基准：1Nm3燃料 其组成为体积百分比含量，其中可燃成分为 C理O论、需H氧2、量：CH 4、CmH n、及H 2S等
V0 O2
[0.5CO 0.5H2
2CH4
ห้องสมุดไป่ตู้
(m
n 4
)Cm
H
n
3 2
H2S
O2
]
1 100
理论空气量：
Va0
VO2 0
100 21
实际空气量
为了保证燃料能完全燃烧，实际供给的助燃 空气大于理论空气值，实际空气量Va与理 论空气量Va0 的比值称为空气消耗系数：
aCO2为烟气中各成分的体积分数 烟气的密度可以用加和原理计算，得：
0 a CO2 CO2 aH2O H2O ... ai i
④燃烧温度的计算
根据能量守恒规律，进入窑炉的热量必等于支出的热量 收入的热量： 燃料的化学热（即燃料的低位发热量）Qnet 燃料带入的物理热：Qf 空气带入的物理热：Qa 支出的热量： 燃烧产物所含的物理热：Q = VCtp 燃烧产物中部分CO2和H2O在高温下热分解反应消耗的热
量：Qdi 由于化学不完全燃烧造成的热损失：Qch 由燃烧产物传给周围物体的热量：Ql
实际燃烧温度
则，可得：
tp
Qnet,ar
Qf
Qa (Qdi CV
Qch Ql )
但是不能用来直接计算实际燃烧温度，采
用间接法。先确定理论燃烧温度，而后估 算实际燃烧温度。
理论燃烧温度
定义：燃料完全燃烧放出的热量和燃料及空 气带入的物理热全部用于加热烟气，在此 情况下达到的烟气温度。即燃料在燃烧过 程中没有任何热损失时，烟气所达到的温 度。
3.1.1 燃料的种类 燃料：凡在物理、化学反应中能放出大量热
量并能够有效地利用于工业和其它方面的 物质。 燃料分类： ①固体燃料 ②液体燃料 ③气体燃料
①固体燃料
固体燃料
木柴
煤√
可燃页岩
泥褐 烟 无
煤煤 煤 烟
煤
洁净煤技术：“以煤代油”“以煤造油”
褐煤
性质：刚开采出的褐煤的水分约为20％～40 ％，风干后为12～30％，Ad=0.5％～50％， 发热量约为1300～17000 kJ/kg。
Car
100 M ar 100
Cd
100 3.5 73.6 100
71.0(%)
工业分析法
水分（M）、灰分（A）、挥发分（V）和固 定碳（FC）
燃料 = V + FC + M + A
燃料中的碳氢化合物 V↑ ，燃料着火温度低， 燃烧速度快 ，燃烧火焰长
FC ↑ ，燃料发热量高
②气体燃料的组成与换算
组成
可燃成分 H2、CO、CH4、CmHn和H2S等
组成表示
不可燃成分 N2、CO2、SO2和H2O等
湿成分
（用上角标“v”表示）
干成分
（用上角标“d”表示）
COv+H2v+CH4v+CmHnv+H2Sv
COd+H2d+CH4d+CmHnd
+CO2v+N2v+O2v+H2Ov=100
+H2Sd+CO2d+N2d+O2d=
闪点、燃点、着火点
闪点：当有火源接近时，出现蓝色闪光，此 时的油温；
燃点：用火源接近油表面里蓝光闪现后能持 续燃烧（不少于5秒）；
着火点：再继续提高油温，则油表面的蒸气 即使无火源接近也会自发燃烧起来，发生 自燃，此时的油温。
燃油的闪点与组成有关：油的密度越小，闪 点越低。
水煤浆
水 煤 浆 由 70% 左 右 的 煤 ， 29% 的 水 及 少 量 化学添加剂制成，是一种浆体燃料，可以 像油一样泵送、雾化、贮存和稳定燃烧的 煤基液态燃料。
Qnet，ar=Qgr，ar-225 Har-25 Mar
固体、液体燃料的低位发热量，采用门捷列夫公式：
Qnet，ar=339Car+1030Har-109（Oar-Sar）-25Mar 气体燃料的低位发热量由根据气体的组成得：
Qnet=126CO+108H2+358CH4+590C2H4+637C2H6+806C3H6 +912C3H8+1187C4H10+1460C5H12+232H2S
第三章 燃料及其燃烧
吴鹏 龙岩学院
目录
3.1 燃料的种类和特性 3.2 燃烧计算 3.3 燃料燃烧过程的基本原理 3.4 燃烧方法与燃烧装置
引言
热量
化学能 热能 由燃料燃烧产生 资源丰富，价格低廉
电能
热能
以电为热源
热利用率高，利于提高产品质量，操作 条件好，但资源有限，成本高。
3.1 燃料的种类和特性
