张树辉 张平 罗立章 谢彦君 苏华伟

(洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司)

Excel规划求解工具求解理论燃烧温度

张树辉 张平 罗立章 谢彦君 苏华伟

(洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司)

介绍了利用Excel规划求解工具求解理论燃烧温度的方法，这种方法可以快速准确地计算理论燃烧温度，极大方便了窑炉设计和窑炉操作，提高了计算效率。

Excel 规划求解 理论燃烧温度

0 引言

燃料理论燃烧温度是评价燃烧过程质量的一个重要指标，其计算有两个目的：一是为了设计窑炉的需要；二是为了操作窑炉的需要。由于烟气平均比热随烟气温度的变化而变化，使得理论燃烧温度的计算较为繁琐。在进行窑炉设计或窑炉操作时，能够快速准确地计算燃料燃烧温度是十分重要的。

1 理论燃烧温度计算方法

一般的窑炉燃烧计算，由于燃烧产物热分解现象及其影响较小，可以忽略不计这部分热量，因此，理论燃烧温度常用的计算公式如下：

(1)

Qf—— 燃料带入物理热，kJ/kg或kJ/Nm3；

Qa—— 空气带入物理热，kJ/kg或kJ/Nm3；

Vg—— 实际燃烧产物生成量，Nm3/kg或Nm3/Nm3；

Cg—— 燃烧产物在实际温度下的平均比热，kJ/(Nm3·℃)；

Cf—— 进入窑炉燃料的平均比热，kJ/(kg·℃)；

Ca—— 进入窑炉空气的平均比热，kJ/(Nm3·℃)；

tf—— 进入窑炉燃料的温度，℃；

ta—— 进入窑炉空气的温度，℃。

这两种计算方法均较为繁琐，每次计算都需要花费大量时间和精力。因此，笔者利用Excel的规划求解工具，可以快速准确计算理论燃烧温度。

2 Excel规划求解工具

安装office的时候，系统默认的安装程序不会安装宏程序，需要用户根据自己的需求选择安装。下面是加载和使用“规划求解”宏的步骤：

(1)打开Excel表格，点击表格左上角的“Office按钮”，选择“Excel选项”，弹出“Excel选项”对话框，如图1(a)所示。

(2)在弹出的“Excel选项”对话框中选择“加载项”，点击“转到(G)”按钮，弹出“加载宏”对话框，如图1(b)所示。

(3)在弹出的“加载宏”对话框中的“可用加载宏”列表中，选中“规划求解”复选框，单击“确定”，“规划求解”宏就被添加。

(4)需要使用“规划求解”宏时，在工具栏的“数据”选项卡中进行调用，弹出“规划求解参数”对话框，根据需要对目标单元格、可变单元格和约束条件进行设置，单击“求解”即可以得到需要的结果，如图1(c)所示。

3 编制计算表及求解方法

以固体燃料烟煤为例，介绍理论燃烧温度的计算方法。该计算方法同样适用于液体燃料和气体燃料。所采用的烟煤性能见表1，燃料燃烧计算方法见表2。

(a) “Excel选项”对话框

(b) “加载宏”对话框

(c) “规划求解参数”对话框

图1 “规划求解”宏的步骤示意图

表1 燃料性能表

按照表2所示的公式及方法编制表格，设定空气过剩系数为1.3，将燃料的化学成分带入所编制的表格，可快速计算出实际空气用量(单元格“E17”)、实际烟气量Vg(单元格“E18”)及实际烟气组成(单元格“H18”—“L18”)各项参数。

烟气平均比热是计算理论燃烧温度的重要参数之一。本文将烟气中主要成分气体CO2、H2O、SO2、O2、N2的比热分别拟合成关于温度的多次函数。由具体的函数关系式可以算出不同温度下各成分气体的比热(单元格“H19”—“L19”)，进而按成分气体含量可以加权算出不同温度下烟气的比热Cg(单元格“M19”)。

设定环境温度(tf、ta)为25 ℃(单元格“E20”)，可以得到该温度下空气的平均比热数据Ca(单元格“E19”)。

表格编制完成后，可根据实际情况，输入燃料性能，调整过剩空气系数和环境温度等参数，然后运行“规划求解”宏，即可马上求得该条件下的理论燃烧温度。这种方法可以快速准确地计算理论燃烧温度，极大方便了窑炉设计和窑炉操作。

表2 燃料燃烧计算表

图4 理论燃烧温度计算表

4 结语

笔者运用Excel规划求解的一个实例，Excel规划求解可以很方便用于理论燃烧温度及相关内容的计算，避免重复劳动，提高计算的准确率和效率。

[1] 姜金宁. 硅酸盐工业热工过程及设备(第2版)[M].北京:冶金工业出版社,2011:206-209.

[2] 严生,常捷,程麟. 新型干法水泥厂工艺设计手册[M].北京:中国建材工业出版社,2007:123-124.

[3] 王思维,张建,胡夏雨. Excel用于加热炉的燃烧计算[J].工业炉,2014,36(2):52-54.

[4] 李新峰. 加热炉理论燃烧温度的计算[J].冶金动力,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

*联系人：张树辉，工程师，河南.洛阳(471039)，洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司；