燃烧温度及其涵义

4.3.1　燃烧温度及其涵义

燃料燃烧时所放出的热量传给气态的燃烧产物而产生的温度称为燃料的燃烧温度。

燃料的燃烧温度可以通过燃烧过程中的能量平衡关系求出。燃料和空气送入炉内进行燃烧，它们带入的热量包括两部分：其一是由燃料和空气带入的物理显热（燃料和空气的热焓）；其二是燃料的化学热量（发热值）。

稳恒条件下，燃料燃烧前后的热平衡方程式为

式中：Q_net，v，ar为收到基低位热值，kJ/kg或kJ/m³；Q_rl为燃料的物理显热，kJ/kg或kJ/m³；Q_k为由空气带入的物理显热，kJ/kg或kJ/m³；I_y为燃烧后所产生的烟气的焓，kJ/kg或kJ/m³。

实际过程中燃料燃烧所释放出的热量并不能全部都用来加热燃烧产物使其温度升高。因为燃料燃烧过程并不是在瞬间完成的，而需要一定的时间，在此时间内有部分热量被传到周围介质中去而成为热损失；同时可能有部分热量被用来对外做功；此外在高温下燃烧，燃烧产物中有某些组成部分要产生离解，这时要吸收一定数量的热量^［7］。

在一般锅炉炉膛中，当燃烧温度为1500℃、烟气中CO₂含量等于10%时，只有0.7%的CO₂发生分解，水蒸气的分解量则更小，分解所消耗的热量也就很少。因此在实际计算中，当烟气温度低于1500℃时，CO₂和H₂O分解的影响可以忽略不计。但当烟气温度高于1800～2000℃时，分解反应开始明显，应考虑CO₂和H₂O的分解吸热^{［2，8，9］}。

如果在热平衡方程式中不考虑因CO₂和H₂O的离解吸热而损失的热量，全部热量用来加热烟气（即绝热）后所获得的烟气温度称为理论燃烧温度或绝热火焰温度（adiabatic flame temperature）。这个温度是在给定燃料和空气组合条件下，燃烧产物所能达到的最高温度^［10］。理论燃烧温度在α＝1时达到最大值，称为燃烧热量温度。此温度可用来显示燃料的高温能力^［2，7］。理论燃烧温度的高低与燃料的热值、燃烧产物的热容量、燃烧产物的数量、燃料与空气的温度和过量空气系数等因素有关。

一般说来，理论燃烧温度随燃料的热值的增大而增大。当燃料中含有较多的重烃时，由于热值增高，理论燃烧温度也增高。但是，有时热值较低的燃料的理论燃烧温度可能高于热值较高的燃料的理论燃烧温度。这主要是燃烧产物的数量和比热容等因素起了主要作用。

若过量空气系数太小，由于燃烧不完全，不完全燃烧热损失增大，使得理论燃烧温度降低。若过量空气系数太大，则增加了燃烧产物的数量，使燃烧温度也降低。因此，为了提高燃烧温度，应在保证完全燃烧的前提下尽量降低过量空气系数的数值。

预热空气和燃料均可提高理论燃烧温度。由于燃烧时空气量比燃料量大，预热空气对提高理论燃烧温度的影响更为明显。

由于吸热和散热，炉膛内的实际燃烧温度比理论燃烧温度要低得多。锅炉传热计算中，理论燃烧温度是经常使用的术语。