第7节 燃烧温度实质及计算

燃料与燃烧知识问答

第7节 燃烧温度实质及计算

什么是燃烧温度？燃烧温度的实质是什么？

燃烧温度即燃料燃烧时生成的气态燃烧产物（烟气或炉气）所能到达的温度。

在实际条件下燃烧温度与燃料种类，燃料成分（即发热量），燃烧条件（指空气、煤气蓄热情况）以及传热条件等因素有关。总起来说无非是决定于燃烧过程中的热平衡关系。如果收入的热量大于支出的热量则将反映出燃烧温度逐渐升高。反之则将反映出燃烧温度逐渐下降直到热平衡时燃烧温度才会稳定下来。由此看来燃烧温度实质上就是一定条件下有热平衡所决定的某种平衡温度。

燃烧温度的计算原理是什么？

燃烧温度计算原理是根据燃烧前后的能量守恒定律。前后相关热量如下所示。

Q低+ Q空+ Q燃=t产（Vn×C产）+Q传+ Q不+ Q分

式中Q低为燃烧的低发热值；Q空为空气带入的物理热；Q燃为燃料带入的物理热；Q传为燃烧产物传给周围物体的热量损失；Q不为不完全燃烧的热量损失；Q分为燃烧产物在高温下热分解反应所消耗的热量；Vn为燃烧产物的实际体积量；C产为燃烧产物的平均比热；

根据不同的燃烧条件，燃烧温度可分为哪几种概念？

由于影响燃烧温度的因素很多，即使同一个燃料由于燃烧条件不同则所得到的燃烧温度也不一样，为了从燃烧温度的角度来分析说明问题，便把燃烧温度区分为：实际燃烧温度、理论燃烧温度、量热计温度和发热温度。

什么是实际燃烧温度？如何估算？

燃料实际燃烧温度是指燃料在实际燃烧条件下燃烧产物所达到的温度。在实际条件下的燃烧温度与燃料种类、燃烧条件和传热等各方面因素有关，可从分析燃烧过程的热量平衡，进而进行燃烧温度的估算。根据燃烧温度计算原理平衡式，即可得出燃烧温度计算公式为：

t产=（Q低+ Q空+ Q燃－Q传－ Q不－ Q分）÷（Vn×C产）

什么是理论燃烧温度？如何计算？

理论燃烧温度又称绝热燃烧温度，它表示某种燃料在某一燃烧条件下所能达到的最高温度。理论燃烧温度对于燃料和燃烧条件的选择，温度水平的估计和炉内换热计算都由实际意义。理论燃烧温度是假设燃料在绝招系统中且燃料均完全燃烧条件下燃烧产物所能达到的温度，没有热量传热损失和不完全燃烧热量损失，即Q传=0且 Q不=0，根据燃烧温度计算原理平衡式，即可得出理论燃烧温计算公式为：

t理=（Q低+ Q空+ Q燃－ Q分）÷（Vn×C产）

什么是量热计温度？

量热计温度是指不考虑热分解时的理论燃烧温度。燃烧产物中部分气体在高温下才有热分解，如果忽略Q分不计，且在绝热条件下（即Q传=0且 Q不=0）得到的燃烧温度即为量热计温度。

什么是发热温度？如何估算？

发热温度也称“理论发热温度”，是指空气、燃料均不预热，空气消耗系数α=1条件下的理论燃烧温度。发热温度值仅与燃料本身的热值和性质有关，故从燃烧角度评价燃料性质的一个指标，其计算公式为：

t热=Q低÷（V0×C产）

常用气体燃料的发热温度各是多少？

常用燃料的发热温度及相关指标如下表：

什么是温度系数？

炉温系数η：通常说的炉温的概念与上述的实际燃烧温度是不同的。通常说的“炉温”实质上是燃烧产物、被加热物和炉壁三者温度的中间值，而不是代表燃烧产物的温度。但是在实践中通常把炉温当成实际燃烧温度，并把实际燃烧温度与理论燃烧温度的比值用η表示称之为炉温系数。炉温系数还代表着炉子的温度特性。

影响理论燃烧温度的因素有哪些？

一是燃料的发热量和种类；二是空气消耗系数；三是空气煤气的预热温度；四是空气中富氧浓度。

各因素对燃烧温度的影响有何规律？

（1）燃料的发热量和种类对燃烧温度的影响：一般情况下发热量越高的燃料，其理论燃烧温度也就越高，如焦炉煤气发热量是高炉煤气的4倍，其发热温度也高出500℃；但本质地讲，发热温度是由Q低/V0比值确定的，如天然气发热量是焦炉煤气发热量的2倍，但两者发热温度基本相同，均为2100℃左右，这主要是因为不同种类的燃烧成分也不同，热值高的燃料其理论燃烧产物生成量也越大，故Q低/V0比值也就可能增加不明显。

（2）空气消耗系数对燃烧温度的影响：为保证完全燃烧，空气系数应大于1，但不宜过大，否则会增加燃烧产物的生成量，从而降低理论燃烧温度。在保证完全燃烧条件下，α愈小愈好，α越小，则t理越高。

（3）空气、燃料的预热温度对燃烧温度的影响：空气和燃料的预热温度越高，则燃烧温度越高。如对发生炉煤气和高炉煤气的燃烧，若对空气预热温度提高200℃，则可提高理论燃烧温度100℃；对重油和天然气高热值燃料，若对空气预热温度提高200℃，则可提高理论燃烧温度150℃；对于发热量高的煤气预热空气达到同样的温度要比预热煤气效果更大，这是因为发热量越高需要的理论空气也相对较多，则空气带入的物理热量也就更多。

（4）空气中富氧浓度对燃烧温度的影响：空气中富氧浓度越高，则燃烧温度越高。因为燃料在氧气或富氧空气中燃烧时，所需要的理论空气量少，则理论燃烧产物量V0也就小，则Q低/V0比值增大；实践表明，空气中富氧浓度w%在27～32%之间效果最明显，当大于40%后效果就越来越不明显。

如何提高燃烧温度？

一提高燃料的发热值；二实现燃料的完全燃烧；三降低炉体热损失；四提高空气煤气的预热温度；五应尽量减少烟气量、减少燃烧系统散热、不完全燃烧、热分解等热损失。