气体燃料燃烧
天然气燃烧的过程及其原理
天然气燃烧的过程及其原理天然气是一种常见的化石燃料，它在各种应用领域中广泛使用，包括家庭取暖、炊事，以及工业和发电等领域。
了解天然气燃烧的过程和原理对于科学安全地使用天然气至关重要。
本文将介绍天然气燃烧的过程以及背后的原理。
一、天然气燃烧的过程天然气主要成分是甲烷(CH4)，它的燃烧与氧气(O2)发生化学反应产生二氧化碳(CO2)、水蒸气(H2O)和释放能量。
在正常情况下，天然气燃烧的过程可以分为三个主要阶段：起燃阶段、燃烧阶段和熄灭阶段。
1. 起燃阶段：当天然气与空气混合时，需要提供一定的能量才能使燃料与氧气发生反应。
这一能量通常来自于火花、火柴或其他起火源。
一旦燃料点燃，它会产生一颗小的火焰，称为初始火焰。
2. 燃烧阶段：在燃烧阶段，初始火焰会在氧气的参与下迅速蔓延。
天然气的甲烷分子与氧气分子相撞并发生反应，产生二氧化碳和水蒸气。
该反应是一个放热反应，释放出大量的能量，使火焰持续燃烧。
燃烧过程中，火焰会散发出明亮的光和热能。
3. 熄灭阶段：当没有足够的可燃气体或氧气供应时，火焰会逐渐熄灭。
这可能是由于天然气耗尽、氧气不足或被外部因素（如灭火器）阻断供应。
一旦燃料或氧气不再供应，火焰将停止燃烧。
二、天然气燃烧的原理天然气燃烧的原理是通过甲烷分子与氧气分子间的氧化反应来释放能量。
该反应可以概括为：甲烷加氧气生成二氧化碳、水蒸气和能量。
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + 能量在这个过程中，甲烷(CH4)作为燃料，氧气(O2)作为氧化剂。
当燃料与氧化剂混合时，它们中的分子会发生碰撞反应，产生新的化合物和释放能量。
天然气燃烧的热能能够提供热量，用于取暖和烹饪等各种应用。
三、安全使用天然气的注意事项使用天然气时，需要注意以下几点以确保安全：1. 定期维护和检查：定期对家庭、商业或工业用途的天然气设备进行维护和检查，以确保设备运行正常，预防泄漏和其他问题。
2. 检查气体泄漏：注意天然气泄漏的迹象，如臭鸡蛋味道、嘶嘶声或其他异常嗅觉或听觉。
燃料及燃烧
理论燃烧产物量
（二）实际空气需求量和实际燃烧产物量的计算 实际空气需要量 实际燃烧产物量 （三）燃烧产物成分和密度的计算 1.燃烧产物成分 用
烟煤 ：烟煤比褐煤炭化更完全，水分和挥发分进一步减少，固体碳 增加。低发热量较高；一般都在23000~29300千焦/千克。 作冶金炉燃料时，主要考虑的指标是：挥发分和发热量；灰分 含量及其熔点；含硫量；煤的粒度大小。 分类：长焰煤、气煤、肥煤、结焦煤、瘦煤。 无烟煤 ：无烟煤是炭化程度最完全的煤，其中挥发分很少。无烟煤 挥发分少，燃烧时火焰很短，故在冶金生产中很少使用。焦炭缺乏 时，可用无烟煤暂代。
②氢（H）： H 2 1 O2 H 2O(汽) 119915( KJ / Kg )
③氧（O）：有害元素 ④氮（N）：惰性物质
1 C O2 CO 10258( KJ / Kg ) 2
2
⑤硫（S）：有害杂质。S
O2 SO2 409930 KJ
存在形式：有机硫，黄铁矿硫硫酸盐 ⑥水分（W）：有害成分。水分来源：外部水、吸附水、结晶水。 ⑦灰分（A）：
2.焦炭 要求：①化学成分 ②机械强度
③块度
④灰分 ⑤反应能力 3.粉煤 将块煤或碎煤磨至0.05~0.07毫米的粒度称为粉煤。
任务2 燃烧计算
一 概述 1.完全燃烧与不完全燃烧 燃料中的可燃物全部与氧发生充分的化学反应，生成不能 燃烧的产物，叫完全燃烧。 燃料的不完全燃烧存在两种情况： ①化学性不完全燃烧：燃烧时燃料中的可燃物质没有得到足 够的氧，或者与氧接触不良，因而燃烧产物中还含有一部分 能燃烧的可燃物被排走，这种现象叫化学不完全燃烧。 ②机械不完全燃烧：燃料中的部分可燃成分未参加燃烧反应 就损失掉的那部分。如灰渣裹走的煤，炉栅漏下的煤，管道 漏掉的重油或煤气。
关于气体燃料燃烧技术发展的研究
一、气体燃料燃烧技术的定义和意义气体燃料燃烧技术是指利用气态燃料进行燃烧的一种技术方法。
随着能源需求的不断增加和环境污染的加剧，气体燃料燃烧技术的研究和发展变得愈发重要。
气体燃料具有资源丰富、清洁高效等特点，广泛应用于工业生产、能源利用、交通运输等领域，对于实现清洁高效能源利用、减少环境污染具有重要意义。
研究气体燃料燃烧技术的发展趋势和前沿成为了当下的热点之一。
二、气体燃料燃烧技术的研究现状在气体燃料燃烧技术的研究方面，当前主要集中在以下几个方面：1. 燃烧机理和特性：通过对气体燃料的燃烧机理和特性进行深入研究，可以揭示气体燃料在燃烧过程中的基本规律，为优化燃烧过程提供理论依据。
