大学精品课件：燃气燃烧第10章.ppt

1、第十章第十章 燃气互换性燃气互换性10-1.10-1.燃气互换性和燃具适应性燃气互换性和燃具适应性10-2.10-2.华白数华白数10-3.10-3.火焰特性对燃气互换性的影响火焰特性对燃气互换性的影响10-4.10-4.燃气互换性的判别方法燃气互换性的判别方法 10-1.燃气互换性和燃具适应性燃气互换性和燃具适应性燃气互换性：燃气互换性：设某一燃具以设某一燃具以a燃气为基燃气为基准进行设计和调整，由于某种原因要以准进行设计和调整，由于某种原因要以s燃气置换燃气置换a燃气，如果燃烧器此时不加燃气，如果燃烧器此时不加任何调整而能保证燃具正常工作，则表任何调整而能保证燃具正常工作，则表示示s燃气可

2、以置换燃气可以置换a燃气，或称燃气，或称s燃气对燃气对a燃气而言具有燃气而言具有“互换性互换性”。a燃气燃气基准气基准气 s置换气置换气反之，如果燃具不能正常工作，则表示反之，如果燃具不能正常工作，则表示s燃气对燃气对a燃气而言没有互换性。燃气而言没有互换性。原因：原因：多种气源并存：多种气源并存：长期使用性质不同长期使用性质不同（热值、密度、燃烧特性不同）的另一（热值、密度、燃烧特性不同）的另一种燃气种燃气基本气源事故或高峰时掺混性基本气源事故或高峰时掺混性质与原燃气不同的其它燃气。质与原燃气不同的其它燃气。每个燃烧器不可能逐个更换或重新调整每个燃烧器不可能逐个更换或重新调整（经济上、技术上

3、都不允许）（经济上、技术上都不允许）“互换性互换性”不确切：不确切：s在任何条件下能置在任何条件下能置a，但并不代表但并不代表a在任何条件下置换在任何条件下置换s。不可。不可逆的逆的 燃具适应性：指燃具对于燃气性质变化的适应能力。燃具适应性：指燃具对于燃气性质变化的适应能力。若燃具能在燃气性质变化范围较大的情况下正常工作若燃具能在燃气性质变化范围较大的情况下正常工作适应性大，否则适应性大，否则适应性小适应性小 燃气互换性和燃具适应性为一个事物的两个方面燃气互换性和燃具适应性为一个事物的两个方面燃气互换性：是对燃气生产和供应单位提出的要求，不燃气互换性：是对燃气生产和供应单位提出的要求，不能随便

4、改变制气方法、制气成本能随便改变制气方法、制气成本燃具适应性：是对燃具性能所提的要求燃具适应性：是对燃具性能所提的要求对燃具制造企对燃具制造企业业要考虑该内容要考虑该内容 注意区别注意区别“通用通用”燃具的概念，它不能解决燃气互换燃具的概念，它不能解决燃气互换性问题！性问题！燃气互换性对民用燃具适用，工业燃具不受此限。燃气互换性对民用燃具适用，工业燃具不受此限。10-2.华白数华白数20.0035gglhggHQL HLdsHQHconsts、（当）置换后，首先要保证热负荷不发生大的变化！置换后，首先要保证热负荷不发生大的变化！Hs称为华白数称为华白数又称热负荷指数。用又称热负荷指数。用W表示

5、表示HWsgHHs广义华白数，用W1表示，当W1相同时，其Q也相同当Hg也变时，两种燃气，其H、s不同，但只要 相等，则Q也相同。w大，Q也大。200l hKsVVHWW与成正比，与 成反比，与成正比，故 与 成反比，即W故当相同时，其、也相同。？互换性初期使用互换性初期使用W,5%10%为合格，为合格，可互换。当燃气种类的不断增多，燃可互换。当燃气种类的不断增多，燃烧特性差别大的燃气的互换性问题。烧特性差别大的燃气的互换性问题。此时除了此时除了W外，还需引入火焰特性外，还需引入火焰特性复杂问题复杂问题 火焰特性火焰特性产生离焰、黄焰、回火和产生离焰、黄焰、回火和不完全燃烧的倾向性。它与燃气的

6、物不完全燃烧的倾向性。它与燃气的物理、化学性质有关，不能用单一指数理、化学性质有关，不能用单一指数表示。表示。二甲醚问题讨论二甲醚问题讨论项目项目DMELPG柴油柴油分子式分子式CH3OCH3C3H8C4H0C4H10OC12H26相对分子量相对分子量4744-56190-220沸点沸点/C-24.9-42.1180-360液态密度液态密度0.6680.5010.84气体相对密度气体相对密度 1.591.62-2.02-爆炸极限爆炸极限3.4-172.1-9.40.6-6.5含碳质量分数含碳质量分数 52.281.886.0含氢质量分数含氢质量分数 13.018.2-17.914.0含氢质量分

