煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定

1、第八章第八章煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定第一節(jié)第一節(jié) 煉焦?fàn)t加熱用煤氣煉焦?fàn)t加熱用煤氣第二節(jié)第二節(jié) 煤氣的燃燒煤氣的燃燒第三節(jié)第三節(jié) 燃燒計算燃燒計算第四節(jié)第四節(jié) 焦?fàn)t的熱平衡及熱工評定焦?fàn)t的熱平衡及熱工評定煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定 第一節(jié)第一節(jié) 煉焦?fàn)t加熱用煤氣煉焦?fàn)t加熱用煤氣 一、幾種煤氣的組成一、幾種煤氣的組成 焦?fàn)t加熱用的氣體燃料主要是焦?fàn)t煤氣和高爐煤氣，焦?fàn)t加熱用的氣體燃料主要是焦?fàn)t煤氣和高爐煤氣，某些廠也采用發(fā)生爐煤氣。這些煤氣的大致組成如表某些廠也采用發(fā)生爐煤氣。這些煤氣的大致組成如表8-18-1。 表表8-1 8-1

2、幾種煤氣的組成幾種煤氣的組成名名 稱稱組組 成成 ( (體積分?jǐn)?shù)體積分?jǐn)?shù)) / ) / 低發(fā)熱值低發(fā)熱值/ /kJkJm m3 3H H2 2CHCH4 4COCmHnC0C02 2N20 02 2其其它它焦?fàn)t煤氣焦?fàn)t煤氣高爐煤氣高爐煤氣發(fā)生爐煤氣發(fā)生爐煤氣555560601 . 51 . 5 3.0.05 59 9232327270.20.20.50.55 58 826263030323233332 41.51.53.0.09 912120.50.51.51.53 37 755556060646466660.30.30.80.80.20.20.40.4灰灰灰灰灰灰17167171671884

3、21884238103810439643964145414543134313煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定 國內(nèi)在焦?fàn)t設(shè)計中，為統(tǒng)一熱工計算數(shù)據(jù)，根據(jù)我國情況，焦國內(nèi)在焦?fàn)t設(shè)計中，為統(tǒng)一熱工計算數(shù)據(jù)，根據(jù)我國情況，焦?fàn)t煤氣和高爐煤氣的組成采用表爐煤氣和高爐煤氣的組成采用表8 8- -2 2的數(shù)據(jù)，便于前后對照，本書的數(shù)據(jù)，便于前后對照，本書也以表也以表8 8- -2 2中的數(shù)據(jù)作為討論內(nèi)容的實例。中的數(shù)據(jù)作為討論內(nèi)容的實例。 煤氣中的煤氣中的H H2 2、CHCH4 4、COCO和不飽和烴和不飽和烴( (主要是主要是C C2 2H H4 4) )為可燃成分。由為可燃成

4、分。由表列數(shù)據(jù)可知表列數(shù)據(jù)可知, ,焦?fàn)t煤氣的可燃成分在焦?fàn)t煤氣的可燃成分在9090以上，主要是以上，主要是H H2 2和和CHCH4 4，高爐煤氣和發(fā)生爐煤氣中含有大量的高爐煤氣和發(fā)生爐煤氣中含有大量的N N2 2，可燃成分僅占可燃成分僅占3030左右，左右，主要是主要是COCO。煤氣組成是決定煤氣燃燒特性的基本因素，各種煤氣組煤氣組成是決定煤氣燃燒特性的基本因素，各種煤氣組成因原料的性質(zhì)、設(shè)備和操作條件的不同而異。成因原料的性質(zhì)、設(shè)備和操作條件的不同而異。名名 稱稱組組 成成( (體積分?jǐn)?shù)體積分?jǐn)?shù))/ )/ 低發(fā)熱值低發(fā)熱值/ /kJkJm m3 3H H2 2CHCH4COCOC Cm

5、mH Hn nCOCON N2 20 02 2焦?fàn)t煤氣焦?fàn)t煤氣59.559.525.525.56 62.22.22.42.44.04.00.40.41792017920高爐高爐煤氣煤氣大型高爐大型高爐中型高爐中型高爐1.51.52.72.70.20.20.20.226.826.828.028.013.913.911.011.0 57.2 57.2 57.857.80.40.40.30.33643364339273927表表8-2 8-2 焦?fàn)t熱工計算用焦?fàn)t熱工計算用煤氣組成煤氣組成 煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定 通常煤氣中總含有一定量的飽和水蒸汽，故濕煤氣的組通常煤

6、氣中總含有一定量的飽和水蒸汽，故濕煤氣的組成可按干煤氣的組成和不同溫度下煤氣成可按干煤氣的組成和不同溫度下煤氣( (空氣空氣) )中飽和水蒸汽中飽和水蒸汽的含量用表的含量用表8-38-3進(jìn)行換算。進(jìn)行換算。 如焦?fàn)t煤氣的飽和溫度為如焦?fàn)t煤氣的飽和溫度為2020，由表，由表8-38-3查得查得1 1m m3 3干煤氣干煤氣在在2020o oC C時的飽和水蒸汽含量為時的飽和水蒸汽含量為0.02350.0235m m3 3m m3 3，則濕煤氣中組分則濕煤氣中組分的含量以氫氣為例可換算如下：的含量以氫氣為例可換算如下： 由此方法將表由此方法將表8-28-2干煤氣組成換算成表干煤氣組成換算成表8-4

7、8-4濕煤氣組成。濕煤氣組成。59.5%58.15%1 0.0235煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定 表表8-4 8-4 濕煤氣組成濕煤氣組成 名名 稱稱 組組 成成 ( (體積分?jǐn)?shù)體積分?jǐn)?shù)) / ) / 飽和溫度飽和溫度/O OC C H H2 2 CHCH4 4 COCO C Cm mH Hn nC0C02 2 N N2 2 0 02 2 H H2 20 0焦?fàn)t煤氣焦?fàn)t煤氣高爐煤氣高爐煤氣 Q Q低低=3643=3643kJ/mkJ/m3 3高爐煤氣高爐煤氣 Q Q低低=3927=3927kJ/mkJ/m3 3

8、58.158.11.441.442.582.5824.924.90.190.190.190.195.865.8625.6325.6326.7826.782.152.152.352.3513.2913.2910.5210.523.93.954.7154.7155.2855.280.390.390.380.380.290.292.302.304.184.184.184.18 2020 30 30 30 30 二、煤氣的發(fā)熱值二、煤氣的發(fā)熱值 氣體燃料的發(fā)熱值是指單位體積的氣體完全燃燒時所放出的熱量氣體燃料的發(fā)熱值是指單位體積的氣體完全燃燒時所放出的熱量( (kgkgm m3 3) )。燃燒產(chǎn)物中水

