第六章-燃烧过程的基本理论.docx

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1、第六章燃烧过程的基本理论1.阿累尼乌斯定律：k0──频率因子，表征反应物质分子碰撞的总次数；E──活化能，使分子接近和破坏反应分子化学键所必须消耗的能量，也就是发生反应所需要的能量。不同反应的活化能不同，且正反应和逆反应的活化能也是不同的；T──热力学温度，K；R──通用气体常数，8.31kJ/(Kmol.K)。2.煤燃烧过程的四个阶段：1)预热干燥阶段：水分蒸发，吸热过程，温度<200℃；2)挥发分析出并着火阶段：高分子碳氢化合物吸热，热分解，分解出一种混合可燃气体，及挥发分。挥发分一经析出，便马上着火，开始放热，温度>200℃

2、～300℃；3)燃烧阶段：挥发分和焦炭的燃烧，大量放热，温度急剧上升；4)燃烬阶段：焦炭燃尽成灰渣。3.碳的多相燃烧过程：1)参与燃烧反应的气体分子(氧)向碳粒表面的转移与扩散；2)气体分子(氧)被吸附在碳粒表面上；3)被吸附的气体分子(氧)在碳表面上发生化学反应，生成燃烧产物；4)燃烧产物从碳表面上解吸附；5)燃烧产物离开碳表面，扩散到周围环境中。吸附与解吸附最快；扩散与化学反应最慢，但最主要。因此，碳的多相燃烧速度决定于氧向碳粒表面的扩散速度和氧与碳粒的化学反应速度中速度最慢的一个。4.多相燃烧反应的燃烧区域在碳的多相燃烧中，

3、多相化学反应速度，用气相O2消耗速度w1表示化学反应速度：燃烧化学反应速度也可用氧向碳粒表面扩散速度表示：式中：——碳粒表面上氧的浓度，kg/m2；——周围介质中氧的浓度，kg/m2；k——化学反应速度常数；β——扩散速度常数。燃烧过程稳定时，氧气扩散速度等于氧气消耗速度：w1=w2=w经推到：1)动力燃烧区域：在燃烧过程中，当燃烧反应温度不高时，化学反应速度不快，此时氧的供应速度远大于化学反应中氧的消耗速度，亦即扩散能力远大于化学反应能力，即β>>k。这时燃烧工况所处区域称为动力燃烧区域。特征及措施：①碳粒表面氧浓度基本上等于周

4、围介质中氧浓度：=②燃烧反应速度w=k③燃烧反应速度决定于化学反应速度，与扩散速度无关；④燃烧温度不高，提高温度是强化燃烧的有效措施。2)扩散燃烧区域：如果影响燃烧过程进行速度的主要因素是扩散，也就是说，此时燃烧反应的温度已经很高，化学反应能力远大于扩散能力，即k>>β时，这时的燃烧区域称为扩散燃烧区域。特征及措施：①碳粒表面氧浓度基本上等于零：=0②燃烧反应速度w=β③燃烧反应速度决定于扩散速度，反应速度常数与T无关，燃烧反应速度与T关系不大，强化措施↑β，加大风速，加强碳粒与氧的扰动混合。④燃烧温度很高，>>环境温度3)过渡燃

5、烧区域：实际情况大部分是该区域，T适中。提高温度&加大风速，加强碳粒与氧的扰动混合同样重要。4)判断：/，谢苗诺夫准则：β/k=SM；上述三种不同的燃烧区域并不是固定不变的，而是随着外界条件的变化而相互转移。1.放热量Q1与散热量Q2随温度变化曲线1点：稳定的低温缓慢氧化状态2点：热力着火点(不稳定状态)3点：高温燃烧状态4点：热力熄火点5点：低温缓慢氧化状态点稳定着火条件：Ø一般熄火温度Txh大于着火温度Tzh；Ø熄火点和着火点随反应系统的热力条件(散热和放热)而变；Ø各种实验方法所测得的着火温度值的出入较大，相同测试条件下，不

6、同燃料的着火、熄火温度不同；对同一燃料，不同的测试条件也有不同，过分强调着火温度意义不大；Ø对煤：反应能力越强（挥发分Vdaf越高，焦炭活化能越小）的煤，着火点低，容易着火，也易燃烬。反应能力弱的无烟煤着火温度高，也难燃烬。Ø加快着火的措施：加强放热、减少散热。散热不变时，提高可燃物初温，增加可燃物浓度和压力，使放热强化，如浓淡燃烧器稳燃；放热不变时，可降低气流速度、燃烧室保温等措施，如增加卫燃带等。1.着火热：把煤粉气流加热到着火温度所需的热量称为着火热。需要加热：煤粉、空气(一次风)、煤粉中水分的蒸发和过热。Br——燃料消耗量

7、，kg/h；V0——理论空气量，Nm3/kg；α1——过量空气系数；r1——一次风比例；c1k——一次风比热，J/(Kg.K)；q4——机械不完全燃烧热损失，％cd——煤干燥基比热，J/(Kg.K)；Mar——煤收到基水分，％；Tzh——着火温度，K；T0——煤粉一次风初温，K；cq——蒸汽比热容，J/(Kg.K)；Mmf——煤粉的水分，％着火热的来源：Ø对流换热—煤粉气流卷吸回来的高温回流烟气(包括内回流及外回流)，这部分热烟气和新喷入的煤粉空气强烈混合，将热量以对流方式迅速传递给新燃料，约占总着火热的70-90%；Ø辐射换热—

8、火焰、烟气、炉墙对煤粉气流形成辐射传热，占10-30%。1.煤粉气流着火影响因素1)燃料性质a)挥发分：影响最大，Vdaf增加，着火温度点下降；（着火过程主要取决于煤中可燃基挥发分的大小，而燃尽过程主要取决于焦碳的燃烧速度。煤粉气流的着火位置：20