2. 燃烧设备和技术：针对不同的气体燃料，发展高效、低排放的燃烧设备和技术是当前的重点之一。
采用先进的燃烧控制技术，实现气体燃料的清洁高效燃烧。
3. 热力学和动力学模拟：借助数值模拟等手段，对气体燃料燃烧过程进行模拟和分析，可以更好地理解燃烧过程中的能量转化和传递规律，为燃烧技术的优化提供理论指导。
4. 环境影响和减排技术：随着环境保护意识的增强，研究气体燃料燃烧对环境的影响以及减排技术也成为了研究的热点。
如何减少气体燃料燃烧过程中产生的污染物排放，是当前研究的重要课题之一。
三、气体燃料燃烧技术发展的趋势随着科技的不断进步和能源需求的变化，气体燃料燃烧技术的发展也呈现出一些新的趋势：1. 高效清洁：未来气体燃料燃烧技术将更加注重实现高效、清洁燃烧。
通过燃烧控制技术、污染物减排技术等手段，实现气体燃料的清洁高效利用。
2. 多能联供：未来气体燃料燃烧技术将更加注重实现多能联供。
通过热电联产技术，将气体燃料转化为电能和热能进行综合利用，提高能源利用效率。
3. 绿色发展：未来气体燃料燃烧技术将更加注重实现绿色发展。
从资源开发到利用环节，都将更加注重环保和可持续发展。
四、个人观点和理解作为气体燃料燃烧技术的研究者，我认为在未来的研究中，需要更加注重气体燃料燃烧技术与环境保护的结合，实现能源利用和环境保护的双赢。
燃料燃烧、空气量、烟气量计算
元素 C
重量（g） 摩尔数（mol） 需氧量（mol）
855
71.25
71.25
H
113
56.5
28.25
S
10
0.31
0.31
O
20
0.625
—
N2
2
—
—
燃烧1kg重油所需要的氧气量为： 71.25 + 28.25 + 0.31 － 0.625 =99.185 （mol/kg）
则理论空气量Va0 =（3.78+1）×99.185×22.4/1000 = 10.62 （m3/kg）
气量和SO2在烟气中的浓度（以体积分数计）。
解：
元素
重量（g） 摩尔数（mol）需氧量（mol）
C
657
54.75
54.75
S
17
0.53
0.53
H
3216Leabharlann 8H2O90
5
0
O
23
0.72
-0.72
污染物排放量的计算
①理论空气量
Va 0
(54.75
0.53
8 0.72) 1000
4.76 22.4
所以实际烟气体积Vfg=V0fg + V0a(α-1) = 11.01+10.47×（1.2-1）= 13.10 m3N/kg
污染物排放量的计算
例3 普通煤的元素分析如下：C 65.7％；灰分18.1％；S 1.7％；H 3.2；
水分 9.0％；O 2.3％。（含N量不计）试计算燃煤1kg所需要的理论空
量时可以忽略； e)燃料中氮主要被转化成氮气N2； f）燃料的化学式设为CxHySzOw，其中下标x、y、z、w分别代
3.燃料燃烧解析
空气过剩系数
实际空气量：
实际供给的空气量 La 理论论空气L0
a的一些经验值： 气体燃料： 液体燃料： a＝1.05～1.15 a＝1.15～1.25
La aL0
块状固体燃料：a＝1.3～1.7 煤粉燃料： a＝1.1～1.3
2.气体燃料完全燃烧生成烟气量的计算 生成烟气的总体积应为各可燃组分燃烧生成物的体积、 燃料中的不可燃组分及燃烧所用空气带入氮的体积。
3.燃烧产物组成计算
CO2 %
CO CH 4 nCn H m CO2
Va
1 100 100%
m 1 H 2 CH C H H S H O 2 4 n m 2 2 2 100 100% H 2O% Va
SO2 %
t 20 4 4 a(t 20)
式中：a――温度修正系数，1/℃
3)固体燃料 固体燃料是由复杂的有机化合物组成的，其基本组 成元素有C、H、O、N、S，还有一些水分和灰分。 天然的固体燃料是煤，按其形成年代不同可分为泥 煤、褐煤、烟煤和无烟煤。
3.2 燃烧计算
燃烧计算的主要内容包括：一定量燃料燃烧所需要的空气 量、生成烟气量及燃烧温度的计算等。
天然气燃烧的燃烧速率与温度关系
天然气燃烧的燃烧速率与温度关系燃烧是指燃料与氧气发生化学反应，产生能量和产物的过程。
在工业生产和日常生活中，天然气作为一种常用的燃料，其燃烧速率与温度之间存在着一定的关系。
本文将介绍天然气燃烧速率与温度之间的关系，并探讨其影响因素和应用价值。
一、天然气燃烧速率与温度关系的基本原理天然气主要成分为甲烷，其化学式为CH4。
燃烧过程中，甲烷与氧气发生反应，生成二氧化碳（CO2）和水（H2O），同时释放出大量热能。