9、的狀態(tài)不同時，發(fā)熱值有高低之分。燃燒產(chǎn)物燃燒產(chǎn)物中水的狀態(tài)不同時，發(fā)熱值有高低之分。燃燒產(chǎn)物中水蒸汽冷凝，呈中水蒸汽冷凝，呈00液態(tài)水時的發(fā)熱值稱為液態(tài)水時的發(fā)熱值稱為高發(fā)熱值高發(fā)熱值( (Q Q高高) )，燃燒產(chǎn)物，燃燒產(chǎn)物中水呈汽態(tài)時的發(fā)熱值稱為中水呈汽態(tài)時的發(fā)熱值稱為低發(fā)熱值低發(fā)熱值( (Q Q低低) )。實際燃燒時，不論在何種熱。實際燃燒時，不論在何種熱工設(shè)備中進(jìn)行，燃燒時廢氣的溫度都較高，水蒸汽不可能冷凝，所以有工設(shè)備中進(jìn)行，燃燒時廢氣的溫度都較高，水蒸汽不可能冷凝，所以有實際意義的是低發(fā)熱值。各種氣體燃料的發(fā)熱值可用儀器直接測定，也實際意義的是低發(fā)熱值。各種氣體燃料的發(fā)熱值可用儀器

10、直接測定，也可以根據(jù)其組成按加和法進(jìn)行計算?？梢愿鶕?jù)其組成按加和法進(jìn)行計算。 煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定 煤氣中各可燃成分的低發(fā)熱值煤氣中各可燃成分的低發(fā)熱值( (kJkJm m3 3) )為：為： COCO1272812728；H H2 21084410844；C C2 2H H4 43584035840；C Cm mH Hn n7117971179。 按表按表8-28-2中焦?fàn)t煤氣的組成及上述數(shù)據(jù)，可計算焦?fàn)t煤中焦?fàn)t煤氣的組成及上述數(shù)據(jù)，可計算焦?fàn)t煤氣的低發(fā)熱值：氣的低發(fā)熱值： = = =17920 =17920kJ/mkJ/m3 3 由于焦?fàn)t煤氣可燃成分多，

11、且含有大量發(fā)熱值高的由于焦?fàn)t煤氣可燃成分多，且含有大量發(fā)熱值高的CHCH4 4，其發(fā)熱值約為高爐煤氣的其發(fā)熱值約為高爐煤氣的4 4倍。倍。2412728108443584071179100mnCOHCHC HQ低1002 . 2711795 .25358405 .5910844612728煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定 三、煤氣的密度三、煤氣的密度 煤氣的密度是指每立方米煤氣的質(zhì)量，記為煤氣的密度是指每立方米煤氣的質(zhì)量，記為(kg(kgm m3 3) )，每每m m3 3煤氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度則記為煤氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度則記為0 0。它和其它它和其它混合氣體一樣，可以

12、根據(jù)組成按加和法計算?；旌蠚怏w一樣，可以根據(jù)組成按加和法計算。 按表按表8-28-2所列焦?fàn)t煤氣的組成計算其密度為：所列焦?fàn)t煤氣的組成計算其密度為： O O= = = = 0.451kg 0.451kgm m3 3 式中式中 2 2、1616、2828分別為分別為H H2 2、CHCH4 4、COCO的分子的分子量，量，C Cm mH Hn n中按中按8080的的C C2 2H H4 4和和2020C C6 6H H6 6計算。飽和溫度為計算。飽和溫度為2020o oC C時的濕焦?fàn)t煤氣的密度為：時的濕焦?fàn)t煤氣的密度為： =0.459=0.459kg/mkg/m3 34 .22100324 .

13、 0284444 . 2)782 . 0288 . 0(2 . 228665 .2525 .591002.32.3 180.45110010022.4氣體的平均分子量氣體的平均分子量22.414 = 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度（kg/m3）煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定 同理可以計算出：同理可以計算出：Q Q低低=3644=3644kJkJm m3 3的高爐煤氣密度為的高爐煤氣密度為1.3371.337kgkgm m3 3，飽和溫度為飽和溫度為3030時該濕高爐煤氣的密度為時該濕高爐煤氣的密度為1.3081.308kgkgm m3 3，Q Q低低=3927=3

14、927kJkJm m3 3的高爐煤氣密度為的高爐煤氣密度為1.2971.297kgkgm m3 3，飽和溫度為飽和溫度為3030o oC C時，該濕高爐煤氣的密度為時，該濕高爐煤氣的密度為1.2751.275kgkgm m3 3。 由于焦?fàn)t煤氣含氫量高，故其密度比高爐煤氣小得多，由于焦?fàn)t煤氣含氫量高，故其密度比高爐煤氣小得多，且比水汽的密度還小，干高爐煤氣的密度比濕高爐煤氣密度且比水汽的密度還小，干高爐煤氣的密度比濕高爐煤氣密度略小，而焦?fàn)t煤氣則相反。略小，而焦?fàn)t煤氣則相反。煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定 四、煤氣的燃燒特性四、煤氣的燃燒特性 焦?fàn)t煤氣焦?fàn)t煤氣可燃成分

15、濃度大可燃成分濃度大，發(fā)熱值高發(fā)熱值高，提供一定熱量所需，提供一定熱量所需煤氣量少，理論燃燒溫度高。由于煤氣量少，理論燃燒溫度高。由于H H2 2占占5050以上，因此以上，因此燃燒速度燃燒速度快快，火焰短火焰短，煤氣和燃燒產(chǎn)生的，煤氣和燃燒產(chǎn)生的廢氣密度小廢氣密度小，焦?fàn)t加熱系統(tǒng)，焦?fàn)t加熱系統(tǒng)阻阻力小力小。因。因CHCH4 4占占1 14 4以上，而且含有以上，而且含有C Cm mH Hn n，故故火焰光亮火焰光亮，輻射能輻射能力強(qiáng)力強(qiáng)；但處于高溫下的磚煤氣道和燒嘴等處會；但處于高溫下的磚煤氣道和燒嘴等處會沉積石墨沉積石墨，焦?fàn)t，焦?fàn)t在換向過程中要進(jìn)入空氣除碳。此外用焦?fàn)t煤氣加熱時，煉焦在換

16、向過程中要進(jìn)入空氣除碳。此外用焦?fàn)t煤氣加熱時，煉焦耗熱量低，且當(dāng)增減煤氣流量時對焦?fàn)t燃燒溫度的變化比較靈耗熱量低，且當(dāng)增減煤氣流量時對焦?fàn)t燃燒溫度的變化比較靈敏，一般需要敏，一般需要2 23 3小時爐溫即可反映出來。焦?fàn)t煤氣在回收車小時爐溫即可反映出來。焦?fàn)t煤氣在回收車間凈化不好時，煤氣中萘、焦油和焦油渣增多，容易間凈化不好時，煤氣中萘、焦油和焦油渣增多，容易堵塞管道堵塞管道及管件及管件，煤氣中氨、氰化物、硫化物等對管道和設(shè)備，煤氣中氨、氰化物、硫化物等對管道和設(shè)備腐蝕嚴(yán)重腐蝕嚴(yán)重。當(dāng)焦?fàn)t壓力制度不當(dāng)，炭化室負(fù)壓操作時，煤氣中當(dāng)焦?fàn)t壓力制度不當(dāng)，炭化室負(fù)壓操作時，煤氣中N N2 2、C0C02

