燃气燃烧与应用-知识点
燃气燃烧与应用
绪论
本课程的目的：燃烧器的设计计算
燃气的燃烧计算
燃气燃烧反应动力学
燃气燃烧的气流混合过程
内容
燃气燃烧的火焰传播 燃气燃烧方法 燃烧器的设计计算 燃气的互换性
第一章 燃气的燃烧计算
绪论
燃气：各种气体燃料的总称
按 制 备 方 法 分 类 天然气：纯天然气、石油伴生气 液化石油气
人造燃气 煤制气：炼焦煤气、水煤气等
激烈的氧化反应，并产生大量的热和光的
物理化学过程。
燃烧必须具 2、进行反应所需的能量 备的条件 3、具有完成反应所需的时间
1、燃气和氧气按一定比例呈分子状态混合
二、燃烧反应化学计量式
CH4+2O2=CO2+2H2O+ΔH
表示物质量之间的关系。 由于各种气体的摩尔体积近似相等，故也可表示气体 容积之间的关系。
， 则RO2 。 1时 ，RO2max＝
21 1
第五节
完全燃烧时 的确定
一、 ΔV 的确定
V
V V 1 V0 V V 1 V V
O2 dr Vf 21
二、 V 的确定
N2a，干烟气中由空气 带入的氮的容积成分； N2g，干烟气中由燃气 带入的氮的容积成分；
c，平均定压容积比 热，kJ/Nm3· K
I f (VRO 2 cRO 2 VH 2O cH 2O VN 2 cN 2 VO 2 cO 2 )tcFra bibliotektc
Hl Ig Ia VRO 2 cRO 2 VH 2 OcH 2 O VN 2 cN 2 VO 2 cO 2
二、燃烧热量温度tther
CO 2 SO2 CO N 2 O2 100
燃气的燃烧与应用 第01章 燃气的燃烧计算
22
第四节 完全燃烧产物的计算
（一）按燃气组分计算 1.理论烟气量（当α=1）
⎧VRO 2 = VCO 2 + VSO 2 = 0.01(CO 2 + CO + ∑ m C m H n + H 2S ) ⎪ n ⎪ 0 ⎡ ⎤ ( ) ⎨VH 2O = 0.01⎢H 2 + H 2S + ∑ C m H n + 120 d g + V0 d a ⎥ 2 ⎣ ⎦ ⎪ ⎪V 0 = 0.79V + 0.01N 0 2 ⎩ N2
第四节 完全燃烧产物的计算
【解】（一）高热值和低热值
H h = H h1 r1 + H h2 r2 + …… + H hn rn = 12753 × 0.56 + 12644 × 0.06 + 39842 × 0.22 + 70351 × 0.02 = 18074kJ / Nm 3 H l = H l1 r1 + H l 2 r2 + …… + H ln rn = 10794 × 0.56 + 12644 × 0.06 + 35906 × 0.22 + 64397 × 0.02 = 15989kJ / Nm 3
n⎞ n ⎛ Cm H n + ⎜ m + ⎟O 2 = mCO 2 + H 2O + ΔH 4⎠ 2 ⎝
H 2S + 1.5O 2 = SO 2 + H 2O + ΔH
6
第一节 燃气的热值
二、燃气热值的确定 热值：1Nm3燃气完全燃烧所放出的热 量称为该燃气的热值（kJ／Nm3或kJ/kg）。 可根据燃烧反应热效应计算。 高热值：1Nm3燃气完全燃烧后其烟气 被冷却至燃气的初始温度，烟气中的水蒸气 以凝结水排出时所放出的热量。 低热值：1Nm3燃气完全燃烧后其烟气 被冷却至燃气的初始温度，烟气中的水蒸气 仍为蒸汽状态时所放出的热量。
燃气燃烧与应用_知识点
第一章燃气的燃烧计算燃烧：气体燃料中的可燃成分（H2、 C m H n、CO 、 H2S 等）在一定条件下与氧发生激烈的氧化作用，并产生大量的热和光的物理化学反应过程称为燃烧。
燃烧必须具备的条件：比例混合、具备一定的能量、具备反应时间热值:1Nm3燃气完全燃烧所放出的热量称为该燃气的热值，单位是kJ/Nm3。
对于液化石油气也可用kJ/kg。
高热值是指1m3燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，而其中的水蒸气以凝结水状态排出时所放出的热量。
低热值是指1m3燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，但烟气中的水蒸气仍为蒸汽状态时所放出的热量。
一般焦炉煤气的低热值大约为16000—17000KJ/m3天然气的低热值是36000—46000 KJ/m3液化石油气的低热值是88000—120000KJ/m3按1KCAL=4.1868KJ 计算：焦炉煤气的低热值约为3800—4060KCal/m3天然气的低热值是8600—11000KCal/m3液化石油气的低热值是21000—286000KCal/m3热值的计算热值可以直接用热量计测定，也可以由各单一气体的热值根据混合法则按下式进行计算：理论空气需要量每立方米(或公斤)燃气按燃烧反应计量方程式完全燃烧所需的空气量，单位为m3/m3或m3/kg。
它是燃气完全燃烧所需的最小空气量。
过剩空气系数:实际供给的空气量v与理论空气需要量v0之比称为过剩空气系数。
α值的确定α值的大小取决于燃气燃烧方法及燃烧设备的运行工况。
工业设备α——1.05-1.20民用燃具α——1.30-1.80α值对热效率的影响α过大，炉膛温度降低，排烟热损失增加，热效率降低；α过小，燃料的化学热不能够充分发挥，热效率降低。
