燃料的燃烧过程
燃烧学 6液体燃料的燃烧
6液体燃料的燃烧6.1液体燃料的燃烧原理✧液体燃料的燃烧方式：主要为扩散燃烧✧液体燃料的燃烧过程：先蒸发气化为油蒸汽，进而进行均相燃烧。
（1、雾化2、蒸发3、掺混4、燃烧）✧液体燃料燃烧特点：1、扩散燃烧2、非均相燃烧✧液体燃料与气体燃料的不同点：液体燃料在与空气混合之前存在着蒸发气化过程✧液体燃料在在着火燃烧前发生蒸发与气化的特点，可将其燃烧分为，液面燃烧、灯芯燃烧、蒸发燃烧、雾化燃烧。
✧燃油雾化燃烧：油的雾化油滴的蒸发油滴的燃烧过程✧雾化燃烧：用雾化器将燃油分裂成许多微小而分散的油滴，以增加燃油单位质量的表面积，使其能和周围空间的氧化剂更好地进行混合，在空间达到迅速和完全的燃烧。
✧雾化的方法可分为机械式雾化和介质式雾化。
✧液体燃料雾化的目的（为什么用雾化、为什么说雾化过程是液体燃料燃烧的关键）：（P185）✧雾化性能及质量的评定主要指标：（P185）✧雾化过程的几个阶段：（P185）✧雾化角等概念（P186-P191好好看看）✧常用雾化方式及装置：①机械雾化、介质雾化、混合式雾化、组合式雾化。
②✧配风器的作用（任务）：P195✧配风原理及配风器应该满足的要求：P196-P197✧合理的稳焰技术：P203✧对于重油燃料，燃烧器应？P204✧加强液体燃料的燃烧方法：P201（1）加强雾化，减小油滴直径，选用合适的雾化器；（2）增加空气与油滴的相对速度。
相对速度越大，越有利于燃料和空气之间的扩散、混合，加强燃烧；（3）及时、适量供风及时供风，避免高温、缺氧造成燃料热分解；适量供风，提高燃烧效率。
（4）供风原则少量一次风送入火焰根部，在着火前与燃料混合，防止油在高温下热分解；保证后期混合，提高风速，使射流衰减变慢；在着火区制造适当的回流区，保证着火；燃烧中保证油雾与空气强烈混合，气流雾化角与油雾扩散角相适应。
燃料的燃烧过程及其教案
一、燃料的燃烧过程燃料的燃烧是指将燃料与氧气结合形成化学反应，产生能量的过程。
燃料燃烧时释放出的能量主要有热能、光能、声能、电能等。
燃料燃烧的化学反应式一般写成：燃料 + 氧气→ 二氧化碳 + 水 + 能量例如，甲烷在空气中燃烧时化学反应式为：CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + 能量其中，CH4表示甲烷，O2表示氧气，CO2表示二氧化碳，H2O表示水。
燃烧是一种氧化还原反应，燃料中的碳和氢元素在与氧结合时，发生氧化反应，释放出大量的热能。
而不同的燃料燃烧能够释放出的能量大小也不同。
二、教案1、教学目标：本课程旨在让学生了解燃料燃烧过程及其释放出的能量，并且能够掌握燃烧的基本原理。
2、教学重点：(1) 燃料燃烧的基本原理。
(2) 燃料在燃烧过程中所释放出的能量。
3、教学难点：(1) 燃料燃烧的详细反应过程。
(2) 如何使学生更好地理解燃料燃烧原理。
4、教学步骤：(1) 回顾前置知识：在进行本次教学之前，应先让学生了解化学反应的基本概念及化学反应式的书写方法。
(2) 燃料燃烧的基本原理：引导学生了解燃料燃烧是氧化还原反应的过程，通过样例来让学生掌握化学反应式的写法和读法，解释其所代表的化学反应的含义。