17、 2、0 02 2含量增加，發(fā)熱值降低且會波動，因此煉焦車間和回收車間的含量增加，發(fā)熱值降低且會波動，因此煉焦車間和回收車間的操作狀況對焦?fàn)t加熱用煤氣質(zhì)量影響很大。操作狀況對焦?fàn)t加熱用煤氣質(zhì)量影響很大。煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定 高爐煤氣中不可燃成分占高爐煤氣中不可燃成分占7070，故發(fā)熱值低，提供一定，故發(fā)熱值低，提供一定熱量熱量所需煤氣量多所需煤氣量多，產(chǎn)生的，產(chǎn)生的廢氣量也多廢氣量也多。高爐煤氣中可燃成。高爐煤氣中可燃成分主要是分主要是COCO，且不到且不到3030，燃燒速度慢，燃燒速度慢，火焰長火焰長，高向加熱高向加熱均勻均勻，可適當(dāng)降低燃燒室的溫差。但高

18、爐煤氣不預(yù)熱時，理，可適當(dāng)降低燃燒室的溫差。但高爐煤氣不預(yù)熱時，理論燃燒溫度低，因此，必需經(jīng)蓄熱室預(yù)熱到論燃燒溫度低，因此，必需經(jīng)蓄熱室預(yù)熱到10001000o oC C以上，才能以上，才能滿足燃燒室溫度的要求。用高爐煤氣加熱時，由于煤氣和廢滿足燃燒室溫度的要求。用高爐煤氣加熱時，由于煤氣和廢氣的密度較高，廢氣量也多，故氣的密度較高，廢氣量也多，故耗熱量高耗熱量高，加熱系統(tǒng)，加熱系統(tǒng)阻力大阻力大，約為焦?fàn)t煤氣加熱時阻力的二倍以上。當(dāng)增減煤氣流量時，約為焦?fàn)t煤氣加熱時阻力的二倍以上。當(dāng)增減煤氣流量時，溫度變化反映較慢，爐溫需溫度變化反映較慢，爐溫需6 6個小時才能反映出來。個小時才能反映出來。煉

19、焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定 高爐煤氣是高爐煉鐵時的副產(chǎn)品，發(fā)生量約為高爐煤氣是高爐煉鐵時的副產(chǎn)品，發(fā)生量約為2500250035003500m m3 3(t(t生鐵生鐵) )，如不充分利用，既浪費能源又污染環(huán)境。故只要高，如不充分利用，既浪費能源又污染環(huán)境。故只要高爐煤氣量穩(wěn)定，含塵量爐煤氣量穩(wěn)定，含塵量157007006 4 06 4 0 680680煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定 三、點火與爆炸三、點火與爆炸 煤氣的燃燒也可以采取煤氣的燃燒也可以采取點火的方式點火的方式，即冷的，即冷的可燃?xì)怏w混合物用一個不大的火源，在某處使小可燃?xì)怏w混

20、合物用一個不大的火源，在某處使小部分可燃混合氣體點火引起燃燒，由于這部分氣部分可燃混合氣體點火引起燃燒，由于這部分氣體燃燒放出熱量，使其溫度升高，并很快將熱量體燃燒放出熱量，使其溫度升高，并很快將熱量傳給臨近的一層可燃?xì)怏w混合物，使其迅速升溫傳給臨近的一層可燃?xì)怏w混合物，使其迅速升溫達(dá)到著火溫度而燃燒，這一層燃燒又會將熱量傳達(dá)到著火溫度而燃燒，這一層燃燒又會將熱量傳給下層可燃?xì)怏w混合物使其燃燒，如此一層層地給下層可燃?xì)怏w混合物使其燃燒，如此一層層地傳下去，使整個可燃混合物燃燒起來。傳下去，使整個可燃混合物燃燒起來。 因此用點火的方式進(jìn)行的燃燒除與火源因此用點火的方式進(jìn)行的燃燒除與火源有關(guān)外，還

21、取決于燃燒的傳播條件。對于流有關(guān)外，還取決于燃燒的傳播條件。對于流動著的可燃?xì)怏w混合物，當(dāng)其流動速度與火動著的可燃?xì)怏w混合物，當(dāng)其流動速度與火焰的傳播速度相等，就可以實現(xiàn)在燃燒室中焰的傳播速度相等，就可以實現(xiàn)在燃燒室中進(jìn)行穩(wěn)定的燃燒?；鹧娴膫鞑ニ俣炔粌H與可進(jìn)行穩(wěn)定的燃燒。火焰的傳播速度不僅與可燃混合物的成分、濃度、溫度和壓力等條件燃混合物的成分、濃度、溫度和壓力等條件有關(guān)，還和燃燒裝置的散熱有關(guān)。上述燃燒有關(guān)，還和燃燒裝置的散熱有關(guān)。上述燃燒極限也是火焰?zhèn)鞑サ臐舛葮O限。極限也是火焰?zhèn)鞑サ臐舛葮O限。 煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定 可燃混合物的可燃混合物的溫度增高溫度增

22、高時，火焰的時，火焰的傳播速傳播速度度將加快，燃燒器的將加快，燃燒器的體積縮小體積縮小時，時，散熱作散熱作用加強(qiáng)用加強(qiáng)，火焰?zhèn)鞑ニ俣葘p慢。，火焰?zhèn)鞑ニ俣葘p慢。 用點火的方式進(jìn)行燃燒，就本質(zhì)而言與用點火的方式進(jìn)行燃燒，就本質(zhì)而言與達(dá)到著火溫度的燃燒并無原則的區(qū)別，這達(dá)到著火溫度的燃燒并無原則的區(qū)別，這時燃燒能否正常進(jìn)行同樣取決于必要的燃時燃燒能否正常進(jìn)行同樣取決于必要的燃燒極限。燒極限。 火焰的正常傳播是在一定的壓力下進(jìn)行的，火焰的正常傳播是在一定的壓力下進(jìn)行的，它的速度大約在每秒幾厘米至它的速度大約在每秒幾厘米至1015米。如果在米。如果在一個密閉的容器內(nèi)點火，則因絕熱壓縮，使整個一個密閉

23、的容器內(nèi)點火，則因絕熱壓縮，使整個容器內(nèi)可燃混合物的壓力和溫度急劇增加，這時容器內(nèi)可燃混合物的壓力和溫度急劇增加，這時火焰的傳播速度可達(dá)到每秒幾公里，整個容器內(nèi)火焰的傳播速度可達(dá)到每秒幾公里，整個容器內(nèi)的可燃物同時劇烈燃燒而產(chǎn)生極大的破壞力，從的可燃物同時劇烈燃燒而產(chǎn)生極大的破壞力，從而產(chǎn)生而產(chǎn)生爆炸爆炸。爆炸與燃燒其本質(zhì)是一樣的，必須。爆炸與燃燒其本質(zhì)是一樣的，必須具備必要的極限濃度和火源，因此各種可燃混合具備必要的極限濃度和火源，因此各種可燃混合物的燃燒極限也即是該混合物的爆炸極限。物的燃燒極限也即是該混合物的爆炸極限。煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定 爆炸與燃燒的

