《燃烧机理》PPT课件

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1、第一章燃烧过程及燃烧设备燃烧过程的基本理论气体燃料的燃烧过程及燃烧设备液体燃烧的燃烧过程及燃烧设备固体燃料的气化过程及设备第一节燃烧过程的基本理论燃烧定义及燃烧类型着火温度着火浓度范围燃烧机理火焰传播速度（气体燃料的燃烧速度）一、燃烧定义及燃烧类型定义：燃料中的可燃物与空气产生剧烈的氧化反应，产生大量的热量并伴随着强烈的发光现象。可燃物可归纳为二类，即：固态炭和可燃气体气体燃料：可燃气体液体燃料：加热气化，大分子气态烃高温裂化固态炭和小分子烃或氮气（可燃气体）固体燃料：受热挥发出可燃气体，剩下固态炭粒燃烧类型普通燃烧：靠燃烧层热气体传导传热给邻近的冷可燃气体混合

2、物而进行火焰的传播。火焰传播速度小，仅为几米/秒；压力变化小，可视为等压燃烧过程。一般窑炉内进行的燃烧过程均属于普通燃烧过程。爆炸性燃烧：靠压力波将冷可燃气体混合物加热到着火温度以上而燃烧。火焰传播速度大，约为1000～4000米/秒；通常在高温、高压下进行。原子弹爆炸属于爆炸性燃烧。燃烧过程及条件：过程：燃料和空气预热—着火温度燃烧—火焰传播条件：燃料、空气着火温度着火浓度二、着火温度定义：任何燃料的燃烧都有“着火”和“燃烧”两个阶段，由缓慢氧化反应转变为剧烈氧化反应的瞬间叫着火，转变时的最低温度称为着火温度。即：在一定条件下燃料稳定燃烧的最低温度。用一容器内

3、煤气与空气的氧化反应加以说明氧化反应产生热量容器内混合物温度升高温度高于外部环境向外散热热平衡讨论：当TA＜T＜TB时，Ｑ放＞Ｑ散，T下降TA（Ｑ放=Ｑ散）当T＜TA时，Ｑ放＞Ｑ散，T上升TA（Ｑ放=Ｑ散）A点是稳定点，是低温点，反应速度慢，属于缓慢氧化。称为熄火点。当T＜TB时，Ｑ放＞Ｑ散，T下降TA（熄火）当T＞TB时，Ｑ放＞Ｑ散，T上升着火B点是不稳定点，高温点，反应剧烈。称为着火点T0上升，（T-T0）下降，Ｑ散下降，散热曲线与放热曲线线交点靠近两曲线相切于C点C点是稳定点的极限。T0再上升，散热曲线与放热曲线无相交点，Ｑ放＞Ｑ散，反应剧烈，甚至于自燃。

4、影响着火温度的因素（1）与可燃气体的组成及参数有关，压力高着火温度低；可燃组分多着火温度低；（2）与散热条件有关，周围介质温度高着火温度低；（3）与空气系数有关，燃料与接近理论需要量的空气混合着火温度低。表4-20为某些气体或燃料在空气中的着火温度范围。三、着火浓度范围定义气体燃料与空气的比例，必须在一定的范围内才能进行燃烧，这一范围叫着火浓度范围或着火浓度极限。如果煤气与空气在容器内混合均匀，且在着火浓度范围内，当有明火存在时，瞬间会产生温度很高的燃烧产物，压力急剧增大，可产生爆炸现象，故着火浓度极限又叫爆炸极限。各种气体的着火浓度范围见表4-21天然气管道、

5、测量仪表、装置必须密封，不能漏气影响着火浓度范围的因素（1）气体种类（2）空、煤气混合物的温度高，着火浓度范围扩大四、燃烧机理固态炭的燃烧机理可燃气体的燃烧机理固态炭的燃烧机理炭的燃烧反应过程炭与氧的反应是气-固两相的物理化学反应，具体反应过程如下：O2扩散炭粒表面化学反应生成CO和CO2，CO和CO2从炭粒表面扩散达反应达平衡。炭的燃烧速度燃烧速度：单位时间内单位炭粒表面所烧掉的炭量。化学反应速度:单位时间内，单位炭粒表面上氧化反应消耗的氧量。式中：––化学反应速度系数––炭粒表面气相中O2的浓度，扩散速度:单位时间内，扩散至单位炭粒表面的氧量式中：–––气流

6、中心氧的浓度，–––扩散速度系数平衡条件下：整理后得：设：则：三个燃烧区：动力燃烧区(800℃以下)低温时，化学反应速度非常小，即：动力燃烧区内，燃烧速度取决于化学反应速度，与扩散速度无关，即：燃烧速度随温度的升高而急剧增加，与气流速度无关。扩散燃烧区（1000℃以上）高温时，扩散速度系数非常小，即：扩散燃烧区内，燃烧速度取决于扩散速度，与化学反应速度无关，即：气流速度增大，燃烧速度加快，不随燃料性质而变，与温度关系也不大。过渡区（800～1000℃）介于动力燃烧区和扩散燃烧区之间，与化学反应速度及扩散速度均有关系，情况复杂，影响因素较多。窑炉中实际燃烧情况：一

7、般在扩散燃烧区内进行，强化燃烧的途径：加强煤粉与空气的混合；提高空气与煤气的相对速度。可燃气体的燃烧机理可燃气体主要是指氢气、一氧化碳和烃类反应过程的实质按链锁反应进行的，中间活化物的存在是链锁反应进行的条件，H2的剌激物是H、OH、CO的剌激物是H、OH，烃类的剌激物是0。剌激物的产生过程及特点气体间分子之间互相碰撞、气体分子在高温下分解、电火花激发均能产生上述活化物，该反应是吸热反应。几种气体燃料的链锁反应过程延迟着火现象（气体燃料的燃烧特点）气体燃料的燃烧是按链锁反应进行的，当气体燃料与空气的混合物加热至着火温度后，要经过一定的感应期后才能迅速燃烧，在感应

8、期内不断产生含有高能量的