(3) 燃料在燃烧过程中所释放出的能量：教学示范如何进行热能、光能、电能等关于能量释放的观察和测量，让学生理解燃料燃烧所释放出的能量类型和能量的使用方式。
(4) 燃料燃烧的反应过程：掌握燃料燃烧反应的详细过程，通过图片、视频等多种方式进行视听教学，提高学生对本概念的理解和掌握能力。
(5) 反思总结：学生进行教师指导下的小组讨论，回顾并总结本次教学中的重点和难点。
教师根据学生反馈情况对学生进行评估，并对学生的知识点进行强化或补充。
5、课时安排：1~2课时，以板书、讲解、视频/图片播放等多种方式进行教学。
6、教学要素：学生到教室后，首先应检查所需的教材和文具是否齐备。
进入教学过程时，学生应认真听讲和参与课堂互动，提出自己的问题和看法，并根据自己的反思对本课程进行总结和评估。
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。
燃料的燃烧
燃料的燃烧燃料的燃烧是可燃成分与氧气{主要是助燃空气中的氧气}所进行的一种激烈的氧化反应。
燃烧三要素：可燃物、着火温度。
氧气。
燃料的燃烧可分为完全燃烧与不完全燃烧。
完全燃烧：燃烧中的可燃物和氧化进行了充分的燃烧反应，燃烧产物中已不存在可燃成分，成为完全燃烧。
不全然冷却：燃料经过冷却后在冷却产物中存有着易燃成分，称作不全然冷却，他又分成化学不全然冷却和机械不全然冷却两种情况。
化学不全然冷却：冷却中的易燃成分由于空气中严重不足或燃料与空气混合不好，而没获得充份反应的冷却，称作化学不全然冷却。
机械不全然冷却：燃料中部分易燃成分没出席冷却反应就损失的冷却过程，称作机械不全然冷却。
可燃成分发生不完全燃烧的发热量远低于完全燃烧的发热量，因此在加热操作中应尽量避免不完全燃烧。
理论空气需要量：冷却中的易燃成分全然冷却须要存有一定量的空气，这种空气量叫作理论空气需要量。
空气消耗系数：燃烧在实际燃烧过程中，为了实现燃料的完全燃烧，实际空气需要量必须大于理论空气需要量，该实际空气需要量与理论空气需要量的比值就叫做空气消耗系数，一般用n表示。
空气消耗系数的大小与燃料的种类、燃烧方式、燃烧装置结构及工况好坏等有直接关系。
在实际加热操作中，应在保证完全燃烧的基础上使n越接近1越好。
各种燃料的空气消耗系数经验数据如下：固体燃料：n=1.20~1.50液体燃料：n=1.15~1.25气体燃料：n=1.05~1.15蓄热式加热炉由于可以实现贫氧燃烧（氮的氧化少，需要空气少），理论空气需要量可以笑与常规燃烧的理论空气需要量，具体数值依不同燃烧和不同燃烧方式而有所不同。
蓄热式加热炉空气消耗系数和常规燃烧的基本相同，及实际空气空气量与理论空气需要量的比值，前者大于后者主要保证完全燃烧。
冷却温度：冷却产物所能够达至的温度叫做燃料的冷却温度，又叫作火焰温度。
在全然冷却状态下午热损失的冷却温度及理论冷却温度。
提升加热炉冷却温度的途径存有：（1）提高燃烧的发热量（2）实现燃烧的完全燃烧（3）降低炉体热损失（4）预热空气和燃料（5）尽量减少烟气量。
燃烧过程的理论基础
烟煤Vdaf=40%
650
烟煤Vdaf=30%
750
烟煤Vdaf=20%
840
贫煤Vdaf=14%
900
无烟煤Vdaf=4%