24、不同點是：爆炸與燃燒的不同點是：燃燒是穩(wěn)定的連燃燒是穩(wěn)定的連鎖反應(yīng)鎖反應(yīng)，主要依靠溫度的提高主要依靠溫度的提高，使反應(yīng)加，使反應(yīng)加速；而速；而爆炸是不穩(wěn)定的連鎖反應(yīng)爆炸是不穩(wěn)定的連鎖反應(yīng)，主要依主要依靠壓力的提高靠壓力的提高，使活性分子濃度急劇提高，使活性分子濃度急劇提高而加速反應(yīng)。而加速反應(yīng)。 綜上所述，綜上所述，了解引起爆炸了解引起爆炸的原因，就可以采取措施，消除爆炸的發(fā)生，的原因，就可以采取措施，消除爆炸的發(fā)生，如焦?fàn)t煤氣、氫氣和苯蒸汽的爆炸極限的下限如焦?fàn)t煤氣、氫氣和苯蒸汽的爆炸極限的下限都很低，故當(dāng)管道、管件、設(shè)備不嚴(yán)時，一旦都很低，故當(dāng)管道、管件、設(shè)備不嚴(yán)時，一旦漏入的空氣遇到火源

25、就容易著火爆炸。因此要漏入的空氣遇到火源就容易著火爆炸。因此要求設(shè)備、管道要嚴(yán)密，嚴(yán)禁在設(shè)備、管道附近求設(shè)備、管道要嚴(yán)密，嚴(yán)禁在設(shè)備、管道附近產(chǎn)生火源，并應(yīng)加強(qiáng)通風(fēng)。產(chǎn)生火源，并應(yīng)加強(qiáng)通風(fēng)。 相反，由于高爐煤氣、發(fā)生爐煤氣、氫氣相反，由于高爐煤氣、發(fā)生爐煤氣、氫氣和和CO的爆炸上限很高，當(dāng)設(shè)備管道不嚴(yán)，的爆炸上限很高，當(dāng)設(shè)備管道不嚴(yán)，同時又出現(xiàn)負(fù)壓操作時，容易吸入空氣，同時又出現(xiàn)負(fù)壓操作時，容易吸入空氣，形成爆炸性可燃混合物。此外，當(dāng)管道內(nèi)形成爆炸性可燃混合物。此外，當(dāng)管道內(nèi)煤氣低壓或流量過低使煤氣流速低于火焰煤氣低壓或流量過低使煤氣流速低于火焰?zhèn)鞑ニ俣葧r，就會在管道或設(shè)備中發(fā)生回傳播速度時，

26、就會在管道或設(shè)備中發(fā)生回火爆炸。因此，當(dāng)煤氣壓力低于規(guī)定數(shù)值火爆炸。因此，當(dāng)煤氣壓力低于規(guī)定數(shù)值時，要停止加熱。時，要停止加熱。煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定 四、擴(kuò)散燃燒和動力燃燒四、擴(kuò)散燃燒和動力燃燒 煤氣的燃燒過程比較復(fù)雜，根據(jù)上述內(nèi)煤氣的燃燒過程比較復(fù)雜，根據(jù)上述內(nèi)容，在一定的條件下，燃燒過程可分為三容，在一定的條件下，燃燒過程可分為三個階段：個階段： 煤氣和空氣混合，并達(dá)到極限濃度。煤氣和空氣混合，并達(dá)到極限濃度。 將可燃混合氣體加熱到著火溫度或點火將可燃混合氣體加熱到著火溫度或點火燃燒使其達(dá)到著火溫度。燃燒使其達(dá)到著火溫度。 可燃物與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而進(jìn)行

27、連續(xù)可燃物與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而進(jìn)行連續(xù)穩(wěn)定的燃燒，此過程取決于化學(xué)動力學(xué)的穩(wěn)定的燃燒，此過程取決于化學(xué)動力學(xué)的因素，即主要和反應(yīng)的濃度和溫度有關(guān)。因素，即主要和反應(yīng)的濃度和溫度有關(guān)。 根據(jù)煤氣和空氣的混合情況，煤氣燃燒根據(jù)煤氣和空氣的混合情況，煤氣燃燒有兩種方式。有兩種方式。煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定 1.擴(kuò)散燃燒擴(kuò)散燃燒 將煤氣和空氣分別送人燃燒室后，依靠將煤氣和空氣分別送人燃燒室后，依靠分子的擴(kuò)散作用，邊混合邊燃燒的過程叫分子的擴(kuò)散作用，邊混合邊燃燒的過程叫擴(kuò)散燃燒擴(kuò)散燃燒。由于燃燒室溫度通常很高，使。由于燃燒室溫度通常很高，使可燃混合物加熱到著火溫度與燃燒化

28、學(xué)反可燃混合物加熱到著火溫度與燃燒化學(xué)反應(yīng)實際可在瞬間進(jìn)行，故煤氣的燃燒速度應(yīng)實際可在瞬間進(jìn)行，故煤氣的燃燒速度取決于可燃物分子和空氣分子互相接觸的取決于可燃物分子和空氣分子互相接觸的物理因素，即屬于擴(kuò)散燃燒。物理因素，即屬于擴(kuò)散燃燒。 在擴(kuò)散燃燒過程中，由于在擴(kuò)散燃燒過程中，由于局部氧的供給局部氧的供給不足不足，而使碳?xì)浠衔餆峤猱a(chǎn)生游離碳，而使碳?xì)浠衔餆峤猱a(chǎn)生游離碳，因此在燃燒帶中有因此在燃燒帶中有固體顆粒固體顆粒存在，并能產(chǎn)存在，并能產(chǎn)生強(qiáng)烈的生強(qiáng)烈的光和輻射熱光和輻射熱，形成光亮的火焰，形成光亮的火焰，故這種燃燒也叫故這種燃燒也叫有焰燃燒有焰燃燒。焦?fàn)t火道內(nèi)煤。焦?fàn)t火道內(nèi)煤氣的燃燒就

29、屬于這一類方式。氣的燃燒就屬于這一類方式。 煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定 火焰的長短，表征煤氣燃燒過程速度的火焰的長短，表征煤氣燃燒過程速度的大小，它主要取決于煤氣和空氣的混合強(qiáng)度大小，它主要取決于煤氣和空氣的混合強(qiáng)度和混合程度，混合進(jìn)行得愈快愈完全，燃燒和混合程度，混合進(jìn)行得愈快愈完全，燃燒愈快，火焰就愈短。在有焰燃燒中有很多因愈快，火焰就愈短。在有焰燃燒中有很多因素影響煤氣和空氣的混合過程，主要包括可素影響煤氣和空氣的混合過程，主要包括可燃物與氧分子的相互擴(kuò)散速度和氣體動力學(xué)燃物與氧分子的相互擴(kuò)散速度和氣體動力學(xué)等因素。等因素。 擴(kuò)散過程的有關(guān)原理表明：分子擴(kuò)散