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O根据化学反应速率的基本原理，反应速率与反应物的浓度和温度有关。
在天然气燃烧中，温度的升高可以提高反应物的活性，增加分子间的碰撞频率，从而促进反应的进行，提高燃烧速率。
二、影响天然气燃烧速率的因素除了温度之外，还有一些其他因素也会对天然气燃烧速率产生影响。
1. 燃料气体浓度：天然气的浓度越高，可燃物质的浓度就越高，分子之间的碰撞频率也就越大，燃烧速率越快。
2. 氧气浓度：氧气是燃烧过程中的氧化剂，其浓度的增加将促进氧化反应的进行，推动燃烧速率的增加。
3. 反应物接触面积：反应物的接触面积越大，分子之间的碰撞频率也就越高，反应速率越快。
4. 反应物扩散速率：反应物在混合过程中的扩散速率越快，反应物之间的碰撞频率也越高，燃烧速率越快。
5. 反应物的催化作用：某些催化剂可以提高燃烧反应速率，促进天然气的燃烧。
三、天然气燃烧速率与温度的应用价值了解和掌握天然气燃烧速率与温度的关系，对于工业生产和科学研究具有重要意义。
1. 工业应用：在工业生产过程中，通过控制天然气燃烧的温度，可以实现燃烧速率的调控，从而提高生产效率和产品质量。
2. 能源利用：了解和研究天然气燃烧速率与温度的关系，有助于优化能源利用方式，提高能源利用效率。
3. 环境保护：天然气燃烧产生的二氧化碳是主要的温室气体之一，能够对全球气候变化产生影响。
通过控制燃烧温度，可以减少二氧化碳的排放，降低对环境的影响。
气体燃料完全燃烧放出的热量公式
气体燃料完全燃烧放出的热量公式气体燃料完全燃烧放出的热量是一个重要的热学概念，它在我们日常生活和工业生产中都起着至关重要的作用。
通过燃烧，气体燃料中的化学能被转化为热能，从而产生热量。
本文将从人类的视角出发，以清晰流畅的语言描述气体燃料完全燃烧放出的热量的公式及其意义。
我们需要明确气体燃料的概念。
气体燃料是指能够在氧气的存在下发生燃烧的可燃气体，如天然气、液化石油气等。
当气体燃料与氧气充分混合并点燃时，发生的是一个氧化反应。
在这个反应中，气体燃料中的碳氢化合物与氧气结合，生成二氧化碳和水，同时释放出大量的热量。
那么，气体燃料完全燃烧放出的热量公式是什么呢？简单来说，这个公式可以表示为：燃料的质量乘以燃料的热值。
燃料的质量是指单位时间内燃料的质量，通常用kg/s或者g/s来表示；燃料的热值是指单位质量的燃料所释放的热量，通常用J/g或者kJ/kg来表示。
将这两个量相乘，就可以得到气体燃料完全燃烧放出的热量。
这个公式的意义非常重大。
通过这个公式，我们可以计算出燃料的热效率，也就是燃料中化学能转化为热能的比例。
热效率越高，燃料的利用率就越高，因此在工业生产和能源利用方面，我们需要尽可能提高燃料的热效率，以减少能源的浪费和环境污染。
这个公式还可以帮助我们选择合适的燃料。
不同的燃料具有不同的热值，某些燃料的热值更高，意味着单位质量的燃料可以释放更多的热量。
因此，在选择燃料时，我们可以根据其热值来判断其适用性和经济性。
气体燃料完全燃烧放出的热量公式是燃料质量乘以燃料热值。
这个公式在能源利用和环境保护方面具有重要意义，可以帮助我们计算燃料的热效率，选择合适的燃料，并提高能源利用效率。
通过深入理解和应用这个公式，我们可以更好地利用气体燃料的能量，为人类的生活和工业发展做出贡献。
燃烧学讲义-第6章气体燃料的燃烧
w'
uce
ut A = 1+ t uce a
ut a+ A a t … … uce ∝ … … = ∴ uce a τrj
At：湍动输运所引起的折算热扩散率
A t a时，有 ut = uce
A t （一般情况下 A t a
当
a）
A ut t ∝ Re = Re 若流体为管内流动， 若流体为管内流动，一般认为 uce a
uce
ut uce
18
一、湍流传播的理论 一、湍流传播的理论
表面燃烧理论（舍谢尔金）
火焰面是层流型的， 火焰面是层流型的 ， 湍流脉动在一定空间内使燃烧 面弯曲、皱折，乃至破裂， 小岛”状的封闭小块， 面弯曲、 皱折 ，乃至破裂， 成“小岛”状的封闭小块， 这样增大了燃烧面积，从而增大了燃烧速度。 这样增大了燃烧面积，从而增大了燃烧速度。
2Qwm RT 2 a 2Q a lr uce = wmdT = ∴ T −T0 λ ∫ ρCp (Tlr −T0 )2 E lr B
10
燃尽时间：τrj =
ρCp (Tlr −T0 )
wmQ
uce ∝
a
τrj
火焰锋面厚度δ及可燃混合物升温预热区厚度 火焰锋面厚度 及可燃混合物升温预热区厚度S