应该保证完全燃烧的条件下α接近于1.烟气量含有1m3干燃气的湿燃气完全燃烧后的产物运行时过剩空气系数的确定计算目的：在控制燃烧过程中，需要检测燃烧过程中的过剩空气系数，防止过剩空气变化而引起的燃烧效率与热效率的降低。
燃气燃烧与应用知识点.doc
第一章 燃气的燃烧计算 根据烟气中 O 2 含量计算过剩空气系数 燃烧：气体燃料中的可燃成分（H 2、 C m H n 、CO 、 H 2S等）在一定条件下与氧发生激烈的氧化作用，并产生a20.920.92'O大量的热和光的物理化学反应过程称为燃烧。
O 2′--- 烟气样中的氧的容积成分燃烧必须具备的条件：比例混合、具备一定的能量、 （2）根据烟气中 C O 2 含量计算过剩空气系数 具备反应时间3热值:1Nm燃气完全燃烧所放出的热量称为该燃气的热3值，单位是 kJ/Nm 。
对于液化石油气也可用 kJ/kg 。
aCO 2 m' CO2CO 2m ——当 ＝1 时，干燃烧产物中 C O 2 含量， %；高热值是指 1m 3 燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原3 燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原C O 2′——实际干燃烧产物中 CO2含量， %。
1.4 个燃烧温度定义及计算公式始温度，而其中的水蒸气以凝结水状态排出时所放出的热量。
热量计温度：一定比例的燃气和空气进入炉内燃烧，3低热值是指 1m燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始 它们带入的热量包括两部分：其一是由燃气、空气带 入的物理热量 ( 燃气和空气的热焓 ) ；其二是燃气的化 温度，但烟气中的水蒸气仍为蒸汽状态时所放出的热 量。
学热量 ( 热值) 。
如果燃烧过程在绝热条件下进行，这 3一般焦炉煤气的低热值大约为 16000—17000KJ/m3天然气的低热值是 36000—46000 KJ/m 3液化石油气的低热值是 88000—120000KJ/m两部分热量全部用于加热烟气本身，则烟气所能达到 的温度称为热量计温度。
燃烧热量温度：如果不计参加燃烧反应的燃气和空气 按 1KCAL=4.1868KJ 计算： 的物理热，即 t a ＝t g ＝o ，并假设 a ＝1．则所得的烟气3焦炉煤气的低热值约为3800—4060KCal/m3天然气的低热值是 8600—11000KCal/m 3液化石油气的低热值是21000—286000KCal/m温度称为燃烧热量温度。
燃烧燃气与应用一
CmHn m n O2 mCO 2 n H 2O H
4
2
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1Nm3燃气完全燃烧所放出的热量称为该燃气的热值，单位为千焦 每标准立方米。 燃气热值分为高热值和低热值。 高热值是指1Nm3燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度， 而其中的水蒸气以凝结水状态排出时所放出的热量。 低热值是指1Nm3燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度， 但其中的水蒸气仍为蒸汽状态时所放出的热量。 燃气的高热值与低热值的差值为水蒸气的气化潜热。 混合可燃气体的热值计算公式：
过剩空气系数的确定
过剩空气系数是实际空气量和理论空气量之比：
V V 1 V 0 V V 1 V V
式中V 过剩空气量（Nm3干空气/ Nm3干燃气）
（一）完全燃烧时过剩空气系数的确定
当完全燃烧时，过剩氧含量VO2可以按干烟气中自由氧的容积成分
O’2确定，即：VO
2
O2' 100
V
dr f
式中VR02-烟气中三原子气体的体积（可有燃气组分直接算出） V0H2O-烟气中水蒸气的体积（可由燃气组分与理论空气量V0算出） V0N2-烟气中氮气的体积（由燃气中N2含量与理论空气量V0计算
出）
当燃烧过程中的过剩空气系数α＞1时，实际空气量Vf为：
Vf Vf0 ( 1)V 0
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其中最经常见到的就是甲烷、 丙烷、丁烷、氢气等几种可 燃气体。
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第一节 燃气的热值
气体燃料中的可燃成分（碳氢化合物、氢气、 一氧化碳、 硫化氢等 ）在一定条件下与氧发生激烈的氧化作用，并产 生大量的热和光的物理化学反应过程称为燃烧。
燃烧必备的条件：燃气中的可燃成分和空气中的氧气需按 一定比例呈分子状态混合；参与反应的分子在碰撞时必须 具有破坏旧分子和生成新分子所需的能量；具有完成反应 所必须的时间。
燃气燃烧理论基础-燃气燃烧理论基础(1)
燃气燃烧理论基础-燃气燃烧理论基础(1)燃气燃烧理论基础——燃气燃烧的基本原理一、燃气燃烧的基本定义燃气是指天然气、液化石油气、煤气等可燃气体，燃烧是指物质与氧气发生化学反应时放出热和光的过程。
因此，燃气燃烧指燃气与氧气发生化学反应时发生放热和光的过程。
二、燃气燃烧的基本条件1. 氧气供应充足。