30、時，擴(kuò)散過程的有關(guān)原理表明：分子擴(kuò)散時，擴(kuò)散速度與反映各種物質(zhì)擴(kuò)散性能的擴(kuò)散系擴(kuò)散速度與反映各種物質(zhì)擴(kuò)散性能的擴(kuò)散系數(shù)、擴(kuò)散界面及濃度梯度成正比。因此擴(kuò)散數(shù)、擴(kuò)散界面及濃度梯度成正比。因此擴(kuò)散是分子運動的結(jié)果，擴(kuò)散系數(shù)與分子運動的是分子運動的結(jié)果，擴(kuò)散系數(shù)與分子運動的動能有關(guān)，即不同氣體的擴(kuò)散系數(shù)大小與其動能有關(guān)，即不同氣體的擴(kuò)散系數(shù)大小與其分子量的平方根成反比，因此分子量的平方根成反比，因此CO比比H2 擴(kuò)散得擴(kuò)散得慢。慢。 高爐煤氣中主要可燃物為高爐煤氣中主要可燃物為CO，而且可燃物濃度而且可燃物濃度低，向空氣擴(kuò)散速度慢，因此在焦?fàn)t中高爐煤氣的低，向空氣擴(kuò)散速度慢，因此在焦?fàn)t中高爐煤氣的燃

31、燒速度比焦?fàn)t煤氣慢得多，其火焰也就比焦?fàn)t煤燃燒速度比焦?fàn)t煤氣慢得多，其火焰也就比焦?fàn)t煤氣的火焰長。氣的火焰長。焦?fàn)t結(jié)構(gòu)中采用廢氣循環(huán)來拉長火焰，焦?fàn)t結(jié)構(gòu)中采用廢氣循環(huán)來拉長火焰，就是通過一部分廢氣循環(huán)來降低煤氣和空氣中可燃就是通過一部分廢氣循環(huán)來降低煤氣和空氣中可燃物和氧分子的濃度，從而減小濃度梯度，降低擴(kuò)散物和氧分子的濃度，從而減小濃度梯度，降低擴(kuò)散速度和燃燒速度，達(dá)到使火焰拉長的目的。速度和燃燒速度，達(dá)到使火焰拉長的目的。煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定 根據(jù)計算表明：煤氣和空氣在斜道口或燒嘴根據(jù)計算表明：煤氣和空氣在斜道口或燒嘴處是以處是以層流狀態(tài)層流狀態(tài)流出，廢

32、氣在立火道中也為層流。流出，廢氣在立火道中也為層流。因此，焦?fàn)t立火道中煤氣和空氣的燃燒屬于層流因此，焦?fàn)t立火道中煤氣和空氣的燃燒屬于層流條件下的擴(kuò)散燃燒，這時分子擴(kuò)散速度與氣流速條件下的擴(kuò)散燃燒，這時分子擴(kuò)散速度與氣流速度無關(guān)，而后增加氣流速度可把可燃分子引至較度無關(guān)，而后增加氣流速度可把可燃分子引至較遠(yuǎn)處燃燒，從而拉長了火焰。此外減小燒嘴直徑遠(yuǎn)處燃燒，從而拉長了火焰。此外減小燒嘴直徑也可以拉長火焰，廢氣循環(huán)也是利用使火道中氣也可以拉長火焰，廢氣循環(huán)也是利用使火道中氣流速度加快而起拉長火焰作用的。流速度加快而起拉長火焰作用的。 層流示意圖層流示意圖 如果氣流轉(zhuǎn)為湍流條件下進(jìn)行擴(kuò)散燃如果氣流轉(zhuǎn)為

33、湍流條件下進(jìn)行擴(kuò)散燃燒時，則增加了氣流速度，使氣體分子混燒時，則增加了氣流速度，使氣體分子混合加劇，火焰變短。此外，減小空氣過剩合加劇，火焰變短。此外，減小空氣過剩系數(shù)及減小氣流交角時均可使火焰拉長。系數(shù)及減小氣流交角時均可使火焰拉長。影響焦?fàn)t火焰長短的因素還很多，但主要影響焦?fàn)t火焰長短的因素還很多，但主要的還是層流條件下的擴(kuò)散燃燒。而決定燃的還是層流條件下的擴(kuò)散燃燒。而決定燃燒速度的是煤氣和空氣分子的相互擴(kuò)散速燒速度的是煤氣和空氣分子的相互擴(kuò)散速度。度。層流和湍流層流和湍流煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定 2.動力燃燒動力燃燒 煤氣和空氣的混合過程限制著燃燒速度煤氣和

34、空氣的混合過程限制著燃燒速度的快慢。將煤氣和空氣在進(jìn)入燃燒室前預(yù)的快慢。將煤氣和空氣在進(jìn)入燃燒室前預(yù)先完全均勻混合，然后再點火燃燒，這時先完全均勻混合，然后再點火燃燒，這時的燃燒速度取決于化學(xué)反應(yīng)速度，故屬于的燃燒速度取決于化學(xué)反應(yīng)速度，故屬于動力燃燒。動力燃燒。 由于動力燃燒化學(xué)反應(yīng)速度極快，可達(dá)到由于動力燃燒化學(xué)反應(yīng)速度極快，可達(dá)到很高的燃燒強(qiáng)度，并且燃燒完全、燃燒產(chǎn)很高的燃燒強(qiáng)度，并且燃燒完全、燃燒產(chǎn)物中亦沒有固體顆粒，因此燃燒室中透徹物中亦沒有固體顆粒，因此燃燒室中透徹明亮，好象沒有火焰存在，故這種燃燒也明亮，好象沒有火焰存在，故這種燃燒也叫叫無焰燃燒無焰燃燒。 由于在燃燒前把煤氣和空

35、氣均勻混合，由于在燃燒前把煤氣和空氣均勻混合，故無焰燃燒可在很小的空氣過剩系數(shù)條件故無焰燃燒可在很小的空氣過剩系數(shù)條件下就能達(dá)到完全燃燒，因此燃燒強(qiáng)度大，下就能達(dá)到完全燃燒，因此燃燒強(qiáng)度大，燃燒溫度高。燃燒溫度高。 煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定 無焰燃燒時，煤氣和空氣是在冷態(tài)時預(yù)無焰燃燒時，煤氣和空氣是在冷態(tài)時預(yù)先混合的，為使無焰燃燒正常穩(wěn)定地進(jìn)行，要先混合的，為使無焰燃燒正常穩(wěn)定地進(jìn)行，要求可燃混合物進(jìn)入燃燒室前必需加熱至著火溫求可燃混合物進(jìn)入燃燒室前必需加熱至著火溫度以上，以及氣流速度稍大于火焰?zhèn)鞑ニ俣?，度以上，以及氣流速度稍大于火焰?zhèn)鞑ニ俣?，否則容易引起回火，

36、甚至爆炸。否則容易引起回火，甚至爆炸。 因此無焰燃燒器要求有灼熱的內(nèi)壁足以使整因此無焰燃燒器要求有灼熱的內(nèi)壁足以使整個可燃混合氣體同時迅速加熱到著火溫度。個可燃混合氣體同時迅速加熱到著火溫度。容易容易回火是無焰燃燒的惟一缺點?；鼗鹗菬o焰燃燒的惟一缺點。回火時，在混合器回火時，在混合器內(nèi)就進(jìn)行部分燃燒，使混合器溫度提高，廢氣和內(nèi)就進(jìn)行部分燃燒，使混合器溫度提高，廢氣和可燃?xì)庖黄疬M(jìn)人燃燒器，增加氣流阻力，減少噴可燃?xì)庖黄疬M(jìn)人燃燒器，增加氣流阻力，減少噴射管的吸入能力，破壞正常工作，嚴(yán)重時會引起射管的吸入能力，破壞正常工作，嚴(yán)重時會引起爆炸，因此在設(shè)計和使用中應(yīng)予以重視。爆炸，因此在設(shè)計和使用中應(yīng)予

