07第七章 燃烧设备

《07第七章 燃烧设备》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、锅炉原理第七章燃烧设备1，几种热损失。为了减小热损失，锅炉燃烧需要作到：稳定着火、快速燃尽。2，为实现该目的，需寻找强化燃烧的方法，这就要认识燃烧过程的本质。从而，需要学习基础燃烧理论。前言燃烧概述一、燃烧本质燃烧是气体、液体或固体燃料与氧化剂之间发生的一种强烈的化学反应；流动、传热、传质和化学反应同时发生有相互作用的综合现象；典型的物理化学过程；化学反应动力学、流体力学、传热传质学是研究燃烧反应过程的基础知识；二、燃烧学的发展历史直至18世纪中以前，发展缓慢，对燃烧现象的本质几乎一无所知。之后：燃素的概念出现（物质是否燃

2、烧被归于是否含有燃素）→1765年燃烧是物质的氧化（燃烧理论的萌芽）→19世纪出现热化学和化学热力学（将燃烧作为热力学系统，考察其初态和终态，静态特性的研究）→20世纪初燃烧反应动力学（研究燃烧过程的动态过程的理论）→30~40年代火焰传播的概念→湍流燃烧理论（认识燃烧过程的限制因素往往不是反应动力学，而是传热传质，即受限于物理过程）→50~60年代德国人VonKarmen（对宇航也有巨大的贡献）提出用连续介质力学来研究燃烧，称为化学流体力学或反应流体力学。将经典流体力学的方法、边界层、射流理论等应用与研究燃烧→70年代初

3、，大型电子计算机出现，形成计算流体（计算燃烧）学，建立了燃烧的数学模拟方法和数值计算方法；激光测量技术的出现，使精密测量成为现实。基本理论+数学模型和数值计算+先进的测量技术。三、当代对燃烧应用的要求要求燃烧不断强化和趋于更高能量水平；探讨高温、高压、高速、强湍流条件下的燃烧要求燃烧过程高效率，节省燃料等；洁净燃烧，减轻环境污染；火灾的起因与防治等。炉内燃烧过程的主要问题一、炉内燃烧与派生的问题受热面积灰、结渣氧化氮等污染物的生成受热面金属表面的高温腐蚀蒸发受热面中水动力的安全性火焰在炉膛容积中的充满程度二、炉内燃烧过程燃

4、料的干燥与加热挥发物的析出与焦炭的形成挥发物的着火与燃烧焦炭的着火燃烧灰渣的形成第一节、燃烧的基础理论燃烧反应和化学反应一样，根据参加反应的物质不同分为：均相燃烧—气体燃料在空气中燃烧异相燃烧—固体燃料在空气中燃烧，煤粉燃烧一、燃烧程度燃烧完全程度，是否完全；用燃烧效率表示：100-q3-q4二、化学反应速度根据质量作用定律，反应速度有不同的定义方式：第一种定义：单位时间内和单位体积内燃烧掉的燃料量或消耗的氧量举例：在锅炉燃烧技术采用炉膛容积热负荷来表示燃烧反应速度：单位时间内和单位体积内燃烧掉的燃料所释放出的热量在一定的

5、温度下，化学反应速度和各反应物的浓度成正比1867年由Guldberg和Wage提出对均相反应：A+A+A+A++A+B+B+B+B+B++B→ba第二种定义：对于异相反应－煤粉与空气混合物影响化学反应速度的主要因素1，反应物浓度的影响从前面反应速度的定义式，可知：在一定范围内，浓度越大，反应速度越快。原因：燃烧反应属双分子反应，只有当两个分子发生碰撞时，反应才能发生。浓度越大，即分子数目越多，分子间发生碰撞的几率越大。2．压力气态物质参加的反应，压力升高，体积减少，浓度增加，压力对化学反应速度的影响与浓度相同。对理想气体

6、混合物中的每个组分可以写出其状态方程：3．温度3.1阿累尼乌斯定律温度增加，反应速度近似成指数关系增加，体现在反应速度常数阿累尼乌斯定律(瑞典物理化学家1889年提出)3.2阿累尼乌斯定律的讨论-活化分子、活化能气体分子的运动速度、动能有大有小；动能超过某一数值（活化能E）足以破坏原有结构发生反应的分子称为活化分子；分子发生反应，要提高能量，每摩尔气体分子所吸收的这部分能量---活化能E；化学动力学的基础。一、煤燃烧的主要阶段挥发份释放及大部分烧掉所占时间约为总燃烧时间的十分之一，绝大部分时间为焦碳的燃烧。一般认为是串联，

7、也有交叉过程加热蒸发挥发份释放焦化蒸发挥发份燃烧焦碳燃烧空气煤烟气灰渣三、碳粒燃烧的动力区、扩散区和过渡区一、碳燃烧的反应环节大致分为几个串联环节：1）氧气扩散到焦碳表面；2）氧气被碳表面吸附；3）在碳表面化学反应4）燃烧产物由焦碳表面解吸，5）二氧化碳向周围扩散。碳反应速度决定于（1）和（3），总体速度决定于二者较慢的一个。二、燃烧反应的动力区和扩散区描述异相燃烧过程中混合扩散与化学反应环节1．碳粒表面化学反应速度表达式异相化学反应：碳表面发生化学反应所消耗氧量应等于扩散到表面氧量二者相等：固体表面氧气浓度Cb随化学反应

8、速度不同而变化的关系复杂，且不必知道不同反应区域分析—动力与扩散燃烧理论1）动力区（化学动力控制区）温度较低：碳表面化学反应速度远小于氧气向表面的扩散速度，氧气供应充分，足够反应所需。燃烧速度取决于化学反应速度，反应处于动力区。K很小（温度很低），1/k很大，所以氧气从远处扩散到固体表面，消耗不多k服从