7、数含氢质量分数 34.800平均低热值平均低热值31.4545.76理论空气量理论空气量6.9611.32二甲醚与液化石油气的合作性竞争二甲醚与液化石油气的合作性竞争可燃性可燃性 好好.虽然虽然DMEDME热值比热值比LPGLPG低，低，但是但是DME DME 本身含氧本身含氧,燃烧过程中所需燃烧过程中所需空气量远低于空气量远低于LPG,LPG,其燃烧更加充分、其燃烧更加充分、完全，无炭析出，完全，无炭析出，几乎无残留物，几乎无残留物，可实现无烟燃烧，废气无毒，符合卫可实现无烟燃烧，废气无毒，符合卫生标准生标准煤气与热力，30，12，B28B3410-3.火焰特性对燃气互换性的影响火焰特性对燃

8、气互换性的影响 讨论的是本生火焰讨论的是本生火焰-大气式燃烧器的民用燃具的互换大气式燃烧器的民用燃具的互换性性 具有相同的火焰特性，有明亮的内焰、较暗的外焰具有相同的火焰特性，有明亮的内焰、较暗的外焰 当燃气性质、火孔结构一定时，当燃气性质、火孔结构一定时，硬火焰：硬火焰：大，短，易回火，点火、熄火声大大，短，易回火，点火、熄火声大 软火焰：软火焰：小，长，声小焰面薄，小，长，声小焰面薄，降低到一定程降低到一定程度内焰消失。度内焰消失。理想的火焰：不能过硬，也不能过软，具有稳定的燃理想的火焰：不能过硬，也不能过软，具有稳定的燃烧完全的火焰结构，不能产生离焰、回火、黄焰和不烧完全的火焰结构，不能

9、产生离焰、回火、黄焰和不完全燃烧等现象完全燃烧等现象-与燃气的燃烧特性有关！与燃气的燃烧特性有关！不同的燃气在同不同的燃气在同一燃具上，燃烧一燃具上，燃烧特性曲线不同特性曲线不同表明他们具有不表明他们具有不同的燃烧特性同的燃烧特性 同一种燃气在不同一种燃气在不同的燃具上燃烧同的燃具上燃烧特性也不同（火特性也不同（火孔大小、排列、孔大小、排列、材料的影响）。材料的影响）。但其相对位置不但其相对位置不变变典型燃具典型燃具某一燃具的运行的好坏取决于：某一燃具的运行的好坏取决于：1、燃气的燃烧特性；、燃气的燃烧特性；2、火孔热强度；、火孔热强度；3、一次空气系数。、一次空气系数。只有当其运行点落在特性

10、曲线范围之只有当其运行点落在特性曲线范围之内时，其运行工况才是满意的。内时，其运行工况才是满意的。当燃气性质改变时，燃气的燃烧特性当燃气性质改变时，燃气的燃烧特性和华白数同时改变和华白数同时改变 燃烧特性改变燃烧特性改变特性曲线位置的改变特性曲线位置的改变 华白数的改变华白数的改变燃具运行点的改变燃具运行点的改变 要能互换，应保证燃具新的工作点落要能互换，应保证燃具新的工作点落在置换后新的特性曲线范围之内。在置换后新的特性曲线范围之内。举例说明：置换气火焰传播速度大，不易离焰 置换气含重CmHn多，易产生黄焰 回火极限、CO极限没有画，分析方法相同3341.10.65,5147.942.50.

11、83351511.242.5ssaasaasHkJ NmsWHkJ NmQWQWWW基准气，置换气，s=1.27,W=42.5则21140.3paaa qw mm（，）2111.70.36spss qw mm（，）若燃气初调态将基准气的运行点调整在 则置换气的运行点就移到：S1超过Ys极限产生黄焰，不能互换结论：能否置换，不仅与两种燃气的燃烧特性有关，还与基准气的运行点的调整位置有关。那么其极限调整位置如何呢？214.35paaa qw mm（，0）2211.70.42spss qw mm（，）若初调时考虑互换性的要求，初调时在 则置换气的运行点就移动到 S2在Ls、Ys所包围的范围之内，故能

12、够互换。要使置换后不产生离焰，置换气运行的极要使置换后不产生离焰，置换气运行的极限位置在限位置在Ls上。上。S1a1，S2 a2，连接起来，虚线连接起来，虚线L满足不发生离焰时，燃满足不发生离焰时，燃具初调整时基准气运行点的极限调整位置。具初调整时基准气运行点的极限调整位置。同理，同理，Y黄焰极限调态位置。黄焰极限调态位置。燃具调整在燃具调整在Y以右，以右，L以左的范围，被置换以左的范围，被置换气置换后，就不会发生离焰、黄焰现象。气置换后，就不会发生离焰、黄焰现象。该图也表明两种燃气的互换并非都是可逆该图也表明两种燃气的互换并非都是可逆的，一个无条件满足，一个有条件满足的，一个无条件满足，一个

