燃料燃烧后产生的二氧化碳等烟气体积,称为烟气量。有理论烟气虽和实际烟气量之分,在供给理论空气量(α=1)的条件下,燃料完全燃烧产生的烟气体积,称为理论烟气量,以表示。烟气的主要成分是CO2、SO2、N2和水蒸气等,通常分为干烟气(不含水蒸气)和湿烟气(含水蒸气)。理论烟气量等于干烟气量和水蒸气体积之和。实际烟气量等于理论烟气量与过剩空气量之和,即
理论烟气中的水蒸气体积由三部分构成:燃料中的氢燃烧生成的水蒸气体积,燃料中所含水分汽化的水蒸气体积,以及理论空气量带入的水蒸气体积。理论烟气量可由燃烧方程式求得,例如,CH4完全燃烧
CH4+2O2+7.52N2→CO2+2H2O+7.52N2
1mol的CH4完全燃烧产生10.52mol的烟气。根据理想气体定律,近似认为烟气中各组分的摩尔比等于其体积比,所以1m3的甲烷完全燃烧产生10.52m3的烟气,即=10.52。设空气过剩系数α=1.05,由式(2-18)得
=Vfg+(α-1)
=10.52+(1.05-1)×9.52=10.996
(二)烟气的体积和密度校正
燃烧过程的温度和压力一般是在高于标准状态(273K,1atm)下进行的,在进行烟气体积和密度计算时,为了便于比较应换算成标准状态。大多数烟气可以视为理想气体,因此可以用理想气体的有关方程式进行换算。
设操作状态下温度为Ts,压力为Ps,烟气体积为Vs,密度为ρs,标准状态下温度Tn,压力为Pn,密度为ρn,烟气体积为Vn,则:
(三)过剩空气校正
实际燃烧过程是在空气过剩情况下进行的,因此实际烟气量大于理论烟气量,
用奥氏气体分析仪测定烟气中CO2、O2和CO等含量,可以确定燃烧设备运行中的烟气成分和空气过剩系数,以碳在空气中的完全燃烧为例:(www.xing528.com)
C+O2+3.76N2→CO2+3.76N2
烟气中仅含有CO2和N2。当空气过量时,燃烧方程式为:
C+(1+α)O2+3.76(1+α)N2→CO2+αO2+3.76(1+α)N2
式中α是过剩空气中O2的量(单位:mol)。空气过剩系数为:
计算α需知道过剩氧的量。设燃烧是完全燃烧,过剩空气中氧只以O2形式存在,燃烧产物以下标P表示,碳完全燃烧为:
C+(1+α)O2+3.76(1+α)N2→CO2P+O2P+N2P
式中O2P=αO2,即过剩氧量,N2P为实际空气量的总氯量。假定空气中只含氧和氮,其体积含量分别为21%和79%,则空气中的总氧量为
理论需氧量为0.266N2P-O2P
若燃烧过程产生CO,过剩氧量需加以校正,即从测得的过剩氧中减去CO氧化成CO2所需要的量。此时用下式计算α:
式中各组分的量是用奥氏气体分析仪测得的各组分的百分数。若分析结果为:CO2 10%,O24%,CO1%,N285%,则
考虑过剩空气校正后实际烟气量为:
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