燃烧学 固体燃料的燃烧共91页
燃烧学第一章资料
国产重油的牌号：是以60oC时重油的恩 氏粘度数值来命名。
我国汽油的牌号
93号汽油？ 97？
异辛烷C8H18的辛烷值 100 正庚烷C7H16的辛烷值 0
不同配比的标 准油样，ON （异辛烷的体 积百分比）
研究法辛烷值 （RON）
v=8.00E-8.64/0E,mm2/s(当1.35< 0E<3.20)
v=7.60E-4.0/0E,mm2/s(当0E>3.20)
或统一用v=7.7530E-1.784/0E,mm2/s
燃油的粘度值与它的化学成分、馏程、温度和压力 等多因素有关。
闪点和燃点
燃点（着火温度、着火点）
燃油在常压空气中能自行燃烧起来的最低温度 称为燃点，也称为着火温度或着火点。
闪点
燃油被加温到某一温度，油面上的油蒸汽发生 闪火现象，此时油温叫做油的闪点。
通常燃点较闪点高10～30℃。 闪点是燃油储存中的防火指标。
凝固点和沸点
凝固点 盛有燃油的试管倾斜45o ，燃油油面在1分钟 内仍保持不变时的温度。 凝固点越高，流动性越差 凝固点越低，流动性越好
沸点 无固定沸点，只有一个温度范围，沸腾从某一 温度开始，随温度升高而连续进行。 石油蒸馏就是收集不同沸点的镏出物
褐煤的特点
碳化程度较低 易风化、易氧化、自燃 不适于远地运输和长期储存 含碳较高40%~50% 挥发分较少 Vdaf>40％ 收到基低位发热量 11.5~21 MJ/kg 易燃烧，不粘结
低质煤的特点
发热量低 灰分高 含水量高 高硫量 易结渣 一般不能单独燃用
固体燃料基成分表示法
1.1.2 液体燃料
《固体燃料燃烧过程》课件
基
旋转，增强一二次风的混合及相对运动，有利于燃烧。火焰
础
粗短，易烧窑皮。
及 （e）多风道喷嘴
设
备
多
媒
体
课
件
材 料 工 多风道煤粉燃烧器的原理：如图。 程 基 础 及 设 备
多 媒 体 课 件
材
料 三风道燃烧器的特点：
工
（1）内外净风出口速较大（70~150m/s），有利于提高煤粉的燃
程 烧速度和燃烬程度；
机械通风时更大。
材
料 工
3.4.3 喷燃燃烧
程
喷燃：把块煤磨成煤粉喷入窑炉内进行悬浮燃烧。
基
础
及
设
备
多
媒
回转窑内的
体
喷燃
课
优点：
件
燃烧速度快、燃烧效率高、燃烧温度高、煤耗低、调节方便。
材
料
3.4.3.1 煤粉的制备
工
程
煤粉制备设备
球磨机
基
立式磨
础
及
设
备
多
媒
球磨机
HRM立式磨
体
比较：
课
（1）球磨的结构简单、操作可靠、对煤种的适应性好；
多
在燃料层中，发生氧化放热反应：
媒
体
C + O2 ─→ CO2 + 热量
课 件
2C + O2 ─→ 2CO +热量
2CO + O2 ─→ 2CO2 + 热量
材
料
工
直火式层燃的特点 ：
程 基
（1）燃料层薄 烟煤——100～200mm 燃料层温度高 无烟煤——60～150mm >1300℃
燃烧学第九章固体燃料的燃烧
挥发分燃烧
焦炭燃烧
§9.1 煤的燃烧过程
第 九 章 固 体 燃 料 燃 烧
煤的热解过程
当煤加热到足够高的温度时，煤先变成塑性状态， 失去棱角而使其形状变得更接近于球形，同时开始释 放挥发份。
H 2O、CO2、C2 H 6、C2 H 4、CH 4、焦油、 CO、H2
挥发份释放后留下的是一多孔的炭。热解过程中不 同的煤有着不同程度的膨胀。
§9.0 煤的热分解过程
第 九 章 固 体 燃 料 燃 烧
一般说来，煤在被加热时，其中水分首先被蒸发逸出， 然后有机质开始热分解的过程，在此过程中析出一部分被 称为挥发物的可燃气态物质，最后剩下的基本上是碳和灰 分组成的固体残物，称为焦碳。析出的挥发物如遇有一定 量的具有足够高温度的热空气，就会着火燃烧起来，并形 成明亮的火焰。如果初期析出的挥发物较多，则氧气消耗 于挥发物的燃烧而不能达到焦碳的表面。但另一方面，挥 发物的燃烧又加热了焦碳，于是在其基本燃尽后，焦碳就 开始剧烈的燃烧起来。 煤的碳化程度愈浅，挥发物含量就愈多，开始析出的 温度也愈低，因而就容易着火。挥发物着火后，焦碳的温 度也逐渐上升，在焦碳燃烧阶段，仍有少量挥发物在继续 析出，但这时它对燃烧过程已不起决定作用。
