第1 章 燃烧化学基础

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1、1主讲教师：李庆钊第一章燃烧的化学基础3本章主要内容1.1燃烧的本质和条件1.2燃烧所需空气量的计算1.3燃烧产物及其计算1.4燃烧热与燃烧（火焰）温度1.1燃烧的本质和条件燃烧的本质所谓燃烧是指可燃物与氧化剂作用发生的放热反应，通常伴有火焰、发光或发烟的现象。什么是“火焰”？由于燃烧区温度较高，使得其中白炽的固体粒子和某些不稳定（或受激发）的中间物质分子内的电子发生能及跃迁从而发生各种波长的光，发光的气相燃烧区则称之为“火焰”。什么是“烟”？由于燃烧不完全等原因会使得产物中混有一些微小的颗粒，这时即形成“烟”。燃烧的本质：爆炸如果燃烧速度很快，则高温条件下产生的气体和周围气体共同膨胀，

2、使得反应能量直接转变为机械功，在压力释放的同时产生强光、热和声响，即所谓的“爆炸”。爆炸与燃烧没有本质的区别，而是燃烧的常见表现形式。燃烧的必要条件可燃物可燃固体助燃物氧化剂：如氧气，氯气，浓硫酸，过氧化钠特例：炸药（氧平衡）点火源引燃物质燃烧的点燃能源种类有：火焰：直接点燃，热辐射高温物体：如电熨斗、火星电火花：电气火花，静电火花机械能：撞击、摩擦、气体压缩光能化学能燃烧的充分条件燃烧条件的应用防火方法防火最根本的原理是防止燃烧条件的形成。根据着火三角形，可以提出以下防火方法：1．控制可燃物用难燃或不燃材料代替易燃材料；对工厂易产生可燃气体的地方，可采取通风；在森林中采用防火隔离林等2

3、．隔绝空气涉及易燃易爆物质的生产过程，应在密闭设备中进行；对有异常危险的，要充入惰性介质保护；隔绝空气储存某些物质等。3．消除点火源在易产生可燃性气体场所，应采用防爆电器；禁止一切火种等。灭火方法灭火的根本原理是破坏已形成的燃烧条件根据着火三角形，可以提出以下灭火方法1．隔离法将尚未燃烧的可燃物移走断绝可燃物来源2．窒息法用不燃或难燃物捂住燃烧物质表面；用水蒸气或惰性气体灌注着火的容器；密闭起火的建筑物的空洞等，3．冷却法用水等降低燃烧区的温度，当其低于可燃物的燃点时，燃烧停止4.抑制法使灭火剂参与到燃烧反应中去，它可以销毁燃烧过程中产生的游离基，形成稳定分子或低活性游离基，从而使燃烧反

4、应终止1.2燃烧空气量的计算1.2.1理论空气量空气含有近21％（23.2％重量）的氧气氧气/空气=1/4.76氧气/氮气=1/3.76理论空气量定义：是指单位量的燃料完全燃烧所需要的最少的空气量，通常也称为理论空气需要量。1.2.1.1固体和液体可燃物的理论空气需要量煤、木材、石油等工业分析：C、H、O、N、S、A和W分别表示可燃物中碳、氢、氧、氮、硫、灰分和水分的质量百分数C%+H%+O%+N%+S%+A%+W%=100%其中：C、H、S是可燃成分N是不可燃成分O是助燃成分可燃元素燃烧的化学方程1kg可燃物燃烧所需氧气和空气的体积（m3/kg）CH4+2O2=CO2+2H2OCH3O

5、H+1.5O2=CO2+2H2O例1-1：求5kg木材完全燃烧所需要的理论空气量。已知木材的质量百分数组分为：C－43％，H－7％，O－41％，N－2％，W－6％，A－1％。解：依据上述有关公式，燃烧1kg此木材所需理论氧气体积为（m3）燃烧5kg此木材所需理论空气体积为＝＝21.67（m3）1.2.1.2气体可燃物的理论空气量可燃气体成分：CO、H2、CnHm、H2S、CO2、O2、N2、H2O可燃物完全燃烧的反应方程式每1m3可燃物完全燃烧时需要的氧气体积（m3/m3）例1-2：求1m3焦炉煤气燃烧所需要的理论空气量。已知焦炉煤气的体积百分数组成为：CO－6.8％，H2－57％，CH

6、4－22.5％，C2H4－3.7％，CO2－2.3％，N2－4.7％，H2O－3％。解：由碳氢化合物通式得因此，完全燃烧1m3这种煤气所需理论空气体积为1.2.2燃烧实际空气量和过量空气系数实际空气需要量通常大于与理论空气需要量α——过量空气系数α＝1时，燃料与空气量比称为化学当（计）量比α<1时，实际供给的空气量少于理论空气量。燃烧不完全α>1时，实际空气量多于理论空气量，才能保证完全燃烧气态可燃物α＝1.02－1.2；液态可燃物α＝1.1－1.3；固态可燃物α＝1.3－1.7，。原因：燃料与空气的混合不均匀1.3燃烧产物及其计算基本概念1.3.1完全燃烧时烟气量的计算当α＝1时一、固

7、体和液体燃料的燃烧烟气量的计算（m3/kg）湿烟气和干烟气当α>1时二、气体燃料燃烧烟气量的计算可燃气体成分：CO、H2、CnHm、H2S、CO2、O2、N2、H2O燃烧产物：CO2、SO2、H2O和N2当α>1时，则与固体和液体燃料的计算一样1.3.2不完全燃烧时烟气量的计算若α<1,必然导致不完全燃烧若α≥1，也会出现不完全燃烧（原因：燃料与空气混合不好）不完全燃烧烟气成分：CO、H2、CH4、O2、CO2、N2、H2Oα≥1式