燃烧所需的氧气是燃气与空气中氧气的混合物，空气中氧气含量为21%，如燃烧过程中氧气不足，则燃料无法充分燃烧，会产生一些危险性物质，如一氧化碳等。
2. 燃气和氧气的比例正确。
燃气和氧气的比例称为混合比，不同混合比会对燃烧效果产生影响。
当混合比过高或过低时，燃烧效果不理想，会产生大量有毒有害的气体。
3. 点火器可靠。
燃气燃烧需要点火器将燃气点燃，如果点火器不可靠，则无法点燃燃料，无法进行燃烧过程。
4. 燃气温度适宜。
燃气燃烧需要一定的温度才能够发生，如果燃气温度过低，则无法燃烧；如果燃气温度过高，则会发生过热现象，影响燃烧效果。
三、燃气燃烧的基本过程1. 燃料挥发阶段。
在燃烧开始前，燃料需要先从液态或固态转化为气态，这个过程就称为燃料挥发阶段。
2. 气态燃料和气态氧气混合阶段。
燃料挥发后，气态燃料将与气态氧气充分混合形成燃气混合物。
3. 点火阶段。
点火器将燃气混合物点燃，引起燃烧过程。
4. 燃烧阶段。
燃烧过程分为初燃和稳燃两个阶段，初燃是指点火后燃气混合物在最初阶段的燃烧，稳燃是指燃烧达到稳定状态的阶段。
5. 燃烧完毕阶段。
当燃料和氧气供应中断或燃料燃烧完毕后，燃烧过程将结束。
总之，燃气燃烧是一个复杂的过程，需要充分考虑各种因素，保证燃气燃烧的效果和安全性。
燃气燃烧与应用_chap3
3 再考虑喷入角度的影响
h K s K v2 d v1
Ks与喷入角度有关的系数，实 验确定为Sinα
2 mix K s sin q 21 1
在考虑混合物流速增加、喷入角度变化的影响之后， 得到最终的射流穿透深度计算式：
h K s K v2 d v1
2 mix K s sin q 21 1
动量矩
v—轴向分速度； u—切向分速度；
men s 0.32 1 m0 d
a men 0.32 m0 g
12
s 1 d
按照L/L0或者men/m0，都可以计算被卷吸空气达到燃烧要
求所需要的长度——火焰长度；
射流中心燃气大量过剩，为形成均匀的可燃混合物，还需
要一段扩散时间，实际的火焰长度总比这样计算的得到长度 要长很多。
第二节 平行气流
一、平行气流中的自由射流
起始段、过渡段、基本段； 过渡段——等速核心消失、但轴心速度衰减缓慢； 边界为直线，基本段的边界不同于起始段和过渡段；
射流的扩张角/轴心速度的 衰减/核心区长度——都与 射流出口速度和外围气流 速度之间的速度梯度有关
用外围气流速度Vs和射流出口速度V0 之比来表示气流混合的程度。
2
收缩后的孔口直径；
喷嘴实际的喷嘴直径；
' v2 ＝
收缩处实际的气流速度 此时的射流穿透深度为
h K s sin mix q21 d
v2
如何考虑喷嘴前燃气流速/方向对射流穿透深度的影响
•燃气流速低、燃气通道大，孔口前的燃气流动方向与射
流方向一致时——不予考虑；
•燃气流速较高、燃气通道小，孔口前的燃气流动方向予
燃气燃烧与应用
（1-20）
它表明某种燃 tth 是燃气燃烧过程控制的一个重要指标。 气在一定条件下燃烧，其烟气所能达到的指按燃烧反应计量方程式， 1m（ 或 kg）
燃气完全燃烧所需的空气量，是燃气完全燃烧所需的最 小空气量，单位为 m3/m3 或 m3/kg。 当燃气组分已知时，根据各组分的反应方程式，可计算 燃气燃烧所需的理论空气量。
1.3.2 实际空气需要量 理论空气需要量是燃气完全燃烧所需的最小空气量。 由于燃气与空气的混合很难达到完全均匀，如果在实际 燃烧装置中只供给理论空气量，则很难保证燃气与空气 的充分混合、接触，因而不能完全燃烧。因此实际供给 的空气量应大于理论空气需要量，即要供应一部分过剩 空气。 过剩空气的存在增加了燃气分子与空气分子接触的机 会，也增加了其相互作用的机会，从而促使其燃烧完全。
燃烧反应的过程都很复杂，人们只对最简单的氢和氧的 反应机理较为清楚。
2H 2 O2 2H 2 O
按照分子热活化理论，要使三个稳定的分子同时碰撞并 发生反应的可能性是很小的。
实验表明，在氢和氧的混合气体中，存在一些不稳定的 分子，它们在碰撞过程中不断变成化学上很活跃的自由 原子和游离基—活化中心（H、O、OH 基） 。通过活化 中心进行反应，比原来的反应物直接反应容易很多。
造成能源的浪费和对环境的污 过小会导致不完全燃烧， 染； 炉膛温度与烟气温度降低， 过大则使烟气体积增大， 导致换热设备换热效率的降低与排烟热损失的增大，同 样造成能源的浪费。因此，先进的燃烧设备应在保证完 全燃烧的前提下，尽量使 值趋近于 1。
燃气燃烧与应用_chap4
Benson火焰的特点
• 直径略大于管口直径，根部较平
近管口处的未燃气体向外扩散，火焰根部不 与管口衔接——火焰外凸；
• 顶部较平
顶点附近散热损失小，活化中心集中，火焰 传播速度大，向未燃气体溯进——顶部变圆。
• 只有圆锥中部比较真实地代表了混合气
参数下的层流火焰面。
等压的。
计算：
按照皂泡的膨胀率(火焰空间所占体积的变化)
3 R0 R0 Sn u p R R 2t B B
3
起始时的皂泡半径 结束时的皂泡半径
问题与解决
皂泡的扩张速度
• 皂泡溶液蒸发，导致气体混合物变湿。 • 对CO，问题尤甚；
•含净化剂的甘油无水皂泡
本生火焰法
难以实现
目前采用的实验方法
1. 焰面不能严格垂直于气流，但焰面必 须是平面； 2. 焰面不是平面，而有很小的曲率，但 气流方向必须与焰面垂直。