1000
挥发分越高的煤，着火温度越低，即越容易着火； 挥发分越低的煤，着火温度越高，越不容易着火。
着火热
一次风：现代大中容量锅炉广泛燃用煤粉，为了使煤粉气流被更快加热到煤粉颗粒的着火温度，总是不把煤粉燃烧所需的全部空气都与煤粉混合来输送煤粉，而只是用其中一部分来输送煤粉，这部分空气称为一次风。
只有粗煤粉在炉膛高温区才可能处于扩散。
其他区域为动力或过渡区，故提高炉膛温度可强化煤粉燃烧。
一次反应：式3-26；一次产物
燃烧机理：在碳粒的吸附表面进行的多相燃烧反应。
二次反应：式3-27；二次产物
碳粒的燃烧
02
不同温度下的碳粒燃烧过程：
图3-6 低于1200℃； 高于1200℃；
气流速度影响：
影响煤粉气流着火的因素
煤粉空气混合物经燃烧器喷入炉膛后，通过湍流扩散和回流，卷吸周围的高温烟气，同时又受到炉膛四壁及高温火焰的辐射，被迅速加热，热量达到一定温度后就开始着火。
1．燃料的性质 挥发分：含量低，煤粉气流的着火温度高，着火热增大，着火所需时间长，着火点离燃烧器喷口的距离也增大。 水分：水分大，着火热也随之增大，炉内温度水平降低，从而使煤粉气流卷吸的烟气温度以及火焰对煤粉汽流的辐射热也相应降低，对着火不利。 灰分：灰分在燃烧过程中不能放热还要吸热，灰分在着火和燃烧过程中使得炉内烟气温度降低，同样使煤粉气流的着火推迟，并进一步影响了着火的稳定性。 煤粉细度： 煤粉愈细，着火愈容易。（这是因为在同样的煤粉浓度下，煤粉愈细，进行燃烧反应的表面积就会越大，而煤粉本身的热阻却减小，在加热时，细煤粉的温升速度就比粗煤粉要快，这样就可以加快化学反应速度，更快地着火。）
燃烧的原理是什么
燃烧的原理是什么
燃烧的原理是指物质在氧气存在下，释放化学能量的过程。
燃烧通常涉及三个基本要素：燃料、氧气和燃烧温度。
燃料可以是固体、液体或气体，它与氧气发生反应，产生二氧化碳、水和能量。
燃烧的反应可以用简化的化学方程式表示：
燃料 + 氧气→ 二氧化碳 + 水 + 能量
在燃烧过程中，热能和光能被释放出来。
其中，热能是由于化学反应释放出的能量，导致气体和周围物质的温度升高。
光能则表现为火焰的亮度和颜色。
燃烧是一种氧化反应，也称为氧化燃烧。
燃料内部的化学键被氧气断裂，然后形成新的键以产生二氧化碳和水。
化学反应中，能量被吸收和释放。
在燃烧过程中，燃料的化学能转化为热能和光能。
燃料的燃烧需要满足三个条件：燃料、氧气和燃烧温度必须同时存在。
缺一不可。
燃烧过程可以是自然的，也可以通过外部提供燃烧物质和氧气来创造、控制。
燃烧在日常生活中具有广泛的应用，如烹饪、取暖、交通工具驱动等。
然而，燃烧也会产生烟雾、废气和温室气体等污染物。
因此，在燃烧过程中要采取控制措施，以减少对环境和健康的影响。
燃烧与能量转化
燃烧与能量转化燃烧是一种常见的物理现象，它通过化学反应使得物质与氧气反应产生热能和光能。
在这个过程中，化学能被转化为其他形式的能量，使得物体发生变化。
本文将探讨燃烧与能量转化的机理以及与之相关的应用。
一、燃烧的机理燃烧是氧化反应的一种，它需要燃料、氧气和足够高的温度才能发生。
在燃烧过程中，燃料与氧气发生反应，产生二氧化碳和水等产物，同时释放出大量能量。