RT 2 S定义为 T = Tlr − lr 点做 T = 定义为在 定义为 E
2
火焰传播的形式
缓燃（ 正常传播） 缓燃 （ 正常传播 ） ：火焰锋面以导热和 对流的方式传热给可燃混合物引起的火 焰传播， 也可能有辐射（ 煤粉） 焰传播 ， 也可能有辐射 （ 煤粉 ） 。 传播 速度较低（ 速度较低（1~3m/s），传播过程稳定。 m/s） 传播过程稳定。 爆燃：绝热压缩引起的火焰传播 ， 爆燃 ：绝热压缩引起的火焰传播， 是依 靠激波的压缩作用使未燃混合气的温度 升高而引起化学反应， 升高而引起化学反应 ， 从而使燃烧波不 断向未燃气推进，传播速度大于 1000m/s。 1000m/s。
第七章 燃气的燃烧方法
2、紊流扩散火焰的长度 在燃气紊流自由射流中，由实验公式，轴线上的燃气浓度 Cg与射流出口处的原始浓度C1之比为：
Cg C1 0.70 as 0.29 r
α—紊流结构系数； s—轴向距离； r—射流喷口的半径。
射流中各点的燃气浓度与空气浓度之和应该是一样的，它等 于出口处的浓度和 ：
C1 0 C1
13
思考：如何消除层流扩散火焰中的煤烟？
在火焰的内侧高温区：扩散区燃烧，可从内部提供足够多的 氧气。（例如部分预混式，完全预混式燃烧）
在火焰的外侧低温区：动力区燃烧，外部保温。如马灯、煤
油灯的玻璃罩，起到防风、保温作用。
14
3、层流扩散的长度 采用相似关系来分析层流扩散火焰的基本规律。
扩散燃烧装臵 ：管1、管2 ；
家庭用燃气用具大都属于此类。如燃气灶、热水器。日 常生活中常见：打火机、煤油灯。
25
燃气在一定压力下， 以一定流速从喷嘴流 出，进入吸气收缩管， 燃气靠本身能量吸入 一次空气。在引射器 内燃气和一次空气混 合，然后经头部火孔 流出，进行燃烧，形 成本生火焰。
26
27
根据气流喷出速度的不同，部分预混火焰又可分为层流和紊流。
但氧气向焰面扩散的速度基本未变，焰面的收缩点离喷
口越来越远，火焰长度不断增加。这时，火焰表面积增加，
单位时间内燃烧的燃气量↑。
b、当Vm↑→临界值时，
流动状态从层流→紊流→火焰顶点跳动。
19
c、随Vm继续↑，
火焰绝大部分均扰动起来，这时扩散转变为紊流扩散， 混合加剧，燃烧强化→火焰变短。
d、随着扰动程度的加剧，混合时间↓↓，当 在动力区进行。
29
3、点火环 思考：管道上气流的速度按抛物线分布，中心大，四周小， 管壁处为0。火焰会不会传到燃烧器里去？ 不会，火焰传播速度受管壁散热的影响，该处的火焰传播 速度因为管壁散热也减小了。 思考：在焰面任一点上，Sn=Vn， 火焰在该点是否能完全稳定？ 不能，只是在火焰面法向上稳定， 由于存在切向分速度，使质点向上移 动。
气体燃料的热值
气体燃料的热值气体燃料的热值是指1m³的某种燃料完全燃烧放出的热量，单位是J/m ³。
不同气体的热值有差异，例如，天然气的发热值为38000KJ/Nm³，沼气的发热值为22000KJ/Nm³，焦炉煤气的发热值为16000KJ/Nm³，高炉煤气的发热值为3300KJ/Nm³。
这些气体燃料在燃烧时会产生不同的热量。
在能源领域，气体燃料的热值是一个重要的参数，它对于燃料的选择和应用有着至关重要的影响。
不同的气体燃料由于其化学组成和燃烧特性不同，其热值也存在差异。
例如，天然气的热值较高，是一种较为清洁的能源，广泛用于家庭用气和工业用气。
相比之下，沼气的热值较低，但其可再生性较强，对于环境保护和能源循环利用具有重要意义。
焦炉煤气和高炉煤气是钢铁企业的副产品，其热值也相对较低，但它们在钢铁生产过程中扮演着重要的角色。
在实际应用中，气体燃料的热值对于燃烧设备的选型、运行和优化都至关重要。
例如，高炉煤气的热值较低，因此在燃烧过程中需要与其他燃料配合使用，以保证燃烧的稳定性和效率。
天然气的热值较高，可以满足较高的用气需求，因此在一些大型工业窑炉和电厂中得到了广泛应用。
此外，气体燃料的热值也是评价其质量和燃烧性能的重要指标之一。
在气体燃料的供应和贸易中，热值的测量和控制在确保燃料质量和安全方面也起着重要作用。
因此，对于从事能源行业的人员来说，了解和掌握气体燃料的热值及其测量方法是非常必要的。
除了作为能源的重要参数外，气体燃料的热值还直接影响了其燃烧特性和效率。
一般来说，热值越高，燃料的燃烧越充分，释放出的热量也越多。
因此，在燃料选择时，需要根据不同的用气需求和设备的特性来选择合适的气体燃料。
例如，在一些大型工业窑炉和电厂中，需要使用高热值的天然气或石油气来满足高负荷的用气需求。
而在一些小型工业窑炉和家庭用气设备中，由于用气量较小，可以使用热值相对较低的沼气或液化石油气等。