静力法（动态火焰法）
• 焰面在静止的可燃混合物中运动；
火焰核法；皂泡法；管子法；
动力法(静态火焰法)
• 焰面静止；可燃混合物以层流状态与火焰 传播方向做相反运动。
将火焰分为预热区和反应区，其交界处的温度为Ti
在预热区中忽略化学反应
0 Snc p
dT d dT dx dx dx
在反应区中忽略自身的能量变化
d dT Q 0 dx dx
从T0~Ti积分
0 Sn c p Ti T0
Sn……
但是，直径越大，气流紊动越强烈，焰 面弯曲越大，二者相差越大……
随着管子直径减小，散热的影响增大，可见 火焰传播速度减小。当小到某一值时，管子 的散热使火焰无法传播。此时的直径称做 “临界直径”——dc 在工程上，dc可用来防止回火 H2: dc=0.9mm; CH4: dc=3.5mm; 焦炉气： dc=2mm
燃气燃烧与应用
燃气燃烧与应用1.世界各国都以城市燃气气化率作为衡量一个国家城市现代化以及经济发展水平的重要标志。
2.原料天然气的分类：气田天然气、油田伴生气、煤层气、矿井气。
3.燃气是各种气体燃料的总称,它是一种混合气体,可燃组分有碳氢化合物、氢气及一氧化碳,不可燃组分有氮、二氧化碳及氧。
我们要利用的就是燃气燃烧时放出的热量。
4.燃烧：气体燃料中的可燃成分(H2、CO、C m H n和H2S等)在一定条件下与氧发生激烈的氧化作用，并产生大量的热和光的物理化学反应过程称为燃烧。
5.燃气中的可燃成分和（空气中的）氧气需按一定比例呈分子状态混合；参与反应的分子在碰撞时必须具有破坏旧分子和生成新分子所需的能量；具有完成反应所必需的时间。
6.高热值是指1Nm3燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，而其中的水蒸气以凝结水状态排出时所放出的热量。
地热值是指1Nm3燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，但烟气中的水蒸气仍为蒸气状态时所放出的热量。
7.H=H1r1+H2r2+……+H n r n，H——KJ/Nm3,8.干空气的容积成分可按氧21&，氮气79%计算。
9.理论空气需要量，是指每立方米（或公斤）燃气按燃烧反应计量方程式完全燃烧所需的空气量，单位为标准立方米每标准立方米或标准立方米每公斤。
10.过剩空气系数α——即实际供给空气量V与理论空气需要量V0之比。
通常α>1。
实际中，α的取值取决于所采用的燃烧方法及燃烧设备的运行状况。
在工业设备中，α控制在1.05～1.20;在民用燃具中,α控制在1.3 ～1.8。
若α过小，使燃料的化学热不能充分发挥，过大使烟气体积增大，炉膛温度降低，增加了排烟热损失，其结果都将使加热设备的热效率下降。
11.反应速度的影响因素：浓度、压力、温度。
12.可燃气体的燃烧反应都是链反应。
13.着火：由稳定的氧化反应转变为不稳定的氧化反应而引起燃烧的一瞬间，称为着火。
14.当一微小热源放入可燃混合物中时，贴近热源周围的一层混合物被迅速加热，并开始燃烧产生火焰，然后向系统其余冷的部分传播，使可燃混合物逐步着火燃烧。
燃气的燃烧与应用 第02章 燃气的点火与着火
二、燃气的点火
• 热力着火与点火的本质没有差别，但在着
火方式上有较大的区别： ¾ 热力着火：整个可燃混合物的温度较高， 反应和着火是在容器的整个空间进行的。 ¾ 点火：可燃混合物的温度较低，混合物的 部分气体受到高温点火源的加热而反应， 而在混合物的大部分空间中没发生化学反 应，其着火是在局部地区首先发生，然后 向空间传播。
11
二、燃气的点火
最小点火能与熄火距离 • 最小点火能Emin:电火花点燃可燃混合物需 要一个最小的火花能量，低于这个能量， 可燃混合物不能点燃。这一最小能量称为 最小点火能。 • 熄火距离：当其它条件给定时，点燃可燃 混合物所需要的能量与电极间距d有关，当 d小到无论多大的火花能量都不能使可燃混 合物点燃时，这个最小距离就叫做熄火距 离。
3
一、燃气的着火
• 热力着火：由于系统中响因素： ¾ 燃气的物理化学性质； ¾ 系统的热力条件。
4
一、燃气的着火
• 着火温度：可燃气体与空气混合后引起自 燃的最低温度。 • 着火温度与装置的尺寸、形状和材料，混 合物的初始温度，反应物的成分，时间， 压力等诸多因素有关。
第二章 燃气的点火与着火
本章要点
• 燃气着火的基本概念； • 燃气点火的基本概念； • 燃气点火的基本原理。
2
一、燃气的着火
•着火过程：可燃混合物的氧化反应能够自 发加速、自发升温达到化学反应速度剧 增，并伴随出现火光的过程。 •着火：由稳定的氧化反应转变为不稳定的 氧化反应而引起燃烧的一瞬间。 •着火可分为支链着火和热力着火。工程上 的着火一般为热力着火。
7
二、燃气的点火
1、热球或热棒点火 • 石英或铂球投摄入可燃混合物中，当表面 温度大于临界温度时，即点燃。 • 球体的临界温度与：球体尺寸，球体的催 化特性，与介质的相对速度，可燃混合物 的热力和化学动力特性等有关。
燃气基础必学知识点
燃气基础必学知识点
燃气基础知识点主要包括以下内容：
1. 燃气的定义和组成：燃气是指可燃气体，主要由天然气和液化石油
气组成。
天然气主要由甲烷组成，液化石油气则由丙烷和丁烷等组成。
