3.2　完全燃燒產(chǎn)物生成量、成分和密度

燃燒產(chǎn)物的生成量及成分是根據(jù)燃燒反應的物質(zhì)平衡進行計算的。燃料完全燃燒時，燃燒產(chǎn)物的主要成分為CO₂、H₂O、SO₂以及空氣中的惰性成分N₂。當空氣消耗系數(shù)大于1時，燃燒產(chǎn)物中還含有多余的氧。這些氣體的占有量與燃料本身的成分和空氣消耗系數(shù)有關(guān)，并可以根據(jù)燃燒反應的物質(zhì)平衡來確定。燃燒產(chǎn)物的生成量，當α≠1時稱“實際燃燒產(chǎn)物生成量”，當α=1時稱“理論燃燒產(chǎn)物生成量”。

3.2.1　固體和液體燃料的燃燒產(chǎn)物生成量

固體和液體燃料燃燒產(chǎn)物的生成量可分別由燃料中可燃組分的燃燒產(chǎn)物生成量而得。

如前所述，固體和液體燃料中可燃成分的燃燒反應可由式（3-5）～式（3-10）等表示。

由反應式（3-6）可知，每千克碳燃燒后生成44/12kgCO₂，因此每千克燃料中的碳燃燒后生成的CO₂量可表示為：

　　        

折算成體積則為：

　　        （3-19）

同樣，由式（3-10）可得每千克燃料中的硫燃燒生成的SO₂量可表示為：

　　        （3-20）

由式（3-9）可得每千克燃料中的氫燃燒生成的水蒸氣量為：

　　        （3-21）

考慮到燃料本身含有水量W%，則每千克燃料中的氫燃燒生成的水蒸氣量為：

　　        （3-22）

若參與燃燒的空氣含水量為gg/m³干空氣，則α=1時每千克燃燒產(chǎn)物中水蒸氣的體積應為：

　　        （3-23）

燃燒產(chǎn)物中還包含由空氣帶入的惰性氣體N₂，當α=1時，其含量為0.79V⁰。此外，燃料本身可能含有氮化物，燃燒時分解為N₂，其容積為：

　　        

于是燃燒產(chǎn)物中氮氣的總?cè)莘e為：

　　        （3-24）

考慮由過剩空氣帶入有O₂，有：

　　        （3-25）

因此，α=1時每千克燃料所生成的燃燒產(chǎn)物體積為：

　　        （3-26）

的上標“0”表示α=1，下標P表示燃燒產(chǎn)物。

當α>1時，燃燒產(chǎn)物中除前述的成分外，還含有的剩余空氣。因此，燃燒產(chǎn)物生成量應為：

　　        （3-27）

3.2.2　氣體燃料的燃燒產(chǎn)物生成量

對于氣體燃料，根據(jù)反應式（3-13），每立方米燃料的燃燒產(chǎn)物中各組分的體積為（α>1）：

　　        （3-28）

　　        （3-29）

　　        （3-30）

　　        （3-31）

　　        （3-32）

于是燃燒產(chǎn)物的生成量為：

　　        （3-33）

顯然，若α=1，則得：

　　        （3-34）

3.2.3　燃燒產(chǎn)物成分百分比

燃燒產(chǎn)物的成分表示為各組成所占的體積百分數(shù)。根據(jù)式（3-19）～式（3-34），可求得固體、液體和氣體燃料燃燒產(chǎn)物的體積成分如下（為區(qū)別于氣體燃料成分，在燃燒產(chǎn)物成分的右上角加“'”）：

　　        （3-35）

顯然，式（3-35）左邊各項之和應等于100。通常可以借此驗證計算結(jié)果的可靠性。

由上述計算公式可以看出，燃料完全燃燒的理論燃燒產(chǎn)物生成量只與燃料成分有關(guān)。燃料中的可燃成分含量越高，發(fā)熱量越高，則也就越大。實際燃燒產(chǎn)物生成量V_P還與空氣消耗系數(shù)有關(guān)，燃燒時的空氣消耗系數(shù)越大，實際燃燒產(chǎn)物生成量也越大。燃燒產(chǎn)物的成分除與燃料的成分有關(guān)外，也與空氣消耗系數(shù)有關(guān)。空氣消耗系數(shù)越大，則產(chǎn)物中的氧濃度越高，其氧化性越強。

3.2.4　燃燒產(chǎn)物密度

按定義，燃燒產(chǎn)物的密度是指單位體積燃燒產(chǎn)物所具有的質(zhì)量。燃燒產(chǎn)物的密度有兩種計算方法：用參加反應的物質(zhì)（燃料與氧化劑）的總質(zhì)量除以燃燒產(chǎn)物的體積；以燃燒產(chǎn)物的質(zhì)量除以燃燒產(chǎn)物的體積。這是因為反應前后的物質(zhì)質(zhì)量應當是相等的。

（1）按參加反應物質(zhì)的質(zhì)量計算

對于固體和液體燃料：

　　        （3-36）

對于氣體燃料：

 　　        （3-37）

（2）按燃燒產(chǎn)物質(zhì)量計算

由式（3-35）可知，每立方米燃燒產(chǎn)物中，CO₂、SO₂、H₂O、N₂和O₂所占的體積分別為、、和，它們的總質(zhì)量為：

　　        （3-38）

則燃燒產(chǎn)物的密度為：

　　        （3-39）