锅炉的煤气化与气体燃烧
锅炉的煤气化与气体燃烧1. 背景锅炉是工业生产中应用最广泛的能源转换设备之一，它的主要功能是将燃料的化学能转化为热能，进而加热工质，实现热能的传递和利用煤气化技术是一种将固体燃料转化为气体燃料的技术，具有燃料适应性强、燃烧效率高、污染排放低等优点气体燃烧锅炉则是利用气体燃料进行燃烧的锅炉，具有燃烧充分、热效率高、环保性能好等特点本文章将详细介绍锅炉的煤气化与气体燃烧技术2. 煤气化技术煤气化技术是将固体燃料（如煤、生物质等）在缺氧或微氧条件下，通过化学反应将其转化为气体燃料的过程煤气化过程主要包括热解、气化和还原三个阶段2.1 热解热解是煤气化过程的第一阶段，固体燃料在高温下分解为气体和固体两个部分在这个过程中，燃料中的有机物质发生热分解，生成一系列气体产物，如氢气、甲烷、一氧化碳等，以及固体残留物2.2 气化气化是煤气化过程的第二阶段，热解生成的气体和固体燃料在缺氧或微氧条件下进行化学反应，生成CO和H2等气体燃料气化过程中，碳氢化合物进一步裂解为较小的分子，同时生成一定量的CO和H22.3 还原还原是煤气化过程的第三阶段，气化生成的CO和H2与固体燃料中的矿物质反应，生成灰分还原过程中，CO和H2与矿物质中的氧化物反应，生成CO2、H2O等物质，同时释放出热量3. 气体燃烧锅炉气体燃烧锅炉是利用气体燃料进行燃烧的锅炉，具有燃烧充分、热效率高、环保性能好等特点气体燃烧锅炉主要分为燃气锅炉和煤气锅炉两大类3.1 燃气锅炉燃气锅炉是利用天然气、液化石油气等气体燃料进行燃烧的锅炉燃气锅炉的结构相对简单，燃烧充分，热效率高，排放污染低目前，燃气锅炉在家庭、商业和工业领域得到了广泛应用3.2 煤气锅炉煤气锅炉是利用焦炉煤气、发生炉煤气等气体燃料进行燃烧的锅炉煤气锅炉的结构相对复杂，燃烧充分，热效率高，排放污染低煤气锅炉在工业领域得到了广泛应用4. 锅炉的煤气化与气体燃烧技术的发展趋势锅炉的煤气化与气体燃烧技术在环保、节能方面具有明显优势，未来发展将主要集中在以下几个方面：（1）煤气化技术的优化：提高煤气化效率，降低能耗和成本，实现绿色、环保的煤气化过程（2）气体燃烧锅炉的改进：提高燃烧效率，降低排放污染，实现高效、环保的气体燃烧过程（3）多燃料适应性研究：开发具有多种燃料适应性的锅炉，提高燃料利用率，降低运行成本（4）智能化控制：利用现代控制技术，实现锅炉的自动控制和优化运行，提高热效率，降低能耗5. 结论锅炉的煤气化与气体燃烧技术具有燃料适应性强、燃烧效率高、污染排放低等优点，是未来锅炉技术发展的重要方向通过不断优化煤气化技术和改进气体燃烧锅炉，可以实现高效、环保的热能转换，为我国工业生产和能源变革贡献力量1. 背景在工业生产过程中，锅炉是应用最为广泛的能源转换设备之一锅炉的主要功能是将燃料的化学能转化为热能，进而加热工质，实现热能的传递和利用煤气化技术是一种将固体燃料转化为气体燃料的技术，具有燃料适应性强、燃烧效率高、污染排放低等优点气体燃烧锅炉则是利用气体燃料进行燃烧的锅炉，具有燃烧充分、热效率高、环保性能好等特点本文将详细介绍锅炉的煤气化与气体燃烧技术，并探讨其在我国的发展现状和未来趋势2. 煤气化技术原理煤气化技术是将固体燃料（如煤、生物质等）在缺氧或微氧条件下，通过化学反应将其转化为气体燃料的过程煤气化过程主要包括热解、气化和还原三个阶段2.1 热解热解是煤气化过程的第一阶段，固体燃料在高温下分解为气体和固体两个部分在这个过程中，燃料中的有机物质发生热分解，生成一系列气体产物，如氢气、甲烷、一氧化碳等，以及固体残留物2.2 气化气化是煤气化过程的第二阶段，热解生成的气体和固体燃料在缺氧或微氧条件下进行化学反应，生成CO和H2等气体燃料气化过程中，碳氢化合物进一步裂解为较小的分子，同时生成一定量的CO和H22.3 还原还原是煤气化过程的第三阶段，气化生成的CO和H2与固体燃料中的矿物质反应，生成灰分还原过程中，CO和H2与矿物质中的氧化物反应，生成CO2、H2O等物质，同时释放出热量3. 气体燃烧锅炉技术气体燃烧锅炉是利用气体燃料进行燃烧的锅炉，具有燃烧充分、热效率高、环保性能好等特点气体燃烧锅炉主要分为燃气锅炉和煤气锅炉两大类3.1 燃气锅炉燃气锅炉是利用天然气、液化石油气等气体燃料进行燃烧的锅炉燃气锅炉的结构相对简单，燃烧充分，热效率高，排放污染低目前，燃气锅炉在家庭、商业和工业领域得到了广泛应用3.2 煤气锅炉煤气锅炉是利用焦炉煤气、发生炉煤气等气体燃料进行燃烧的锅炉煤气锅炉的结构相对复杂，燃烧充分，热效率高，排放污染低煤气锅炉在工业领域得到了广泛应用4. 