第 九 章 固 体 燃 料 燃 烧
理论和试验结果表明，挥发物和焦碳同时燃烬的论点 比较合理。当然，煤粒的热分解过程也是一个复杂的物理 化学过程，分解速度还与煤中和加热温度有关，不能一概 而论。而对于颗粒直径很小的煤粉燃烧来说，假设大部分 挥发物在燃烧过程初期很快析出和燃烬，在估算煤粒燃烧 时间时有一定的实用意义。 努塞尔（Husselt）收缩热解模型 假设图7-3是一个正处于热解状态的球型煤粒。初始 温度是 T0 ，在某一时刻t0，煤粒表面突然升温到T ，并且 颗粒表面一直保持在 T 的温度，那么由于向球形煤粒内 部导热，因而其内部各点也要升温，升温规律由下式给出：
燃烧学公式表
锅炉燃煤特性名称符号单位计算公式或数据来源（1）碳收到基质量百分比C ar %给定（2）氢收到基质量百分比H ar %给定（3）氧收到基质量百分比O ar %给定（4）氮收到基质量百分分比N ar %给定（5）硫收到基质量百分比S ar %给定（6）灰分收到基质量百分比A ar %给定（7）水分收到基质量百分比M ar %给定（8）挥发分干燥无灰基质量百分比V daf %给定（9）燃料收到基低位发热量Q ar，net %给定序号名称符号单位1理论空气量V o m 3/kg 2实际空气量V k m 3/kg 3理论烟气量V 0y m 3/kg 4实际烟气量V y m 3/kg 5气体RO 2的量V RO2m 3/kg 6理论水蒸气量V oH20m 3/kg 7理论氮气量V o N2m 3/kg 8实际水蒸气量V H20m 3/kg 9实际氮气量V N2m 3/kg 10理论燃烧温度t f o C 12实际燃烧温度t y o C 13烟气焓h y kJ/kg 14理论烟气焓h 0y kJ/kg 15理论空气焓h 0k kJ/kg 16飞灰的焓h fhkJ/kg（一）固体燃料燃烧计算山东良庄AI理论空气量和实际空气量计算良庄AII烟煤结果46.553.066.110.861.943.489.0038.5017671计算计算公式或数据来源结果a c yφ0.0889*(Car+0.375*Sar)+0.265*Har-0.0333*Oar0.0481030.70.960.7V0*a0.033672V0RO2+V0N2+V0H20 1.379119V N2+V H2O+V O2+V RO2 1.3644560.1866*(Car+0.375Sar）0.8822030.111*Har+0.0124Mar+0.0161V00.4520340.79*V o+0.008Nar0.0448820.111*Har+0.0124+0.0161*n*V00.4518020.008*Nar+0.79*a*V00.033481Q net/(c y*V0y)13347.14t f*φ9342.996h0y+（a-1）h k0+h fh。
《燃料的燃烧》 讲义
《燃料的燃烧》讲义一、引言燃料的燃烧是一个我们日常生活和工业生产中常见且至关重要的现象。
从家庭取暖的炉火到驱动汽车的汽油，从发电站的煤炭燃烧到航天飞机的燃料喷射，燃烧现象无处不在。
深入了解燃料的燃烧过程、原理以及影响因素，对于提高能源利用效率、减少环境污染、保障能源安全都具有极其重要的意义。
二、燃料的种类（一）固体燃料常见的固体燃料有煤炭、木材等。
煤炭是一种重要的能源资源，根据其品质和成分的不同，可以分为无烟煤、烟煤和褐煤等。
木材在一些地区仍然被用作取暖和烹饪的燃料，但相对来说其能量密度较低，燃烧效率不高。
（二）液体燃料液体燃料包括石油制品如汽油、柴油、煤油等。
汽油通常用于汽车的内燃机，柴油则多用于卡车和船舶的发动机。
石油作为液体燃料的主要来源，其储量和开采情况对全球能源格局有着重大影响。
（三）气体燃料天然气是最为常见的气体燃料之一，它主要由甲烷组成，具有清洁、高效的特点。
此外，还有煤气、液化气等气体燃料，在不同的应用场景中发挥着作用。
三、燃烧的基本原理（一）燃烧的化学过程燃烧本质上是一种剧烈的氧化反应。
燃料中的可燃成分（如碳、氢等元素）与氧气发生化学反应，释放出热能。
以碳的燃烧为例，碳与氧气反应生成二氧化碳：C ＋ O₂＝ CO₂，同时放出大量的热。