2. 燃气的性质：燃气具有可燃性和易燃性，能够在空气中形成可燃气
体混合物。
燃气的燃烧产生的热量较高，可以用作燃料。
3. 燃气的储存和输送：燃气可以通过管道输送到用户端，也可以储存
在储罐中。
在输送和储存过程中需要采取一系列的安全措施，避免燃
气泄漏和爆炸事故的发生。
4. 燃气的燃烧原理：燃气在遇到火源时会发生燃烧反应，放出热量和
产生二氧化碳、水蒸气等物质。
燃气的燃烧需要一定的氧气供应，同
时也需要适当的燃烧温度和压力条件。
5. 燃气的应用领域：燃气广泛应用于家庭生活、工业生产和能源供应
等领域。
在家庭生活中，燃气可以用于烹饪、取暖和热水供应等；在
工业生产中，燃气可以用于燃烧锅炉、发电和加热等；在能源供应领域，燃气可以作为一种清洁能源替代传统的煤炭和石油。
6. 燃气安全知识：使用燃气时需要注意燃气的泄漏和燃烧安全。
如发
现燃气泄漏，应立即关闭燃气阀门，并通风空气。
使用燃气设备时，
应定期检查和维护，确保设备的安全运行。
此外，还需要注意燃气和
火源的距离、燃气管道的防腐蚀保护等方面的安全知识。
以上是燃气基础必学知识点的简要介绍，希望能对你有所帮助。
燃气应用第二章
图2-7 着火点与散热条件的关系
二、热力着火
着火点是发热曲线与散 热曲线的相切点，符合 以下关系：
将发热和散热方程代入 以上联立方程式，合并 以上两式解二次方程就 可得到相当于切点i的着 火温度：
展开成级数，将其大于 二次方的各项略去(误差 不超过l／100)可得可燃 混合物着火的条件
熄火距离 当其他条件给定时，点燃可燃混合物所
需的能量与电极间距d有关。当d小到无论多大的
火花能量都不能使可燃混合物点燃时，这个最小
距离就叫熄火距离dq。
图2-13 点火能与电极间 距的关系曲线
(a)Emin与dq；(b)法兰直径的影响
图2-14 最小点火能与天然气 及城市燃气的关系
第三节
火焰传播
热量总是大于散热量，化学反应就从稳定的、缓慢的氧化
反应转变成为不稳定、激烈的燃烧。i点称为着火点，相应 于该点的温度Ti称为着火温度或自燃温度。
二、热力着火
用升高压力的办法也能达到着火的目的。如果散热条件不 变，升高压力将使反应物浓度增加，因而使化学反应速度
加快。在图2-6中发热曲线L将向左上方移动。到L'位置时， 出现一个切点，就是着火点i。当压力继续升高时，产热就 永远大于散热(见L″)。
第二章
燃气燃烧的基本原理
第一节
燃气的着火
燃气的着火
燃气的燃烧是一种化学反应。在分子互相碰撞时，只有活化分 子才能破坏原来分子的结构，建立新的分子。这种超过分子平 均能量可使分子活化而发生反应的能量称为活化能。
有些化学反应的机理十分复杂，它们往往是通过链反应方式来 进行的。可燃气体的燃烧反应都是链反应。
用电火花进行点火时，先是由电火花加热可燃混合物而使 之局部着火，形成初始的火焰中心，随后初始火焰中心向 未着火的混合物传播，使其燃烧。初始火焰中心能否形成， 将取决于电极间隙内的混合物中燃气的浓度、压力、初始 温度、流动状态、混合物的性质以及电火花提供的能量等。
燃气燃烧与应用_知识点
第一章燃气的燃烧计算燃烧：气体燃料中的可燃成分（H2、 C m H n、CO 、 H2S 等）在一定条件下与氧发生激烈的氧化作用，并产生大量的热和光的物理化学反应过程称为燃烧。
燃烧必须具备的条件：比例混合、具备一定的能量、具备反应时间热值:1Nm3燃气完全燃烧所放出的热量称为该燃气的热值，单位是kJ/Nm3。
对于液化石油气也可用kJ/kg。
高热值是指1m3燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，而其中的水蒸气以凝结水状态排出时所放出的热量。
低热值是指1m3燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，但烟气中的水蒸气仍为蒸汽状态时所放出的热量。
一般焦炉煤气的低热值大约为16000—17000KJ/m3天然气的低热值是36000—46000 KJ/m3液化石油气的低热值是88000—120000KJ/m3按1KCAL=4.1868KJ 计算：焦炉煤气的低热值约为3800—4060KCal/m3天然气的低热值是8600—11000KCal/m3液化石油气的低热值是21000—286000KCal/m3热值的计算热值可以直接用热量计测定，也可以由各单一气体的热值根据混合法则按下式进行计算：理论空气需要量每立方米(或公斤)燃气按燃烧反应计量方程式完全燃烧所需的空气量，单位为m3/m3或m3/kg。
它是燃气完全燃烧所需的最小空气量。
过剩空气系数:实际供给的空气量v与理论空气需要量v0之比称为过剩空气系数。
α值的确定α值的大小取决于燃气燃烧方法及燃烧设备的运行工况。
工业设备α——1.05-1.20民用燃具α——1.30-1.80α值对热效率的影响α过大，炉膛温度降低，排烟热损失增加，热效率降低；α过小，燃料的化学热不能够充分发挥，热效率降低。
应该保证完全燃烧的条件下α接近于1.烟气量含有1m3干燃气的湿燃气完全燃烧后的产物运行时过剩空气系数的确定计算目的：在控制燃烧过程中，需要检测燃烧过程中的过剩空气系数，防止过剩空气变化而引起的燃烧效率与热效率的降低。
燃气燃烧与应用题库