37、以重視。 煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定 第三節(jié)第三節(jié) 燃燒計算燃燒計算 以煤氣和空氣燃燒時的化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)，通過物料平衡以煤氣和空氣燃燒時的化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)，通過物料平衡和熱量平衡的計算來討論燃燒特性。和熱量平衡的計算來討論燃燒特性。 一、空氣過剩系數(shù)一、空氣過剩系數(shù) 為使燃燒時可燃物能夠充分利用，要求與氧完全作用，為使燃燒時可燃物能夠充分利用，要求與氧完全作用，當(dāng)燃燒產(chǎn)物中只有當(dāng)燃燒產(chǎn)物中只有C0C02 2、H H2 20 0、N N2 2和和0 02 2等，不再含有可燃成分，等，不再含有可燃成分，這樣的燃燒叫這樣的燃燒叫完全燃燒完全燃燒，否則是，否則是不完全燃燒不

38、完全燃燒。引起不完全燃。引起不完全燃燒的根本原因是空氣供給不足、燃料和空氣混合不好或高溫?zé)母驹蚴强諝夤┙o不足、燃料和空氣混合不好或高溫下燃燒產(chǎn)物中的下燃燒產(chǎn)物中的H H2 2O O和和C0C02 2分解產(chǎn)生了分解產(chǎn)生了C0C0和和H H2 2等。通常熱分解等。通常熱分解造成的不完全燃燒可以忽略不計。造成的不完全燃燒可以忽略不計。 煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定 空氣和煤氣的混合靠燃燒室的結(jié)構(gòu)來保證。因此，為了空氣和煤氣的混合靠燃燒室的結(jié)構(gòu)來保證。因此，為了保證燃料完全燃燒，實際供給的空氣量必需大于燃燒所需的保證燃料完全燃燒，實際供給的空氣量必需大于燃燒所需的理論

39、空氣量，兩者的比值叫空氣過剩系數(shù)，以理論空氣量，兩者的比值叫空氣過剩系數(shù)，以“”來表示：來表示： = = 的選擇對焦?fàn)t加熱十分重要。的選擇對焦?fàn)t加熱十分重要。過小煤氣燃燒不完全，過小煤氣燃燒不完全，可燃成分隨廢氣排出，造成浪費；可燃成分隨廢氣排出，造成浪費；過大產(chǎn)生的廢氣量大，過大產(chǎn)生的廢氣量大，廢氣帶走的熱量也增多。故廢氣帶走的熱量也增多。故值過大或過小均會增加煤氣耗值過大或過小均會增加煤氣耗量。同時，量。同時，值的大小對焦餅高向加熱均勻性有很大影響，值的大小對焦餅高向加熱均勻性有很大影響，特別是對沒有廢氣循環(huán)的焦?fàn)t更為顯著。因此必需通過實際特別是對沒有廢氣循環(huán)的焦?fàn)t更為顯著。因此必需通過實

40、際生產(chǎn)正確控制生產(chǎn)正確控制值。正常情況下，值。正常情況下，值應(yīng)保證煤氣完全燃燒。值應(yīng)保證煤氣完全燃燒。）理論空氣量（實際空氣量（理實LL )煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定 燒焦?fàn)t煤氣時，燒焦?fàn)t煤氣時，=1.2=1.21.251.25，燒高爐煤氣時，不帶廢燒高爐煤氣時，不帶廢氣循環(huán)的焦?fàn)t氣循環(huán)的焦?fàn)t=1.15=1.151.20,1.20,帶廢氣循環(huán)的焦?fàn)t由于帶廢氣循環(huán)的焦?fàn)t由于對火對火焰高度不起主導(dǎo)作用，故焰高度不起主導(dǎo)作用，故值可以略大些。實際生產(chǎn)中值可以略大些。實際生產(chǎn)中值值會隨煤氣溫度、熱值及大氣溫度變化等因素而變化，故需經(jīng)會隨煤氣溫度、熱值及大氣溫度變化等因素而

41、變化，故需經(jīng)常檢查并及時調(diào)節(jié)。常檢查并及時調(diào)節(jié)。 值可以通過廢氣分析以下式計算：值可以通過廢氣分析以下式計算： （8-38-3） 式中式中 0 02 2、C0C0、COCO2 2廢氣中各組分的體積百分含量，廢氣中各組分的體積百分含量，； K K隨加熱煤氣組成而異的系數(shù)。隨加熱煤氣組成而異的系數(shù)。220.51OCOaKCOCO 煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定 二、空氣需要量和廢氣生成量的計算二、空氣需要量和廢氣生成量的計算燃燒的燃燒的物料平衡物料平衡 1.1.空氣需要量的計算空氣需要量的計算 根據(jù)各可燃成分的化學(xué)反應(yīng)式和煤氣組成，計算煤氣完根據(jù)各可燃成分的化學(xué)反應(yīng)式和煤

42、氣組成，計算煤氣完全燃燒所需的理論氧量全燃燒所需的理論氧量( (0 0理理) )。1 1m m3 3煤氣完全燃燒時所需的理論煤氣完全燃燒時所需的理論氧量等于煤氣中各可燃成分單獨燃燒時所需氧量的總和。如氧量等于煤氣中各可燃成分單獨燃燒時所需氧量的總和。如下式：下式：O O理理=0.5=0.5( (H H2 2+CO)+2+CO)+2CHCH4 4+3+3C C2 2H H4 4+7.5+7.5C C6 6H H6 6 -0-02 2 ，m m3 3(m(m3 3煤氣煤氣) (8-4) (8-4) 式中式中H H2 2、COCO、COCO2 2分別表示煤氣中各成分的體積含分別表示煤氣中各成分的體積

43、含量量, ,。因為空氣中氧的含量占因為空氣中氧的含量占2121，故相應(yīng)的理論空氣量為：，故相應(yīng)的理論空氣量為： L L理理= = ， m m3 3(m(m3 3煤氣煤氣) ) (8-5) 理O21100煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定 實際干空氣量為：實際干空氣量為： L L實實( (干干) ) = =L理理， m m3 3(m(m3 3煤氣煤氣) (8-6) ) (8-6) 由于空氣中均含有一定的水分，因此實際空氣量應(yīng)包由于空氣中均含有一定的水分，因此實際空氣量應(yīng)包括帶入的水分，則實際濕空氣量為：括帶入的水分，則實際濕空氣量為： L L實實= =L L實實( (干干)

44、 )(1+(1+H H2 20)0)空空 ， m m3 3(m(m3 3煤氣煤氣) ) 式中式中 H H2 20 0為每為每m m3 3干空氣中所含的水汽量，干空氣中所含的水汽量，m m3 3(m(m3 3干空氣干空氣) )。 2. 2.廢廢氣生成量的氣生成量的計計算算 廢廢氣生成量仍按反氣生成量仍按反應(yīng)應(yīng)定律定律計計算。煤氣完全燃算。煤氣完全燃燒時燒時，生，生成的成的廢廢氣中含有氣中含有C0C02 2、H H2 20 0及由煤氣中及由煤氣中帶帶人的人的N N2 2和空氣中和空氣中帶帶入入的的N N2 2和和過過剩氧量。故剩氧量。故廢廢氣中各成分的體氣中各成分的體積為積為： =0.01 =0.