13、有条件满足 互换性的分析方法，能够解释看起来矛盾的现象：如含H2量多的置换气易发生回火，怎么办？加CO、惰性气体、减少H2，降低Sn?H没增加，甚至，而S，W，回火倾向性不能单就火焰传播速度而言，而要同时考虑华白数的影响！pq为了评价燃气中各种成分对火焰特性的影响，美国A.G.A在人工燃气中掺入各种单一气体进行实验，考虑其对回火倾向性的影响，如左图所市。结论：成分变化对火焰结构的影响必须综合考虑火焰传播速度、华白数等各种因素的影响。10-4.10-4.燃气互换性的判别方法燃气互换性的判别方法 一、华白数（或广义华白数）一、华白数（或广义华白数）二、德尔布法二、德尔布法三、美国燃气协会（三、美国

14、燃气协会（A.G.AA.G.A）法）法四、四、GB13612GB13612城市燃气分类的规定城市燃气分类的规定 德尔布法德尔布法12hHWKWK KS1、校正华白数、校正华白数 2、燃烧势、燃烧势 k值：甲烷值：甲烷 乙烷乙烷 丙烷丙烷 丁烷丁烷 戊烷戊烷 乙炔乙炔 乙烯乙烯 丙烯丙烯 丁烯丁烯 苯苯 0.3 0.75 0.95 1.0 1.15 3 1.9 1.1 1.2 0.9离焰，回火和离焰，回火和CO三条极限曲线主要取决于与内焰高度有关的因素三条极限曲线主要取决于与内焰高度有关的因素黄焰曲线与内焰高度无关黄焰曲线与内焰高度无关K1f(H2-CmHn-2CO2)K2f(O2H)sHkCv

15、CHCOHuCnmp423.07.0u 由于燃气含氧量及含氢量不同而引入的待定系数由于燃气含氧量及含氢量不同而引入的待定系数v 由于燃气含氢量不同而引入的待定系数由于燃气含氢量不同而引入的待定系数三、美国燃气协会（三、美国燃气协会（A.G.A）法）法 lgaLasassasKIf afKf af1、离焰指数、离焰指数 0105hhVaHsfH()i imixFrFKKssIL-离焰互换指数离焰互换指数K离焰极限常数离焰极限常数 F离焰常数离焰常数表表101 f 一次空气因数一次空气因数a 气体完全释放气体完全释放105kJ热量所需的理论空气量热量所需的理论空气量三、美国燃气协会（三、美国燃气协

16、会（A.G.A）法）法 39940sssFaaK fHIK f2、回火指数、回火指数()i imixFrFKKssK离焰极限常数 F离焰常数表101 3、黄焰指数、黄焰指数 saaYassf a YIf a Y21 12 20726.3inOTrT rYVrr22NCO-的体积成分 三、美国燃气协会（三、美国燃气协会（A.G.A）法）法 inrY 黄焰极限一次空气系数黄焰极限一次空气系数 三、美国燃气协会（三、美国燃气协会（A.G.A）法）法 高发热高发热:H=44500kJ/Nm3,s=0.64高甲烷高甲烷:H=38300kJ/Nm3,s=0.558,CH490%高惰性高惰性:H=39900

17、 kJ/Nm3,s=0.693,惰性气体惰性气体10%四、四、GB13612GB13612城市燃气分类的规定城市燃气分类的规定四、四、GB13612GB13612城市燃气分类的规定城市燃气分类的规定习题课习题课某城市以天然气为主气源某城市以天然气为主气源,其热值为其热值为H1（KJNm3），），相对密度相对密度S1，春节期间春节期间,气量供应不气量供应不足足,计划用某液化石油气计划用某液化石油气(其热值为其热值为H2（KJNm3），），相对密度相对密度S2)与空气按一定的比例（体与空气按一定的比例（体积比）掺混置换供应部分居民用户。问液化石油积比）掺混置换供应部分居民用户。问液化石油气与空气应

18、以何种体积必混合才能保证居民用户气与空气应以何种体积必混合才能保证居民用户使用掺混的液化石油气混空气后，其炉具的热负使用掺混的液化石油气混空气后，其炉具的热负荷与使用原天然气时的热负荷不变？列出求掺混荷与使用原天然气时的热负荷不变？列出求掺混比例的表达式。比例的表达式。如果如果H14000 KJNm3 S10.81；H212000 KJNm3 S22；试求保证燃具负荷不；试求保证燃具负荷不变的掺混比例变的掺混比例。作业作业某城市以天然气为主气源某城市以天然气为主气源,(其成分如下其成分如下),春春节期间节期间,气量供应不足气量供应不足,计划用某液化石油气计划用某液化石油气(成分如表所示成分如表所示)与空气按与空气按1:2的比例（体积比）的比例（体积比）掺混置换供应部分居民用户。计算：掺混置换供应部分居民用户。计算：1，按我国城市燃气按我国城市燃气分类标准，分类标准，这两类这两类气体的分类。气体的分类。2，按按AGA方法分析方法分析这这2种气体的互换性。种气体的互换性。