锅炉的煤气化与气体燃烧技术在我国的发展现状近年来，随着我国能源结构的调整和环保政策的实施，锅炉的煤气化与气体燃烧技术得到了迅速发展（1）煤气化技术方面，我国已成功研发出具有自主知识产权的煤气化技术，并在多家企业实现产业化应用此外，我国还在不断优化煤气化技术，提高煤气化效率，降低能耗和成本，实现绿色、环保的煤气化过程（2）气体燃烧锅炉方面，我国已成功研发出具有较高燃烧效率和环保性能的燃气锅炉和煤气锅炉这些锅炉在工业、商业和家庭领域得到了广泛应用，为我国节能减排和绿色低碳发展做出了积极贡献5. 锅炉的煤气化与气体燃烧技术的未来趋势锅炉的煤气化与气体燃烧技术在环保、节能方面具有明显优势，未来发展将主要集中在以下几个方面：（1）煤气化技术的进一步优化：提高煤气化效率，降低能耗和成本，实现绿色、环保的煤气化过程（2）气体燃烧锅炉的改进：提高燃烧效率，降低排放污染，实现高效、环保的气体燃烧过程（3）多燃料适应性研究：开发具有多种燃料适应性的锅炉，提高燃料利用率，降低运行成本（4）智能化控制：利用现代控制技术，实现锅炉的自动控制和优化运行，提高热效率，降低能耗6. 结论锅炉的煤气化与气体燃烧技术具有燃料适应性强、燃烧效率高、污染排放低等优点，是未来锅炉技术发展的重要方向通过不断优化煤气化技术和改进气体燃烧锅炉，可以实现高效、环保的热能转换，为我国工业生产和能源变革贡献力量应用场合锅炉的煤气化与气体燃烧技术因其环保、节能的特点，在多个领域有着广泛的应用1. 工业生产在工业生产中，锅炉的煤气化与气体燃烧技术被广泛应用于热力发电、化工生产、冶金、造纸、制药等行业煤气化技术可以将固体燃料转化为气体燃料，提高了燃烧效率，降低了生产成本，同时也减少了污染物的排放2. 商业供暖和热水在商业领域，燃气锅炉和煤气锅炉被广泛应用于供暖和热水系统它们的热效率高，可以在短时间内提供大量热能，满足商业建筑的供暖和热水需求3. 家庭供暖在家庭领域，燃气锅炉和煤气锅炉也是常见的供暖设备它们具有操作简便、热效率高、噪音低等优点，为家庭提供了舒适、安全的供暖解决方案注意事项在应用锅炉的煤气化与气体燃烧技术时，需要注意以下几点：1. 安全操作锅炉的操作和维护需要专业人员进行，确保操作安全在操作过程中，要严格遵守操作规程，避免因操作不当导致的事故发生2. 燃料选择在选择燃料时，需要根据锅炉的类型和性能要求，选择合适的气体燃料不同的燃料具有不同的燃烧特性，会影响锅炉的燃烧效果和排放污染物的情况3. 排放处理锅炉的煤气化与气体燃烧过程中会产生一定量的污染物，需要进行合理的排放处理根据当地环保政策的要求，采取相应的污染物处理措施，确保排放达到标准4. 节能与环保锅炉的煤气化与气体燃烧技术具有节能和环保的优点，但在实际应用中，还需要注意优化锅炉的运行参数，提高热效率，降低能耗5. 智能化控制现代锅炉的煤气化与气体燃烧技术已经实现了较高程度的自动化和智能化在应用过程中，要充分利用智能化控制系统，实现锅炉的自动控制和优化运行，提高热效率，降低能耗6. 定期维护与检查为了确保锅炉的煤气化与气体燃烧技术的稳定运行和长期使用，需要定期进行维护和检查及时发现并解决设备故障和问题，保证锅炉的安全、高效运行7. 培训与宣传加强对操作人员的培训和宣传，提高他们对锅炉的煤气化与气体燃烧技术的了解和认识，确保安全、高效地操作和维护锅炉锅炉的煤气化与气体燃烧技术在工业生产、商业供暖和家庭供暖等领域具有广泛的应用在应用过程中，需要注意安全操作、燃料选择、排放处理、节能与环保、智能化控制、定期维护与检查以及培训与宣传等方面，确保锅炉的稳定运行和长期使用。
燃烧学实验指导书
燃烧学及燃烧理论实验指导书一、实验目的1、了解气体燃料着火与燃烧的基本要素2、了解不同过量空气系数下气体火焰的特性3、了解脱火及回火现象4、掌握气体火焰传播速度的测量方法二、实验原理气体火焰是指燃气与空气的混合物燃烧时的反应带。
火焰锋面是指混合气体的成分、温度发生急剧变化的区域。
1、气体燃料着火与燃烧的基本要素有：燃料气体、助燃的氧气及一定的温度。
通过隔绝空气熄灭火焰来证明氧气的助燃是必不可少的。
利用室温孔板的导热降低火焰温度使火焰熄灭；以及利用高温金属点燃混合气体来证明温度是着火与燃烧的基本要素之一。
2、通过调节空气侧及燃气侧的调节阀门，可改变火焰的长短和预混空气的过量空气系数，了解不同空气过量系数下气体火焰的特性。
3、通过调节空气侧及燃气侧的调节阀门，在一次过量空气系数α≈1附近，观察脱火及回火现象。
1）、在混合气体从喷嘴流出、火焰正常燃烧时，气体流速在火焰锋面法向的分速度等于气体火焰传播速度。