45、01( (C0C02 2+CO+CH+CO+CH4 4+2C+2C2 2H H4 4+6C+6C6 6H H6 6) )， m m3 3/ /（m m3 3煤氣）煤氣） (8-7) (8-7) 2COV煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定 =0.01=0.01 H H2 2+2(CH+2(CH4 4+C+C2 2H H4 4)+3C)+3C6 6H H6 6+H+H2 20 0( (煤煤) )+ +L L實實( (干干) )(1+(1+H H2 20)0)（空）空） ，m m3 3/(m/(m3 3煤氣煤氣) ) (8-8)(8-8) =0 =0.01N.01N2 2+0.

46、79+0.79L L實實( (干干) )，m m3 3/ /（m m3 3煤氣）煤氣） (8-9) (8-9) =0.21 =0.21L L實實( (干干) )- -O O理理 ，m m3 3/ /（m m3 3煤氣）煤氣） (8-10) (8-10) 式中式中 H H2 2O O( (煤煤) )煤氣中所含的水汽量，煤氣中所含的水汽量，m m3 3/(m/(m3 3煤氣），其它符號同煤氣），其它符號同前。前。 則則1 1m m3 3煤氣完全燃燒時所生成的廢氣量為：煤氣完全燃燒時所生成的廢氣量為： ，m m3 3（m m3 3煤氣）煤氣） (8-11) (8-11) 廢氣中各組分的體積除以廢氣總

47、量即得廢氣組成。廢氣中各組分的體積除以廢氣總量即得廢氣組成。OHV22NV2OV煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定 例例8-18-1按表按表8-28-2所列焦?fàn)t煤氣組成，計算空氣需要所列焦?fàn)t煤氣組成，計算空氣需要量和廢氣生成量及廢氣組成。計算以量和廢氣生成量及廢氣組成。計算以100100m m3 3干煤氣為基準(zhǔn)。干煤氣為基準(zhǔn)。設(shè)設(shè)=1.25=1.25，煤氣的飽和溫度為煤氣的飽和溫度為2020o oC C，空氣溫度為空氣溫度為2020，空氣的相對濕度為空氣的相對濕度為0.60.6。煤氣和空氣的飽和含濕量由表。煤氣和空氣的飽和含濕量由表8-8-3 3查得，計算結(jié)果見表查得，計

48、算結(jié)果見表8-88-8。 由表由表8-88-8可知：燃燒可知：燃燒1 1m m3 3上述組成的干焦?fàn)t煤氣時上述組成的干焦?fàn)t煤氣時: : L L實實( (干干) )=5.473=5.473m m3 3(m(m3 3煤氣煤氣) )； L L實實= =L L實實( (干干) )(1+0.6(1+0.60.0235)=5.5500.0235)=5.550m m3 3(m(m3 3煤氣煤氣) )； V V廢廢=6.248=6.248m m3 3(m(m3 3煤氣煤氣) )煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定 同理，按表同理，按表8-28-2低發(fā)熱值為低發(fā)熱值為36433643kJkJ

49、m m3 3的高爐煤氣，飽和的高爐煤氣，飽和溫度為溫度為3030，空氣溫度為，空氣溫度為2020O OC C，相對濕度為相對濕度為0.60.6，= = 1.25 1.25時，時，可計算得：可計算得： L L實實( (干干) )=0.843=0.843m m3 3(m(m3 3煤氣煤氣) ) L L實實=0.855=0.855m m3 3(m(m3 3煤氣煤氣) ) V V廢廢=1.757=1.757m m3 3(m(m3 3煤氣煤氣) ) 其廢氣組成為：其廢氣組成為：C0C02 2 23.28 23.28，0 02 2 2.02 2.02、H H2 20 4.240 4.24、N N2 2 7

50、0.46 70.46。由計算可知，燃燒由計算可知，燃燒1 1m m3 3焦?fàn)t煤氣所需空氣量約為焦?fàn)t煤氣所需空氣量約為燒燒1 1m m3 3高爐煤氣所需空氣量的高爐煤氣所需空氣量的6.56.5倍，產(chǎn)生的廢氣量約為倍，產(chǎn)生的廢氣量約為3.53.5倍，倍，且兩者的廢氣組成也有顯著差別，除且兩者的廢氣組成也有顯著差別，除N N2 2以外焦?fàn)t煤氣產(chǎn)生的以外焦?fàn)t煤氣產(chǎn)生的廢氣中以廢氣中以H H2 20 0為最多，高爐煤氣的廢氣則以為最多，高爐煤氣的廢氣則以C0C02 2為最多。為最多。 煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定 三、燃燒溫度三、燃燒溫度燃燒的熱平衡燃燒的熱平衡 煤氣燃燒后所

51、產(chǎn)生的熱量用于加熱燃燒產(chǎn)生的廢氣，煤氣燃燒后所產(chǎn)生的熱量用于加熱燃燒產(chǎn)生的廢氣，使其達(dá)到的溫度叫使其達(dá)到的溫度叫燃燒溫度燃燒溫度，其高低受煤氣的組成、熱值、，其高低受煤氣的組成、熱值、煤氣和空氣的預(yù)熱程度及向周圍介質(zhì)傳熱等多種因素的影煤氣和空氣的預(yù)熱程度及向周圍介質(zhì)傳熱等多種因素的影響。下面通過燃燒的熱平衡來討論。響。下面通過燃燒的熱平衡來討論。 1.1.實際燃燒溫度實際燃燒溫度 在實際條件下，煤氣燃燒所產(chǎn)生的熱量，除廢氣中在實際條件下，煤氣燃燒所產(chǎn)生的熱量，除廢氣中C0C02 2和和H H2 20 0在高溫下部分離解所吸收的熱量和傳給周圍介質(zhì)的熱在高溫下部分離解所吸收的熱量和傳給周圍介質(zhì)的熱

52、量外，其余全部用來加熱廢氣，量外，其余全部用來加熱廢氣，此時廢氣所能達(dá)到的最高此時廢氣所能達(dá)到的最高溫度稱為實際燃燒溫度。以下通過溫度稱為實際燃燒溫度。以下通過1 1標(biāo)標(biāo)m m3 3煤氣為基準(zhǔn)的燃燒煤氣為基準(zhǔn)的燃燒熱平衡來討論實際燃燒溫度。熱平衡來討論實際燃燒溫度。煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定 燃燒過程的熱量收入項：燃燒過程的熱量收入項： (1) (1)煤氣的燃燒熱煤氣的燃燒熱Q Q低低燃燒燃燒1 1標(biāo)標(biāo)m m3 3煤氣所生成的熱量，煤氣所生成的熱量，即煤氣的低發(fā)熱值：即煤氣的低發(fā)熱值： Q Q1 1= =Q Q低低，kJkJ(m(m3 3煤氣）煤氣） (2) (2