收到基时水分Mar=3.5％，干燥基时灰分Ad=8.2％ 求：收到基时Car的百分含量。
解
先由Cdaf换算成Cd（%），再由Cd换算成Car（%）
100Cd (100 Ad )Cdaf
Cd
100 Ad 100
C daf
100 8.2 80.2 10
73.6(%)
100Car (100 M ar )Cd
用途：适用于水泥立窑作燃料。
②液体燃料
减压渣油
石油 汽油 煤油 柴油
常压渣油
裂化汽油 裂化煤气 裂化渣油
重油
重油的使用性质： 黏度：影响重油的装卸、存贮、过滤、输送及雾化。
闪点、燃点、着火点：关系到用油的安全技术及燃 烧条件。
凝固点：当油类完全失去流动性时的最高温度。
密度：重油的密度与温度有关，常随温度的增加而 密度略为减小。
用途：制造煤气
烟煤
性质：挥发物10％～45％，固定碳35％～75 ％，灰分7％～30％； 水分3％～18％；发 热量21000～29000 kＪ/kg；着火温度400～ 500℃ 。
用途：适合于水泥回转窑作燃料。
无烟煤
性质：含固定碳高，可达90％以上；挥发分 少，一般小于10％；水分和灰分一般也较 低 ； 发 热 量 一 般 为 25000 ～ 29000kJ/kg ； 着火温度较高（一般为650～700℃）。
干燥基：除去水分以外的燃料质量分数，角 标“ad”表示 。
Cad %+Had %+Oad %+Nad %+Sad %+Aad %=100％
干燥无灰基：无水无灰煤的组成，用下角标 “daf”表示。
Cdaf %+Hdaf %+Odaf %+Ndaf %+Sdaf %=100％
燃料组成的换算系数
所换算的“基”
由于机械设备原因而使燃料 未参加燃烧反应即被排走
固体、液体燃料理论空气量
C O2 CO2
x1
Car 12
22.4 100
1 H 2 2 O2 H 2O
x2
H ar 4
22.4 100
S O2 SO2
x3
S ar 32
22.4 100
共需氧量：
x1 x2
x3
22.4 100
C ar 12
V0 O2
79 21
理论烟气量： Vl 0 VCO2 0 VH2O 0 VSO2 0 VN2 0
(Car 12
H ar 2
M 18
S ar 32
N ar 28
)
22.4 100
V0 O2
79 21
气体燃料理论烟气量
烟 气 中 CO2 含 量 来 源 于 燃 料 中 CO 、 CH4 、 CmHn
H
合物—可燃并放出大量的热量
5%
化合氢：与氧相结合成水，不能 燃烧
液体燃料： 14%
O、 N
氧和氮不能燃烧 降低了燃料的燃烧能力
固液体燃料中 含1～3％或更少
金属硫化物—可燃
燃烧产物对
有机硫化物—可燃
设备及环境有害
无机硫酸盐—不可燃
S
固体燃料：<2%，液体燃料：0.1～3.5%。
水不能燃烧，且升温吸热，
灰分：SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、 Na2O、SO3
元素分析中的O、N、S、M、A 均为燃料的有害成分
固体和液体燃料各化学组成的质量百分含量 用以下三种基准表示：
收到基：实际使用的燃料的组成，用下角标 “ar”表示：
Car %+Har %+Oar %+Nar %+Sar %+Aar %+Mar %=100％
H ar 4
S ar 32
需从空气中获得的氧 ：
V0 O2
Car 12
H ar 4
S ar 32
Oar 32
22.4 100
理论干空气量：
Va0
V0 O2
100 21
Va0
Car 12
H ar 4
Sar 32
Oar 32
22.4 100 100 21
气体燃料理论空气量
tth
Qnet
Qf VC
Qa
由于C是温度的函数，因此，上式仍不能直接 算出温度，采用图解法。
CO为气体燃料中的可燃组分的体积分数%
3.2 燃烧计算
计算内容 目的：为了设计窑炉的需要；为了操作窑炉的需要。 内容： ①空气量的计算：鼓风机选型计算的依据 ②烟气量的计算：排风机选型、烟囱计算的依据 ③烟气成分的计算：通过空气系数判断燃烧操作情
况 ④燃烧温度的计算：分析影响因素，改进燃烧条件，
提高燃烧温度。
烟中VC气0碳O中2 的H2燃OC含烧O量2及来气源CO体于燃燃料C料H中原H4 2有，Cm的HC4C，mOHC2mn：Hn，1H0120S