燃气燃烧与应用题库2021最新试题1.燃烧热温度：在热平衡方程中，让TA=TG=0和=1，然后在绝热条件下冒烟气所能达到的温度，成为燃烧热量温度。
2.低热值：1nm3燃气完全燃烧后，其烟气被冷却至原始温度，但将烟气中的水蒸气视为蒸汽时释放的热量称为燃气低热值。
3、熄火距离：在电极间距从大往小减小过程中，当该间距小到无论多大的火花放电能量都不能使可燃混合物点燃时，这时的间距就叫熄火距离。
4.范围：在喷射轴上设置一个点，使X方向上该点的轴向速度的部分速度VX为喷射出口速度V2的5%，并且该点到喷嘴出口平面的相对垂直距离X1/D被定义为范围。
5.火焰传播浓度限值：火焰传播浓度的上下限范围，称为“火焰传播限值”，又称火灾爆炸限值。
6、大气式燃烧燃气在从管口喷出之前，首先混合一部分燃烧用氧化剂（即07.当气流接近燃烧器出口时，称为熄火点。
当气流接近燃烧器时，v=s，称为熄火点。
最后，当气流接近燃烧器时，它被称为熄火点8、燃气互换性：设某一燃具以a燃气为基准进行设计和调整，由于某种原因要以s燃气置换a燃气，如果燃烧器此时不加任何调整而能保证燃具正常工作，则表示s燃气可以置换a燃气，或称s燃气对a燃气而言具有“互换性”燃烧：气体燃料中的可燃成分在一定条件下与氧气发生剧烈反应并产生大量气体和光的物理和化学反应过程称为燃烧热量计温度：如果燃烧过程在绝热环境下进行，由燃气、空气带入的物理热量和燃气的化学热量全部用于加热烟气本身，则烟气所能达到的温度称为**理论燃烧温度：如果热平衡方程式中将由于化学不完全燃烧而损失的热量考虑在内，则所求得的烟气温度称为**支链反应：如果每条链中有两个或两个以上的活化中心，可以导致新链的反应，这称为支链反应。
如果每个链环只产生一个新的活化中心，那么这种链式反应称为**点火：由稳定氧化反应转化为不稳定氧化反应所引起的燃烧瞬间称为点火支链点火：在一定条件下，由于活化中心浓度的迅速增加，反应加速，使反应由稳定氧化反应转变为不稳定氧化反应，称为**热力着火：由于系统中热量的积聚，使温度急剧上升而引起的，称为**点火：当向可燃混合物中加入一个微小的热源时，靠近热源的一层混合物迅速加热并开始燃烧产生火焰，然后扩散到其他部位，逐渐点燃可燃混合物。
九年级化学第七单元《燃烧及其利用》知识点
九年级化学第七单元《燃烧及其利用》知识点
二、安全常识：
1、爆炸：可燃物在有限的空间内急速燃烧，气体体积迅速膨胀而引起爆炸。
一切可燃性气体(或者可燃性液体的蒸气或者可燃性粉尘)与空气(或氧气)的混合物遇明火均有可能发生爆炸。
2、8种安全标识
课题2 燃料和能量
一、化石燃料
1、三大化石燃料: 煤、石油、天然气(混合物、均为不可再生能源)
(1)煤：“工业的粮食”(主要含碳元素);
(2)石油：“工业的血液”(主要含碳、氢元素);
(3)天然气是气体矿物燃料：主要成分：甲烷
甲烷的化学式: CH4 最简单的有机物，相对分子质量最小的有机物。
煤和石油的综合利用略做了解。
二、沼气、可燃冰
1、沼气的主要成分：甲烷
甲烷物理性质:无色,无味的气体,密度比空气小,极难溶于水。
甲烷的可燃性: CH4+2O2点燃CO2+2H2O
燃烧现象：发出明亮的蓝色火焰，火焰上方罩的干冷烧杯
内壁有水雾出现，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体。
2、可燃冰：海底埋藏的甲烷的水合物，可能成为未来的新能源。
四、化学反应中的能量变化
1、放热反应：如所有的燃烧
2、吸热反应：如一般条件为“加热、高温”的反应。
民用燃气安全使用和防火知识
报警求助
在确保安全的前提下，及时报 警求助，等待专业人员处置。
自救互救
掌握基本的自救互救技能，如 用湿布捂住口鼻、匍匐前进等
，以减少吸入有害气体。
04 燃气安全宣传与教育
提高公众燃气安全意识
定期发布燃气安全使用指南
通过媒体、社区公告、网络等多种渠道发布燃气安全使用指南， 提醒公众注意燃气安全。
开展燃气安全知识讲座
03
使用燃气时应避免长时 间离开，以免发生意外 。
04
使用燃气时应遵循安全 操作规程，不要私自拆 卸、改装燃气设备。
燃气设备安装与维护
01
02
03
04
燃气设备的安装应由专业人员 进行，确保符合安全标准。
定期对燃气设备进行检查和维 护，确保设备正常运行。
发现燃气设备故障应及时维修 ，不要带病使用。
定期更换燃气设备配件，确保 设备安全可靠。
民用燃气安全使用和 防火知识
汇报人：可编辑
2024-01-06
目录
CONTENTS
• 燃气基础知识 • 燃气安全使用要点 • 燃气火灾预防与应对 • 燃气安全宣传与教育 • 燃气安全监管与责任
01 燃气基础知识
燃气的种类与特性
01
02
03
天然气
主要成分是甲烷，燃烧后 产生的二氧化碳和水蒸气 ，具有高热值、低污染的 优点。
燃气泄漏的预防与应急处理
定期检查燃气管道、阀门等设施是否 漏气，确保无漏气现象。
发生燃气泄漏时应迅速撤离现场，并 拨打119报警。
发现燃气泄漏应立即关闭燃气阀门， 开窗通风，严禁使用明火或开关电器 。
在专业人员指导下进行应急处理，切 勿盲目操作。
03 燃气火灾预防与应对
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第一章燃气的燃烧计算燃烧：气体燃料中的可燃成分（H2、 C m H n、CO 、 H2S 等）在一定条件下与氧发生激烈的氧化作用，并产生大量的热和光的物理化学反应过程称为燃烧。