53、)煤氣的物理熱煤氣的物理熱Q Q煤煤 Q Q2 2= = Q Q煤煤= =c c煤煤t t煤煤 ，kJkJ(m(m3 3煤氣煤氣) )式中式中 c c煤煤煤氣在煤氣在t t煤煤時的比熱容，時的比熱容，kJ/(mkJ/(m3 3o oC)C)； t t煤煤進(jìn)入燃燒室的煤氣預(yù)熱溫度，進(jìn)入燃燒室的煤氣預(yù)熱溫度，o oC C。 (3) (3)空氣的物理熱空氣的物理熱Q Q空空 Q Q3 3= =Q Q空空= =L L實實c c空空t t空空 ，kJkJ(m(m3 3煤氣煤氣) ) 式中式中 L L實實燃燒燃燒1 1標(biāo)標(biāo)m m3 3煤氣所需的實際空氣量，煤氣所需的實際空氣量，m m3 3(m(m3 3煤

54、煤氣）；氣）； c c空空空氣在空氣在t t空空o oC C時的比熱容，時的比熱容，kJ/(mkJ/(m3 3o oC)C)； t t空空進(jìn)入燃燒室的空氣預(yù)熱溫度，進(jìn)入燃燒室的空氣預(yù)熱溫度，。進(jìn)入總熱量：進(jìn)入總熱量： Q Q總總= =Q Q1 1+ +Q Q2 2+ +Q Q3 3= =Q Q低低+ +Q Q煤煤+ +Q Q空空， kJ/kJ/（m m3 3煤氣）煤氣）煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定 燃燒過程的熱量支出項：燃燒過程的熱量支出項： (1) (1)廢氣帶走的熱量廢氣帶走的熱量Q Q廢廢 Q Q1 1=Q Q廢廢= =V V廢廢c c廢廢t t廢廢 ，kJk

55、J(m(m3 3煤氣煤氣) ) 式中式中 V V廢廢燃燒燃燒1 1標(biāo)標(biāo)m m3 3煤氣所產(chǎn)生的廢氣量，煤氣所產(chǎn)生的廢氣量，m m3 3(m(m3 3煤煤氣）；氣）； c c廢廢廢氣在廢氣在t t廢廢o oC C時的比熱容，時的比熱容，kJkJ(m(m3 3o oC)C)； t t廢廢廢氣離開燃燒室時的溫度，即實際燃燒溫度廢氣離開燃燒室時的溫度，即實際燃燒溫度t t實實。 (2) (2)廢氣傳給周圍介質(zhì)的熱量廢氣傳給周圍介質(zhì)的熱量Q Q散散： Q Q2 2=Q Q散散= =Q Q效效+ +Q Q損損，kJ/kJ/（m m3 3煤氣）煤氣）式中式中 Q Q效效傳給爐墻加熱煤料的熱量，傳給爐墻加熱煤

56、料的熱量，kJkJ(m(m3 3煤氣煤氣) )； Q Q損損散失于周圍空間的熱損失，散失于周圍空間的熱損失，kJkJ(m(m3 3煤氣）。煤氣）。煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定 (3)(3)不完全燃燒的熱損失不完全燃燒的熱損失Q Q不不，即廢氣中，即廢氣中COCO的燃燒熱的燃燒熱: : Q Q3 3=Q Q不不=12728=12728V VCOCO ，kJkJ(m(m3 3煤氣）煤氣）式中式中 V VCOCO燃燒燃燒1 1m m3 3煤氣產(chǎn)生的廢氣中煤氣產(chǎn)生的廢氣中COCO的含量，的含量，m m3 3(m(m3 3煤氣煤氣) )； 12728 12728COCO的燃燒

57、熱，的燃燒熱，kJkJ(m(m3 3CO)CO)。 (4) (4)廢氣中廢氣中C0C02 2和和H H2 20 0部分離解時吸收的熱量部分離解時吸收的熱量Q Q分分當(dāng)溫度達(dá)到當(dāng)溫度達(dá)到1300130014001400以上時，廢氣中的以上時，廢氣中的H H2 20 0和和COCO2 2就要就要發(fā)生顯著的離解反應(yīng)：發(fā)生顯著的離解反應(yīng)： H H2 2 0H0H2 2+0+02 2-10718-10718 C0 C02 2 CO+0CO+02 2-12778-12778煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定 由離解反應(yīng)可知：當(dāng)溫度升高平衡向右方的吸熱方由離解反應(yīng)可知：當(dāng)溫度升高平衡向

58、右方的吸熱方向移動，使離解度增加。當(dāng)空氣過剩系數(shù)增加時向移動，使離解度增加。當(dāng)空氣過剩系數(shù)增加時( (即氧的即氧的濃度增加濃度增加) )，平衡向左方移動，使離解度減少。，平衡向左方移動，使離解度減少。C0C02 2和和H H2 20 0的離解度與溫度的關(guān)系可查圖的離解度與溫度的關(guān)系可查圖8-18-1：圖圖8-1 8-1 COCO2 2和和H H2 2O O的離解度與溫度的關(guān)系的離解度與溫度的關(guān)系煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定 Q Q4 4=Q Q分分= =V V廢廢q q離離 ，kJkJ(m(m3 3煤氣煤氣) ) 式中式中 V V廢廢1 1標(biāo)標(biāo)m m3 3煤氣燃燒產(chǎn)

59、生的廢氣量，煤氣燃燒產(chǎn)生的廢氣量， m m3 3(m(m3 3煤煤氣氣) )； q離離1 1m m3 3廢氣中廢氣中C0C02 2和和H H2 20 0的離解熱，的離解熱， kJkJ(m(m3 3廢廢氣氣) )。 q q離離=10718 =10718 +12770 +12770 ， kJkJ(m(m3 3廢氣廢氣) ) 式中式中 10718 10718、1277012770為為H H2 20 0和和C0C02 2的離解熱，的離解熱，kJkJ(m(m3 3H H2 20)0)，kJkJ(m(m3 3C0C02 2) )； 、 為廢氣中為廢氣中H H2 20 0和和COCO2 2的含量，的含量，m

60、 m3 3(m(m3 3廢廢氣氣) )； 、 為為H H2 20 0和和C0C02 2的離解度，。的離解度，。 根據(jù)熱平衡原理：收入項根據(jù)熱平衡原理：收入項= =支出項支出項 Q Q低低+ +Q Q煤煤+ +Q Q空空= =V V廢廢c c廢廢t t實實+ +Q Q效效+ +Q Q損損+ +Q Qcoco+ +Q Q分分 (8-12) (8-12) OHV22COVOH22COOHV22CO2COVOH2煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定煉焦?fàn)t內(nèi)煤氣的燃燒及熱工評定 則則t實為：實為： t實實= (8-13) 實際燃燒溫度就是爐內(nèi)廢氣的實際溫度。實際燃燒溫度就是爐內(nèi)廢氣的實際溫度。由式由式8-13表