燃烧学 教学课件 作者 徐通模 第七章.ppt

《燃烧学 教学课件 作者 徐通模 第七章.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第七章　燃烧科学技术发展中的几个科学问题第一节　氮氧化物的生成机理及燃烧控制第二节　催化燃烧第三节　燃烧过程的相似与模化第四节　燃烧过程数值模拟第一节　氮氧化物的生成机理及燃烧控制一、概述二、煤燃烧过程中NOx的生成机理三、煤燃烧过程中NOx的破坏机理四、影响煤粉炉内NOx生成的因素一、概述表7-1　火力发电锅炉及燃气轮机组氮氧化物最高允许排放的质量浓(单位：mg/)二、煤燃烧过程中NOx的生成机理1.热力型NOx2.燃料型NOx3.快速型NOx1.热力型NOx0701.TIF1.热力型NOx图7-2　NO的浓度和α、停留时间的关系1.热

2、力型NOx图7-3　停留时间和温度对N生成的影响1.热力型NOx图7-4　扩散燃烧时热力型N生成浓度与α的关系2.燃料型NOx(1)挥发分型NOx燃烧时，燃料中的氮首先分解成氰(HCN)、氨(NH3)和CN等中间反应产物，随挥发分氮释放出来，最终被氧化成NO，残留在半焦中的氮化合物则是焦炭氮。(2)焦炭型NOx焦炭中氮的释放比挥发分氮的析出复杂一些，这与N—C、N—H之间的结合状态有关，也就是说与煤的组织结构有关。3.快速型NOx1)从NOx的氮来源看，它类似热力型NOx，但其反应机理和热力型NOx不同，和燃料型NOx生成的机理非常相似。

3、2)快速型NOx产生于燃烧时CH类原子团较多，N2分子反应生成氮化物的速率高的情况。三、煤燃烧过程中NOx的破坏机理1.挥发分燃烧阶段NOx的破坏2.焦炭燃烧阶段NOx的破坏3.NO与CO的反应1.挥发分燃烧阶段NOx的破坏(1)NO与氨类(NHi，N)生成N2(2)NO与烃根(CHi)结合生成氰(HCN)(3)NO生成N2O四、影响煤粉炉内NOx生成的因素1.炉内NOx的生成2.炉温对NOx生成的影响3.煤的性质对NOx生成的影响4.煤粉细度对NOx生成的影响1.炉内NOx的生成图7-7　煤粉炉内N的生成过程2.炉温对NOx生成的影响图7

4、-8　锅炉炉内N的生成与炉温的关系3.煤的性质对NOx生成的影响(1)煤中含氮量对NOx生成的影响　煤中含氮量对NOx的影响是非常明确的，含氮量增加，总的NOx含量大致呈线性增加。(2)煤中挥发分含量对NOx生成的影响　由于煤粉燃烧过程中产生的NOx以燃料型为主，而挥发分型NOx占燃料型NOx的60%～80%，所以挥发分含量对燃料中氮的释放影响较大，挥发分含量高，则氮的释放量大，更容易产生大量的NOx。3.煤的性质对NOx生成的影响(3)煤化度对NOx生成的影响　在煤粉燃烧过程中，煤中的有机氮化合物首先分解成HCN、NH3等中间反应产物。(

5、4)煤中水分对NOx生成的影响　当煤中水分增加时，着火延迟。(5)燃烧工况对NOx生成的影响燃烧工况对NOx生成的影响图7-9　过量空气系数对N生成的影响第二节　催化燃烧一、催化燃烧控制NOx和CO生成的原理二、典型催化燃烧室三、催化燃烧催化剂的研究进展一、催化燃烧控制NOx和CO生成的原理1)火焰燃烧法因为引发大量的自由基，反应加速很迅猛，反应过程难以有效控制。2)火焰燃烧过程中，由于燃烧不完全，会有剩余的烃类或烟尘排放到大气中。3)火焰燃烧需要考虑有机燃料的燃烧浓度范围和爆炸极限，而催化燃烧可通过使用适当的催化剂避免上述问题。4)燃料和

6、空气预混，避免形成富燃料区，有效预防了快速型NOx。一、催化燃烧控制NOx和CO生成的原理5)催化燃烧中温度的可操纵性与高空燃比燃烧的稳定性，使其具有节能和低CO、NOx排放的特点，并且催化燃烧缓和安全，是一种非常理想的燃烧方式。二、典型催化燃烧室1.全催化燃烧室2.燃料分级催化燃烧室3.空气分级催化燃烧室4.半催化燃烧室1.全催化燃烧室图7-12　全催化燃烧室2.燃料分级催化燃烧室图7-13　燃料分级催化燃烧室3.空气分级催化燃烧室图7-14　空气分级催化燃烧室4.半催化燃烧室图7-15　半催化燃烧室三、催化燃烧催化剂的研究进展1.贵金属催

7、化剂2.非贵金属简单氧化物催化剂3.钙钛矿催化剂4.六铝酸盐催化剂5.整体催化剂1.贵金属催化剂(1)载体的影响　负载型催化剂的甲烷燃烧活性和稳定性与载体关系密切，寻找合适的载体以及研究它们对催化剂活性的影响，一直是催化燃烧研究工作者的热门课题。(2)掺杂元素的影响　在载体中掺入其他组分或助剂是另一种提高活性或稳定性的方法。3.钙钛矿催化剂图7-16　钙钛矿结构4.六铝酸盐催化剂1)固相反应法。2)基于醇盐水解的溶胶-凝胶法。3)反相微乳液合成法。4)碳酸铵共沉淀法。4.六铝酸盐催化剂图7-17　磁铅石和β-A的晶体结构第三节　燃烧过程的

8、相似与模化一、相似理论在燃烧过程中的应用二、燃烧空气动力过程的物理模化一、相似理论在燃烧过程中的应用1.积分类比法2.流动的相似3.对流传热的相似4.气-固两相流或