燃烧必须具备的条件：比例混合、具备一定的能量、具备反应时间热值:1Nm3燃气完全燃烧所放出的热量称为该燃气的热值，单位是kJ/Nm3。
对于液化石油气也可用kJ/kg。
高热值是指1m3燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，而其中的水蒸气以凝结水状态排出时所放出的热量。
低热值是指1m3燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，但烟气中的水蒸气仍为蒸汽状态时所放出的热量。
一般焦炉煤气的低热值大约为16000—17000KJ/m3天然气的低热值是36000—46000 KJ/m3液化石油气的低热值是88000—120000KJ/m3按1KCAL=4.1868KJ 计算：焦炉煤气的低热值约为3800—4060KCal/m3天然气的低热值是8600—11000KCal/m3液化石油气的低热值是21000—286000KCal/m3热值的计算热值可以直接用热量计测定，也可以由各单一气体的热值根据混合法则按下式进行计算：理论空气需要量每立方米(或公斤)燃气按燃烧反应计量方程式完全燃烧所需的空气量，单位为m3/m3或m3/kg。
它是燃气完全燃烧所需的最小空气量。
过剩空气系数:实际供给的空气量v与理论空气需要量v0之比称为过剩空气系数。
α值的确定α值的大小取决于燃气燃烧方法及燃烧设备的运行工况。
工业设备α——1.05-1.20民用燃具α——1.30-1.80α值对热效率的影响α过大，炉膛温度降低，排烟热损失增加，热效率降低；α过小，燃料的化学热不能够充分发挥，热效率降低。
应该保证完全燃烧的条件下α接近于1.烟气量含有1m3干燃气的湿燃气完全燃烧后的产物运行时过剩空气系数的确定计算目的：在控制燃烧过程中，需要检测燃烧过程中的过剩空气系数，防止过剩空气变化而引起的燃烧效率与热效率的降低。
在检测燃气燃烧设备的烟气中的有害物质时，需要根据烟气样中氧含量或二氧化碳含量确定过剩空气系数，从而折算成过剩空气系数为1的有害物含量。
根据烟气中O2含量计算过剩空气系数O2′---烟气样中的氧的容积成分（2）根据烟气中CO2含量计算过剩空气系数2'2mCOaCO=CO2m——当＝1时，干燃烧产物中CO2含量，%；CO2′——实际干燃烧产物中CO2含量，%。
1.4个燃烧温度定义及计算公式热量计温度：一定比例的燃气和空气进入炉内燃烧，它们带入的热量包括两部分：其一是由燃气、空气带入的物理热量(燃气和空气的热焓)；其二是燃气的化学热量(热值)。
如果燃烧过程在绝热条件下进行，这两部分热量全部用于加热烟气本身，则烟气所能达到的温度称为热量计温度。
燃烧热量温度：如果不计参加燃烧反应的燃气和空气的物理热，即t a＝t g＝o，并假设a＝1．则所得的烟气温度称为燃烧热量温度。
理论燃烧温度：将由CO2HO2在高温下分解的热损失和发生不完全燃烧损失的热量考虑在内，则所求得的烟气温度称为理论燃烧温度t th实际燃烧温度：2.影响燃烧温度的因素热值：一般说来，理论燃烧温度随燃气低热值 H l的增大而增大.过剩空气系数：燃烧区的过剩空气系数太小时，由于燃烧不完全，不完全燃烧热损失增大，使理论燃烧温度降低。
若过剩空气系数太大，则增加了燃烧产物的数量，使燃烧温度也降低燃气和空气的初始温度：预热空气或燃气可加大空气和燃气的焓值，从而使理论燃烧温度提高。
3.烟气的焓与空气的焓烟气的焓：每标准立方米干燃气燃烧所生成的烟气在等压下从0℃加热到t℃所需的热量，单位为千焦每标准立方米。
空气的焓：每标准立方米干燃气燃烧所需的理论空气在等压下从0℃加热到t(℃)所需的热量，单位为千焦每标准立方米。
第一章思考题第一章课后例题必须会做。
燃气的热值、理论空气量、烟气量与燃气组分的关系，三类常用气体热值、理论空气量、烟气量的取值范围。
在工业与民用燃烧器设计时如何使用高低热值进行计算在燃烧器设计与燃烧设备运行管理中如何选择过剩空气系数运行中烟气中CO含量和过剩空气系数对设计与运行管理的指导作用燃烧温度的影响因素及其提高措施。
第二章燃气燃烧反应动力学'220.920.9aO=-链反应：不是由反应物一步就获得生成物，而是通过一系列的基元反应来进行的，直到反应物消耗殆尽或有外力使其终止。
链反应的分类：（a）直链反应（b）支链反应可燃气体的燃烧都属于支链反应稳定的氧化反应过程；任何可燃气体在一定条件下与氧接触，都要发生氧化反应。
如果氧化反应过程发生的热量等于散失的热量，或者活化中心浓度增加的数量正好补偿其销毁的数量，这个过程就称为稳定的氧化反应过程。
不稳定的氧化反应：如果氧化反应过程生成的热量大于散失的热量，或者活化中心浓度增加的数量大干其销毁的数量，这个过程就称为不稳定的氧化反应过程。
着火：由稳定的氧化反应转变为不稳定的氧化反应而引起燃烧的一瞬间。
支链着火：在一定条件下，由于活化中心浓度迅速增加而引起反应加速从而使反应由稳定的氧化反应转变为不稳定的氧化反应的过程，称为支链着火热力着火：一般工程上遇到的着火是由于系统小热量的积聚，使温度急剧上升而引起的、这种着火称为热力着火。
燃料开始燃烧的最低温度叫着火温度。