（二）燃烧所需的条件燃烧需要同时具备三个条件：可燃物、助燃物（通常是氧气）以及达到可燃物的着火点。
只有这三个条件同时满足，燃烧才能发生。
（三）燃烧反应的热力学燃烧过程中的能量变化可以通过热力学原理来描述。
燃料燃烧释放的能量等于反应物与生成物之间的能量差。
这一能量差决定了燃烧的热效率和可利用程度。
四、燃烧的过程（一）预热阶段在燃烧开始前，燃料需要吸收一定的热量，温度逐渐升高，达到其着火点。
（二）燃烧阶段一旦达到着火点，燃料与氧气迅速反应，产生火焰和热能。
燃烧过程中，燃料分子不断分解、氧化，释放出大量的热量和气体产物。
（三）燃尽阶段随着燃烧的进行，燃料中的可燃成分逐渐减少，直至完全燃烧。
燃烧学 第七章 固体燃料的燃烧
二、碳的晶格结构
– 常温下，碳晶格表面和周界上能吸附气体分子，称为物理 吸附。物理吸附不能发生化学变化。
– 温度较高时，气体分子具有较高的相对速度，能侵入石墨 晶格表面层基面间的空间内，把基面的空间距离撑大，和 碳原子形成新的键。碳和氧会形成固溶络合物，该络合物 可能会由于其他具有一定能量的氧分子碰撞而结合成CO 和CO2。
因此q 越大，碳和氧的反应速率也越大，反应速率v和q 成
正比：
vk'qk' Cs
BCs
二、碳燃烧的异相反应理论
• 上式可能存在三种情况：
– B>>Cs 此时，v=Cs k’/B=kCs 说明：
k=k’/B
一级反应，化学反应速度和碳表面氧浓度一次方成正比
碳表面处氧浓度很低，吸附了氧的碳表面积很小，吸附能力很弱
• 先不考虑扩散的因素，假定碳表面上吸附了氧的面积份额
为q，即：
q
吸附了气体分子的表面积
固体的总表面积
在吸附了氧的碳表面积上，已不能再吸附新的氧分子了，
而只能解析氧和碳的反应产物。解析速度和q 成正比：
vj = k-1q
解析速度常数
由于剩余部分没有吸附氧，因而表面附近的氧分子就会吸
附上去，其吸附速度和(1-q )及表面上的氧的浓度成正比
作用形成的二次反应产物。
– 一氧化碳学说 • 碳与氧反应的初次产物是CO，CO再与氧化合生成CO2。
– 目前普遍接受的第三种观点 • 碳与氧首先生成碳氧络合物，络合物再生成CO和CO2。
四、碳和氧反应的络合物理论
• 温度在1300℃以下时，碳和氧的反应机理
– 物理吸附为主，反应过程为一级反应； – 氧分子落入碳晶格内生成络合物。
燃烧学-6.固体燃料—煤的燃烧
阿累尼乌斯定律：
k
k0
exp
E RT
江苏大学
2. 二次反应(气化反应或二氧化碳的还原反应)
CC O 22C O 162KJ
煤的工业分析方法（国家标准）：将一定重量 的煤加热到110℃，使其水分蒸发，以测出水分 的含量，再在隔绝空气的条件下加热到850℃， 并测出挥发分的含量，然后通以空气使固定碳 全部燃烧，以测出灰分和固定碳的含量。
煤的工业分析值的应用：确定煤的用途和制定 工艺制度时不可缺少的原始依据。
江苏大学
煤的发热量(与炭化程度有关，含碳量87％时发热 量到最大值)
定义：1kg煤完全燃烧后所放出的燃烧热称为发热量， 单位千卡/千克。
用途：评价燃料质量好坏的重要指标，计算燃烧温度 和燃料消耗量时不可缺少的依据。
表示方法：
高发热量Q高：燃料完全燃烧后燃烧产物冷却到使其 中的水蒸气凝结成0℃的水时所放出的热量。
CO 2CO 2409KJ 2CO 22C O 245KJ
—— 表示整个化学反应的物质平衡和热平衡，是总体反应。
反应过程 反应机理
江苏大学
研究表明，碳与氧相遇后首先发生初次反应：
4C 3 O 22C O 22C O 或 3 C 2 O 22 C O C O 2
初次反应生成的CO和CO2通过周围的介质扩散出去， 能够重新被碳表面从气体介质中吸附，在一定条件下发 生二次反应。
江苏大学
无烟煤 呈灰黑色，有金属光泽，燃烧时 没有煤烟，仅有很短的青蓝色火 焰，焦碳也没有粘结性。 矿物化程度最高的煤，也是年龄 最老的煤。 特点是密度大，含碳量高，挥发 分极少，组织致密而坚硬，吸水 性小，适于长途运输和长期储存。 主要缺点是受热时容易爆裂成碎 片，可燃性较差，不易着火。 由于其发热量大，灰分少，含硫量低，而且分布较 广，因此受到重视。可以用于气化，或在小高炉和 化铁炉中代替焦碳使用。