这个过程可以通过下面的化学方程式来表示：燃料 + 氧气→ 产物 + 能量例如，以石油为燃料的燃烧反应可以用以下方程式表示：C8H18 + 12.5O2 → 8CO2 + 9H2O + 能量在这个反应中，石油的化学能被转化为产物和能量。
其中能量以热能和光能的形式释放出来。
二、能量的转化燃烧过程中能量的转化是一个复杂的过程，包括化学能转化为热能和光能。
化学能是指物质的分子结构中储存的能量，通过化学反应可以将这种能量释放出来。
而热能是由分子的热运动引起的，它可以传导、传递和辐射。
光能则是由带电粒子振荡产生的，可以传播的电磁波。
在燃烧的过程中，燃料的分子与氧气分子发生碰撞，使得化学键断裂并形成新的化学键。
在这个过程中，部分化学能被释放出来并转化为热能和光能。
热能的转移是通过分子的热运动实现的，而光能则是通过电子的跃迁产生的。
三、燃烧与能量转化的应用燃烧与能量转化在我们生活中有许多应用。
以下是一些常见的例子：1. 燃烧引擎：内燃机是一种将燃料燃烧产生的能量转化为机械能的装置。
在内燃机中，燃料与空气混合并点燃，产生热能推动活塞，进而驱动汽车或机械的运动。
2. 燃烧发电：火力发电厂使用煤炭、天然气或石油等燃料进行燃烧，产生蒸汽驱动涡轮发电机发电。
燃料的燃烧释放的热能转化为机械能，再转化为电能，最终供给我们的生活和工业用电。
3. 熔炼金属：燃烧炉用于熔炼金属。
在燃烧过程中，燃料的热能可以使金属达到熔点并变为液态，以便进一步加工和使用。
4. 星星的燃烧：恒星是由氢和氦等元素的燃烧过程维持的。
锅炉的工作原理
锅炉的工作原理引言概述：锅炉是一种将水加热转化为蒸汽或者热水的设备，广泛应用于工业、商业和家庭环境。
了解锅炉的工作原理对于正确使用和维护锅炉至关重要。
本文将详细介绍锅炉的工作原理，包括燃料燃烧、热能传递、水循环、蒸汽产生和蒸汽排放等五个部份。
一、燃料燃烧1.1 燃料供给：锅炉通常使用煤炭、天然气、石油或者生物质等作为燃料。
燃料通过供给系统进入锅炉燃烧室。
1.2 点火和燃烧控制：燃料在燃烧室内点火，同时通过燃烧控制系统调节燃料供给和空气进入，以保持适当的燃烧条件。
1.3 燃料燃烧过程：燃料在燃烧室内与空气混合燃烧，产生高温燃烧气体，释放出大量热能。
二、热能传递2.1 烟气传热：燃烧产生的烟气通过锅炉内的烟管或者烟道，与锅炉外壳内的水管或者水壁接触，传递热能给水。
2.2 辐射传热：燃烧室内的火焰和烟气通过辐射作用，将热能传递给锅炉内的水管或者水壁。
2.3 对流传热：烟气和水之间的对流传热是通过烟气和水之间的物质流动实现的，烟气中的热能转移到水中。
三、水循环3.1 上水系统：锅炉通过上水系统将水从水源中引入锅炉内，补充锅炉内的水量。
3.2 循环泵：循环泵将锅炉内的水经过加热后，通过水管系统回流到锅炉内，形成水循环。
3.3 冷却系统：冷却系统将锅炉内的水冷却，并排出冷却后的水，以保持水循环的稳定。
四、蒸汽产生4.1 饱和蒸汽：当水被加热到一定温度时，会产生饱和蒸汽，即水和蒸汽同时存在的状态。
4.2 过热蒸汽：通过进一步加热饱和蒸汽，可以使其温度超过饱和温度，产生过热蒸汽。
4.3 蒸汽质量控制：锅炉通过调节水的供给和热量的输入，控制蒸汽的温度和压力，确保蒸汽的质量和稳定性。
