Excel規劃求解工具求解理論燃燒溫度

張樹輝 張平 羅立章 謝彥君 蘇華偉

(洛陽礦山機械工程設計研究院有限責任公司)

Excel規劃求解工具求解理論燃燒溫度

張樹輝 張平 羅立章 謝彥君 蘇華偉

(洛陽礦山機械工程設計研究院有限責任公司)

介紹了利用Excel規劃求解工具求解理論燃燒溫度的方法，這種方法可以快速準確地計算理論燃燒溫度，極大方便了窯爐設計和窯爐操作，提高了計算效率。

Excel 規劃求解 理論燃燒溫度

0 引言

燃料理論燃燒溫度是評價燃燒過程質量的一個重要指標，其計算有兩個目的：一是為了設計窯爐的需要；二是為了操作窯爐的需要。由于煙氣平均比熱隨煙氣溫度的變化而變化，使得理論燃燒溫度的計算較為繁瑣。在進行窯爐設計或窯爐操作時，能夠快速準確地計算燃料燃燒溫度是十分重要的。

1 理論燃燒溫度計算方法

一般的窯爐燃燒計算，由于燃燒產物熱分解現象及其影響較小，可以忽略不計這部分熱量，因此，理論燃燒溫度常用的計算公式如下：

(1)

Qf—— 燃料帶入物理熱，kJ/kg或kJ/Nm3；

Qa—— 空氣帶入物理熱，kJ/kg或kJ/Nm3；

Vg—— 實際燃燒產物生成量，Nm3/kg或Nm3/Nm3；

Cg—— 燃燒產物在實際溫度下的平均比熱，kJ/(Nm3·℃)；

Cf—— 進入窯爐燃料的平均比熱，kJ/(kg·℃)；

Ca—— 進入窯爐空氣的平均比熱，kJ/(Nm3·℃)；

tf—— 進入窯爐燃料的溫度，℃；

ta—— 進入窯爐空氣的溫度，℃。

這兩種計算方法均較為繁瑣，每次計算都需要花費大量時間和精力。因此，筆者利用Excel的規劃求解工具，可以快速準確計算理論燃燒溫度。

2 Excel規劃求解工具

安裝office的時候，系統默認的安裝程序不會安裝宏程序，需要用戶根據自己的需求選擇安裝。下面是加載和使用“規劃求解”宏的步驟：

(1)打開Excel表格，點擊表格左上角的“Office按鈕”，選擇“Excel選項”，彈出“Excel選項”對話框，如圖1(a)所示。

(2)在彈出的“Excel選項”對話框中選擇“加載項”，點擊“轉到(G)”按鈕，彈出“加載宏”對話框，如圖1(b)所示。

(3)在彈出的“加載宏”對話框中的“可用加載宏”列表中，選中“規劃求解”復選框，單擊“確定”，“規劃求解”宏就被添加。

(4)需要使用“規劃求解”宏時，在工具欄的“數據”選項卡中進行調用，彈出“規劃求解參數”對話框，根據需要對目標單元格、可變單元格和約束條件進行設置，單擊“求解”即可以得到需要的結果，如圖1(c)所示。

3 編制計算表及求解方法

以固體燃料煙煤為例，介紹理論燃燒溫度的計算方法。該計算方法同樣適用于液體燃料和氣體燃料。所采用的煙煤性能見表1，燃料燃燒計算方法見表2。

(a) “Excel選項”對話框

(b) “加載宏”對話框

(c) “規劃求解參數”對話框

圖1 “規劃求解”宏的步驟示意圖

表1 燃料性能表

按照表2所示的公式及方法編制表格，設定空氣過剩系數為1.3，將燃料的化學成分帶入所編制的表格，可快速計算出實際空氣用量(單元格“E17”)、實際煙氣量Vg(單元格“E18”)及實際煙氣組成(單元格“H18”—“L18”)各項參數。

煙氣平均比熱是計算理論燃燒溫度的重要參數之一。本文將煙氣中主要成分氣體CO2、H2O、SO2、O2、N2的比熱分別擬合成關于溫度的多次函數。由具體的函數關系式可以算出不同溫度下各成分氣體的比熱(單元格“H19”—“L19”)，進而按成分氣體含量可以加權算出不同溫度下煙氣的比熱Cg(單元格“M19”)。

設定環境溫度(tf、ta)為25 ℃(單元格“E20”)，可以得到該溫度下空氣的平均比熱數據Ca(單元格“E19”)。

表格編制完成后，可根據實際情況，輸入燃料性能，調整過剩空氣系數和環境溫度等參數，然后運行“規劃求解”宏，即可馬上求得該條件下的理論燃燒溫度。這種方法可以快速準確地計算理論燃燒溫度，極大方便了窯爐設計和窯爐操作。

表2 燃料燃燒計算表

圖4 理論燃燒溫度計算表

4 結語

筆者運用Excel規劃求解的一個實例，Excel規劃求解可以很方便用于理論燃燒溫度及相關內容的計算，避免重復勞動，提高計算的準確率和效率。

[1] 姜金寧. 硅酸鹽工業熱工過程及設備(第2版)[M].北京:冶金工業出版社,2011:206-209.

[2] 嚴生,常捷,程麟. 新型干法水泥廠工藝設計手冊[M].北京:中國建材工業出版社,2007:123-124.

[3] 王思維,張建,胡夏雨. Excel用于加熱爐的燃燒計算[J].工業爐,2014,36(2):52-54.

[4] 李新峰. 加熱爐理論燃燒溫度的計算[J].冶金動力,2007,124(6):22-23.

CALCULATION OF THEORETICAL COMBUSTION TEMPERATURE BY EXCEL SOLVER

Zhang Shuhui Zhang Ping Luo Lizhang Xie Yanjun Su Huawei

(Luoyang Mining Machinery Engineering Design Institute)

Method of calculation of theoretical combustion temperature by Excel solver is introduced. With this method, theoretical combustion temperature can be calculated quickly and exactly, convenience is provided for design of furnace and operating of furnace, and efficiency of the calculation is improved.

excel solver theoretical combustion temperature

2015-9-30

*聯系人：張樹輝，工程師，河南.洛陽(471039)，洛陽礦山機械工程設計研究院有限責任公司；