即燃料在充足空气供给下加热到某一温度，达到此温度后不再加热，燃料依靠自身的燃烧热继续燃烧(持续5min以上)，此温度即称为着火温度或着火点。
燃料的着火温度随燃料的种类、燃料的形态、燃烧时周围的环境而变，不是一个常数。
在常压（大气压）下液化石油气的着火温度为365—460℃天然气的着火温度为270—540℃人工燃气着火温度为270—605℃可燃混合物热力着火的影响因素环境温度压力可燃物与环境的传热系数成分（物性）1、点火：当微小热源放入可燃混合物小时，则贴近热源周围的一居混合物被迅速加热、并开始燃烧产生火焰．然后向系统其余冷的部分传播．使可燃混合物逐步着火燃烧、这种现象称为强制点火，简称点火。
点火的两个重要因素：着火火焰传播2.点火源：灼热固体颗粒、电热线圈、电火花、小火焰等。
4.电火花点火：把两个电极放在可燃混合物中，通过高压电打出火花释放出一定的能量，使可燃混合物点着，称为电火花点火。
电火花点火的两个阶段：初始火焰中心的形成火焰的传播最小点火能：当电极间隙内的可燃混合物的浓度、温度和压力一定时．苦耍形成初始的火焰中心，放电能量必须有一最小极值，能量低于此极值时不能形成初始火焰中心，这个必要的最小放电能员就是最小点火能量Enin。
熄火距离：当两个电极之间的距离小到无论多大的电火花能量都不能使可燃混什物点燃时，这个最小距离就叫熄火距离第二章思考题浓度、温度、压力对化学反应速度的影响什么是支链反应，支链反应对燃烧的影响为什么着火温度不是一个常数影响着火温度的因素有哪些常用燃气的最小点火能与熄火间距是多少第三章燃气燃烧的气流混合过程自由射流：当气流由管嘴或孔口喷射到充满静止介质的无限大空间时，形成的气流。
等温自由射流：周围介质的温度和密度与喷出气流相同。
4.层流射流的等浓度面边界1是射流边界边界2是射流核心区边界界面3：C g=C h；界面4：C g=C st；界面5：C g=C l；A：纯燃气B：处于着火浓度上限以外的燃气和空气混合物C：处于着火浓度范围以内的燃气和空气混合物，含有过剩燃气；D：处于着火浓度下限以外的燃气和空气混合物，含有过剩空气E：处于着火浓度下限以外的燃气和空气混合物5.层流扩散火焰长度当燃气成分一定时，层流扩散火焰的长度上主要取决于燃气的体积流量。
流量增大火焰长度增大出口速度一定时，喷嘴直径越大，火焰长度也越大喷嘴直径越大，火焰长度也越大。
流量一定时，则火焰长度与直径无关。
平行气流中的自由射流射流速度与外围平行气流速度的速度梯度射流的扩张角轴心速度的衰减射流核心区的长度2.平行气流中射流轴心速度的衰减绝对穿透深度h：在相交气流中，当射流轴线变得与主气流方向一致时，喷嘴出口平面到射流轴线之间的法向距离h定义为绝对穿透深度。
相对穿透深度：绝对穿透深度h与喷嘴直径之比，定义为相对穿透深度，即h/d。
射程：在射流轴线上定出一点，使该点的轴速度在x 方向上的分速度V x为出口速度V2的5%，以喷嘴平面至该点的相对法向距离X1/d，定义为射程。
多股射流与受限气流相交时的流动规律影响因素（1）主气流流动通道的相对半宽度B/2d；（2）射流喷嘴相对中心距s/d。
旋转射流：射流在从喷嘴中流出时，气流本身一面旋转，一面又向静止介质中扩散前，这就是旋转射流，简称旋流。
2.旋转射流的特点：旋转紊流运动、自由射流、和绕流3.产生方法（1）使全部气流或一部分气流切向进入（2）设置导流叶片（3）采用旋转的机械装置4.旋转射流的基本特性1）.增加切向分速度，径向分速度较直流射流时大；2）.径向和轴向上都建立了压力梯度。
强旋转射流内部形成回流区；3）.内外回流区的存在对着火稳定性有影响；4）.旋转射流的扩展角大；5）.射程小旋转射流的无因次特性——旋流数：旋流数s不仅反映了射流的旋转强弱，射流动力相似的相似准则。
思考题1、相对穿透深度与射程定义及其在气流混合过程中的物理意义。
2、燃气自由射流的特点与图形3、不同相交气流的流动规律4、旋转射流的特点与产生旋转射的方法、旋流数的计算；第四章燃气燃烧的火焰传播火焰面：未燃气体和已燃气体的分界面即为火焰锋面，亦称火焰前沿（前锋）。
常压条件下火焰前锋的厚度：10-2~10-1mm火焰传播速度：火焰前锋沿其法线方向朝新鲜混气传播的速度。
用 S n表示。
测定S n的实验方法的概述两种主要方法静力法：静力法是让火焰焰面在静止的可燃混合物中运动。
动力法：动力法则是让火焰焰面处于静止状态，而可燃混合物气流则以层流状态作相反方内运动。
管子法、本生火焰法影响火焰传播速度的因素1.混气成分的影响2.混气性质的影响导热系数增加，活化能减少或火焰温度增加时，火焰传播速度增大。
碳原子个数的影响3.温度的影响温度增加，火焰传播速度增加。
4.压力的影响压力对火焰传播速度的影响较小5.湿度和惰性气体的影响添加气有两面性（1）改变混合气的物理性质，如导热系数催化作用火焰传播浓度极限及其测定定义：能使火焰继续不断传播所必需的最低燃气浓度，称为火焰传播浓度下限(或低限)；能使火焰继续不断传播所必需的最高燃气浓度，称为火焰传播浓度上限(或高限)。
上限和下限之间就是火焰传播浓度极限范围，火焰传播浓度极限又称着火浓度极限、爆炸极限。
影响火馅传播浓度极限的因素1．燃气在纯氧中着火燃烧时，火焰传播浓度极限范围将扩大。
2．提高燃气—空气混合物温度，会使反应速度加快，火焰温度上升，从而使火焰传播浓度极限范围扩大。