燃烧学第6章ppt课件.ppt

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1、燃烧学燃烧学1中国矿业大学能源学院安全与消防工程系6.2.3煤的燃烧6.2.3.1固体燃料煤的燃烧过程煤颗粒的燃烧历程首先煤颗粒被加热干燥，而后可燃性气体开始析出。在足够高的温度和供氧条件下，可燃性气体在颗粒周围着火燃烧，形成光亮的火焰。燃烧消耗的氧气来自周围空气，靠扩散作用进入火焰区，但不能到达颗粒表面，此时颗粒本身呈暗黑色，颗粒中心温度不超过600～700℃-----分解燃烧可燃性气体一方面阻碍了颗粒本身的燃烧；另一方面可燃性气体在颗粒周围的燃烧对颗粒有强烈的加热作用可燃性气体着火后，经过不长时间，火焰逐渐缩短，直至消失，这表明可燃性气体已基本燃烧完毕然后煤颗粒表面开

2、始燃烧、发亮，其温度逐渐升高，达到最高值（一般为1100℃）------表面燃烧（无焰燃烧）2中国矿业大学能源学院安全与消防工程系6.2.3.2.固体碳粒的燃烧过程碳在空气中燃烧是一多相燃烧过程，分为五个阶段：氧气扩散到固体燃料表面扩散到固体表面的气体（或氧气）须被固体表面所吸附。吸附的气体和固体表面进行化学反应，形成吸附后的生成物吸附后的生成物从固体表面上解吸解吸后的气体生成物扩散离开固体表面。碳燃烧释热的化学过程为C+O2→CO2+40.9×104kJ2C+O2→2CO+24.5×104kJ注意：实际上碳和氧并不是按照上式机理进行反应的。上式只是表示整个化学反应的物料

3、平衡和热平衡而已3中国矿业大学能源学院安全与消防工程系关于碳和氧的反应机理，目前有三种说法：（1）二氧化碳模型C+O2→CO2CO2+C→2CO2CO+O2→2CO2（2）一氧化碳模型2C+O2→2CO2CO+O2→2CO2（3）中间碳氧络化物模型氧被吸附而停留在碳表面上，形成一种结构不确定的中间碳氧复合物CxOy。然后分解生成CO2、CO4中国矿业大学能源学院安全与消防工程系碳粒燃烧过程可看作是由下列几个阶段组成的：氧向碳表面上扩散→氧在碳表面上物理吸附→化学吸附（生成中间碳氧化合物）→复合物的分解→反应生产物的解吸→反应生产物扩散到周围气体介质中去。如果在燃烧过程中还

4、有水蒸气存在，那么还会发生下列反应：CO+H2O→CO2+H2CO+H2→C+H2OC+2H2O→CO2+2H22H2+O2→2H2OC+2H2→CH45中国矿业大学能源学院安全与消防工程系6.2.4金属的燃烧根据熔点和沸点不同，通常将金属分为挥发金属不挥发金属表6-17挥发金属及其氧化物的性质金属熔点（℃）沸点（℃）燃点（℃）氧化物熔点（℃）沸点（℃）Li1791370190Li2O16102500Na98883114Na2O9201277K6476069K2O5271477Mg6511107623MgO28003600Ca8511482550CaO258535276中

5、国矿业大学能源学院安全与消防工程系挥发金属着火燃烧过程及特点它们和火源接触时被加热发生氧化，在金属表面上形成一层氧化物薄膜，由于金属氧化物的多孔性，金属继续被氧化和加热。经过一段时间后，金属被熔化并开始蒸发，蒸发出的蒸气通过多孔的固体氧化物扩散进入空气中，当空气中的金属蒸气达到一定浓度时就燃烧起来同时燃烧反应放出的热量又传给金属，使其进一步被加热直至沸腾，进而冲碎了覆盖在金属表面上氧化物薄层，出现了更激烈的燃烧。挥发金属的燃烧温度大于其氧化物的沸点，因此燃烧激烈时，固体氧化物也变为蒸气扩散到燃烧层，离开火焰时便冷凝聚成微粒，形成白色的浓烟。7中国矿业大学能源学院安全与消防

6、工程系不挥发金属因其氧化物的熔点低于金属的沸点，则在燃烧时熔融金属表面上形成一层氧化物。这层氧化物在很大程度上阻碍了金属和空气中氧的接触，从而减缓了金属被氧化。但这些金属在粉末状、气溶胶状、刨花状时在空气中燃烧进行得很激烈，且不生成烟。表6-18不挥发金属及氧化物的熔点和沸点金属熔点（℃）沸点（℃）燃点（℃）氧化物熔点（℃）沸点（℃）Al66025001000Al2O320503527Ti16773277300TiO218554227Zr18524377500ZrO2268749278中国矿业大学能源学院安全与消防工程系Fe在纯氧中从下方着火燃烧的情况固相Fe燃烧速度反应

7、固体表面O2O2OOO熔融氧化物表面熔融氧化物Fe（熔融）物理吸附化学吸附图6-4Fe在纯O2中燃烧的示意图O2O2OOOAl、Ti、Fe等金属虽然在空气中难以燃烧，但是在纯氧气中却能燃烧。在燃烧时金属并不气化而是液化9中国矿业大学能源学院安全与消防工程系挥发金属的燃烧属于熔融蒸发式燃烧，而不挥发金属的燃烧属于气、固两相燃烧金属燃烧普遍特征：（1）燃烧难易程度与比表面积关系极大（2）燃烧热值大，燃烧温度高表6-19某些金属的燃烧热值金属名称氧化生成物燃烧热值（kJ/kg）金属名称氧化生成物燃烧热值（kJ/kg）钾K2O1816