在一定范围内，适当地调大与调小混合气体的流速，可发现火焰的高度也会随之变化，保持气体火焰传播速度等于气体流速在火焰锋面法向的分速度，可见火焰具有一定的自稳能力。
当超出其稳定能力范围后，就会发生脱火与回火现象；2）、当喷嘴混合气体流速在火焰锋面法向的分速度大于气体火焰传播速度时，火焰将无法稳定在石英玻璃管喷嘴位置而向上移动，随之熄灭，该现象称为脱火现象，也称为吹熄；3）、当喷嘴混合气体流速小于气体火焰传播速度时，火焰锋面将会向喷嘴内部移动，该现象称为回火现象。
当火焰锋面回火至铜质本生灯体时，由于铜具有良好的导热性以及一定的热容量(本生灯体壁厚较大)，使得火焰锋面进入本生灯体不远，即由于温度过低而熄灭，该现象称为淬熄现象。
4、气体火焰传播速度的测量火焰传播速度是指火焰锋面沿其法线方向朝临近未燃气体移动的速度。
气体火焰的传播速度与混合气体的流态有关。
1）、气体火焰传播的方式层流火焰传播速度(正常火焰传播速度)：未燃气体的着火，依靠已燃气体向未燃气体导热(传热)。
可燃气体燃烧的分类
设A、B、C、D分别表示甲烷、乙烷、丙烷、丁烷
L A min 5.0%
已知
LB min 3.0% LC min 2.1% LD min 1.5%
L A max 15.0% LB max 12.5% LC max 9.5% LD max 8.5%
Lmax
以上公式均没考虑温度、压力等因素的影响
燃烧学
影响气体爆轰传播的因素主要有：
气体爆轰波的传播速度与盛气体管子的放置方法（垂 直或水平、或倾斜）、起爆源的种类、引爆端是闭口还是 开口等无关，与管子的形状有关。
31
燃烧学
混合气体的初始温度对爆轰波速度影响很小，随温度升
高，爆速稍微下降，这是因为温度高使气体密度减小所造成 的。如爆鸣气（2H2＋O2）初始温度为100C时，测出的爆速 值为2821m/s，而1000C时为2790m/s。 混合气体的爆速随初始压力的提高而提高。
燃烧学
在减压的情况下，随着压力的降低，爆炸范围不断缩小。 当压力降到某一数值时，则会出现上限浓度和下限浓度重合。
如果压力再继续下降，则混合气便不会爆炸了，这一压力称为
爆炸极限的临界压力。
燃烧学
惰性气体 在可燃混合气中添加惰性气体，可使混合气体爆炸范
围缩小。当惰性气体大于一定浓度时，混合气体便不能发 生燃烧、爆炸。
燃烧学
CO2对汽油蒸气爆炸浓度极限的影响
燃烧学
按化学计量浓度估算可燃气体爆炸极限
可燃混合物中的可燃物与氧或空气中的氧燃烧时到达完 全氧化反应的浓度称为化学计量浓度。
设可燃气体的分子式为：
CaHbOc+n0O2——aCO2+b/2H2O
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
燃
任意截面及出口截面上射流的质量流量为：
料
?
? mx ?
?u(r) ?2?rdr
0
燃 烧
m0
?
?
4
d02 ? 0u0
? me ? mx ? m0 ?
? 0
?u(r) ?2?rdr
?
?
4
d
2 0
?
0
u
0
第二节 射流流动 第 七 三、其它形式的射流 章 矩形射流
气
2b0
体
燃
料
燃
烧
矩形射流的扩张角较小，参数沿轴向的变化较慢；
气 体
? ? ? ph ? ? ch
燃 料
? ph ?? ? ch 扩散燃烧或扩散火焰
燃 ? ph ?? ?ch 动力燃烧或动力火焰 烧
? ph ? ? ch 扩散－动力燃烧
第二节 射流流动
第
七 ? 射流分类
章
根据射流环境： 自由射流与受限射流
气
直流射流 与旋转射流
体
根据射流结构： 平行射流与相交射流
体
u ? f (r / x)
燃
um
料 燃
C ? C? Cm ? C?
?
f1(r / x)
烧
T ? T? Tm ? T?
?
f2 (r / x)
第二节 射流流动
第
七 二、射流的吸卷及吸卷量的计算
章
射流向前运动时，由于横向的速度脉动及粘性，
与周围介质产生动量交换，带动周围介质运动，使射
气 体
流的质量沿流向逐渐增加，这种现象称为射流的吸卷 或引射。
燃 第七章 气体燃料燃烧
料
与 燃
要求：了解不同射流流动的特征，掌 握扩散燃烧与动力燃烧的概念、结构 及特性，了解气体燃料燃烧器的工作
烧
原理与设计方法。
第一节 扩散燃烧与动力燃烧 第 七 ? 扩散燃烧与动力燃烧
章
气体燃料燃烧所需的全部时间通常包括两部分：
气体燃料与空气混合所需时间和燃烧反应所需时间。
C0
2ax
（湍流自由射流）
料
d0 ? 0.29
燃 烧
Cm C0 ? Cm
?
1 V0
Cm ? 1 C0 V 0 ? 1
湍流扩散 火焰高度与管
? ? xh
?
d0 2a
0.70(1 ? V 0 ) ?