五、蒸汽排放5.1 排烟系统：锅炉燃烧产生的烟气通过排烟系统排出，以降低环境污染。
5.2 烟气净化：为了减少烟气中的污染物排放，锅炉通常配备烟气净化设备，如除尘器和脱硫装置。
5.3 热能回收：锅炉烟气中的热能可以通过烟气余热回收装置回收利用，提高能源利用效率。
《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℃
燃料油的燃烧过程分哪几个阶段
燃料油的燃烧过程分哪几个阶段？
油的燃烧过程一般也分为三个阶段，即加热蒸发阶段、扩散混合阶段和着火燃烧阶段。
1、加热蒸发阶段燃油经油喷嘴喷入炉膛后，接受高明温辐射及烟气回流加热，温度升高而逐渐蒸发。
为了增大蒸发强度，油要雾化成微细颗粒，以增大蒸发面积。
2、扩散混合阶段蒸发的油蒸气要在着火前与送入的空气混合，如果空气不在油气着火前与之混合，将给燃烧带来不利影响。
这就是通常所说的要有根部风。
所以，要求油在蒸发成气体之后，空气必须与之立即混合，否则，不仅延误着火，而且还会析出不易燃烧的炭黑粒子，使机械未完全燃烧热损失增大。
3、着火燃烧阶段油气与空气混合物形成可燃气体，并很快达到着火温度而点燃，由于油气主要是碳氢化合物，燃烧反应强烈，所以，能迅速地燃尽。
燃料与燃烧过程
燃烧环境对燃料消耗的影响
在高温、高压或特定气氛的燃烧环境中，燃料的消耗速率和效率可能会发生变 化。
燃料与燃烧的相互作用
燃料选择与燃烧装置设计
为了确保最佳的燃烧效果，需要根据燃料的特性来设计和优 化燃烧装置。
燃烧过程对燃料利用的指导
燃烧反应需要足够的温 度和氧气来引发和维持。
燃烧过程中，燃料中的 化学能被转化为热能和 光能。
燃烧反应的速率取决于 温度、压力、反应物的 浓度和化学键的特性。
燃烧的过程
预混合燃烧
动力燃烧
燃料与空气预先混合，然后进入燃烧 室进行燃烧。
燃料与空气在高温高压下快速混合并 进行燃烧。
扩散燃烧
燃料与空气在燃烧过程中混合，适用 于低速燃烧。
一氧化碳
不完全燃烧产生的有毒气体一氧 化碳，会降低血液的载氧能力， 导致人体出现头痛、恶心等症状， 严重时甚至可能导致窒息死亡。
温室气体排放
二氧化碳
燃料燃烧过程中释放的二氧化碳是导致全球气候变暖的主要温室气体之一，加剧 了温室效应，对全球环境和生态系统产生重大影响。
甲烷
燃料中的甲烷在燃烧过程中会释放到大气中，也是一种强效的温室气体，对全球 气候变暖产生影响。
能效提升
提高能源利用效率，减少能源浪费。例如，采用先进的热 力系统和设备、余热回收等技术，提高能源利用效率。
新型燃料的研发
替代燃料的研发
研发新型替代燃料，如生物质燃料、氢能等，以减少对传 统化石燃料的依赖。
燃料添加剂的研发
研发新型燃料添加剂，以提高燃料的燃烧性能和环保性能。 例如，研发能够降低氮氧化物排放的燃料添加剂。
燃料与燃烧过程
液体燃料的燃烧
（b）转杯式机械雾化喷嘴
如图5-38所示，油通过空心轴进入一个高速旋 转(3000~6000转/分)的旋转杯的内壁。在离心力的 作用下，油从旋转杯的四周甩出。由于甩出速度 很高，使油雾化。在旋转杯四周还有一股由一次 风机鼓进的高速气流，同时促进雾化。