0.29
径成正比，与 初始速度无关
第三节 扩散火焰结构 第 七 二、扩散火焰高度 章 层流扩散火焰
气
通过动量方程及能量方程求近似解：
料 燃
焰面外侧：空气＋燃烧产物
烧 焰面内侧：燃料＋燃烧产物
焰面：燃料与空气的理论浓度为零
第三节 扩散火焰结构 第 七 一、扩散火焰结构 章 湍流扩散火焰
气 体 燃 料 燃 烧
第三节 扩散火焰结构
第
七 二、扩散火焰高度
章
确定扩散火焰高度即寻找火焰锋面与轴心线相交的位置。
气 湍流扩散火焰
体 燃
Cm ? 0.70
燃 料
自模段
燃
x/d0＞8~10，射流的无因次参数分布与x/d0无关。
烧 过渡段
初始段与自模段之间，可忽略。
第二节 射流流动 第 七 一、圆形湍流自由射流 章 自模段的特性：
气 体 燃 料 燃 烧
第二节 射流流动 第 七 一、圆形湍流自由射流 章 自模段的特性：
气 体
u um ? f (r / r1/ 2 )
料
R
R
燃
? ? Gx ?
u?u2?rdr ?
0
0
p2?rdr ? const.
烧
R
? G?
?
(wr)?u2?rdr ? const.
0
第二节 射流流动 第 七 三、其它形式的射流 章 旋转射流
气 体 燃 料 燃 烧
第二节 射流流动 第 七 三、其它形式的射流 章 受限射流
气
体
燃
ms ? me
料
燃
气 体 燃 料 燃 烧
第二节 射流流动 第 七 三、其它形式的射流 章 交叉射流
气 体 燃 料 燃 烧
第二节 射流流动 第 七 三、其它形式的射流 章 旋转射流
气 体 燃 料 燃 烧
第二节 射流流动 第 七 三、其它形式的射流 章 旋转射流－旋流数
气 体 燃
S ? G? Gx R
S＞0.6为强旋流 S＜0.6为弱旋流
矩形射流的吸卷量小于圆形射流的吸卷量。
第二节 射流流动 第 七 三、其它形式的射流 章 平行射流
气
体
燃
料
燃
射流与外流间的速度梯度减小，混合减缓，射流 Nhomakorabea烧
张角、速度及浓度沿轴向的变化率随之减小。
第二节 射流流动 第 七 三、其它形式的射流 章 环状射流
气 体 燃 料 燃 烧
第二节 射流流动 第 七 三、其它形式的射流 章 同轴射流
燃
烧
火道燃烧室（无焰燃烧）
第四节 预混火焰结构 第
七 ? 预混火焰防止回火的措施
章
? 使预混气体在燃烧室入口处的速度分布均匀。为此
可将喷头制成收敛形，且表面光滑。
气
体 燃
? 燃烧含有杂物的气体燃料时，应设有清除污垢的装 置，避免破坏局部流场。
第
七 ? 预混火焰
章
一次空气不足时，出现内外两个火焰锥面；
气 体 二次空气 燃 料 燃 烧
一次空气
内、外锥的高度：
Hin ? a2 A0q0
H out
?
a3a4 A0q0 d0
第四节 预混火焰结构 第 七 ? 预混火焰的特点
章
?放热强度大，火焰温度高
气
?燃烧室长度短
体
?可实现无焰燃烧
燃 料
?容易回火
烧
ms ? 0, ms ? me
ms ? 0
第三节 扩散火焰结构 第 七 一、扩散火焰结构 章
层流扩散火焰
气 扩散火焰 体 燃 料 燃 烧
质量扩散以分子扩散的方式实现
湍流扩散火焰
质量扩散以气团扩散的方式实现
第三节 扩散火焰结构 第 七 一、扩散火焰结构 章 层流扩散火焰
气
火焰面必定在燃
体 料与空气按照化学恰 燃 当比混合的位置上：
体 燃 料
Hl
?
u
0
d
2 0
48v? lY0?
燃
当管径小于10mm，近似公式：
烧
Hl ? a1? I
修正系数
热负荷
第三节 扩散火焰结构
第
七 三、扩散火焰的特点
章
? 扩散火焰不产生回火，但温度低
? 扩散燃烧容易产生碳氢化合物的热分解
气 体 燃 料 燃 烧
人工煤气扩散火焰
人工煤气预混火焰
第四节 预混火焰结构
或
u ? f (r / b)
um
燃
同样，当喷射流体与周围介质性质不同或温度不
料
同时，自模段的温度场和浓度场也具有相似性，即：
燃
烧
C ? C? Cm ? C?
?
f1(r / b)
T ? T? Tm ? T?
?
f2 (r / b)
第二节 射流流动 第 七 一、圆形湍流自由射流 章 自模段的特性：
气
实际上，b与x成正比：
燃
环形射流 与同轴射流
料
燃
根据射流喷嘴： 平面射流 与圆形射流
烧
根据射流流动： 层流射流与湍流射流
第二节 射流流动 第 七 一、圆形湍流自由射流 章
气 体 燃 料 燃 烧
第二节 射流流动 第 七 一、圆形湍流自由射流 章 初始段
气 体
O－C－O为射流核心，核 心区内速度、浓度等与出 口处相同，长度约4~5d0