（c）蒸汽雾化喷嘴 蒸汽雾化喷嘴可分为纯蒸汽雾化喷嘴和蒸汽机
机械能 动能
航空燃气轮机燃烧室
工作特点：
1、进口气流速度高，组织燃烧困难。 2、燃烧室容积小，且要求在短时间内发出大量的热 3、出口气流温度受到限制 4、要求工作范围宽
航空燃气轮机燃烧室
要求：
1、点火可靠 点火高度：8~9km，补氧后：12~13km
2、燃烧稳定 不熄火 不产生破坏性的振荡燃烧
三、液体的雾化
雾化液体燃料的原因 – 增加液滴进行反应的比表面积，增强与氧气的混合，强化 液体燃料燃烧。 雾化定义 – 靠外界作用将连续的液流破碎成雾状的油液滴群的过程。 雾化过程及机理 – 介质雾化：空气、蒸汽以一定的压力，高速冲击油流，使 其雾化。 – 机械雾化：油流高速旋转，脉动而破裂，同时与介质作用， 加强雾化。
④ 加强后期混合——利于残余的 难燃组分的燃尽
雾化喷嘴 调风器
两种燃烧的火焰类型
雾化燃烧：先雾化，然后在空间中一边 气化，一边燃烧。火焰与气体燃烧的扩 散火焰相似
气化燃烧：先气化，再 燃烧。火焰与气体燃烧 的预混火焰相似
典型液体燃料燃烧装置
航空燃气（涡）轮（发动）机
航空燃气（涡）轮（发动）机
（3）使雾化的液滴尽量细。达到迅速蒸发和扩散混合，避 免高温缺氧区的扩大。
4.2 单个液滴燃烧模型
单个液滴的燃烧模型,假设： 液滴为均匀对称球体; 液滴随风飘动,与空气间无相对
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。
燃料油的燃烧
燃料油的燃烧1燃料油的汽化温度比其着火温度低得多，燃烧时它只能在蒸发成油蒸气的状态下再着火燃烧。
因此燃料油燃烧的原理几乎与燃料气完全相同，所不同的只是在燃烧前要先行汽化而已。
当然无需等燃料油全部汽化后才开始燃烧，一般是燃料油从表面首先开始蒸发，燕发后的油蒸气和空气中的氧相互扩散，油蒸气遇到氧后燃烧，所以蒸发、扩散与燃烧三个过程是同时进行的。
但是油蒸气和氧之间的扩散速度远远小于燃烧的化学反应速度，因此决定燃烧过程快慢的是扩散的速度。
所以这种燃烧属于“扩散燃烧”。
如果能设法增加蒸发和扩散速度，就可以提高燃烧速度，强化燃烧。
增加燃料油的总表面积，就可以增加蒸发和扩散速度，从而提高燃烧速度，强化燃烧。
人们曾采取过许多扩大燃料油总表面积的方法，例如将油泼在杂乱堆集的耐火砖块上燃烧;采用滴油器燃烧等。
直到十八世纪末才出现了雾化燃烧方法，即用雾化器(油喷嘴)将燃料油雾化成大小只有几十至几百微米的雾状细滴。
在空气的包围下，每个雾滴表面都可以形成燃烧面。
燃料油经油喷嘴雾化后进人燃烧道和炉内。
最初，细小的油滴相对于空气以较快的速度向前运动。
经过极短距离后，被空气所阻滞，很快就和空气流的速度接近，相对速度接近于零。
所以可用单独在静止气流中的油滴燃烧模型来了解油滴在燃烧道及炉内燃烧的基本规律。
设有一直径为d0的油滴随空气飘动，油滴与空气之间没有相对运动，则这个油滴燃烧过程的物理模型可描述如下:油滴的周围有一个扩散火焰锋面(如图7-7所示)，油滴外表面与火焰锋面之间是蒸发的油蒸气，其浓度在靠近油滴表面处最大，沿火焰锋面方向逐渐降低，在火焰锋面上浓度为零。
火焰锋面之外是空气，空气中的氧不断向火焰锋面扩散过来，形成一个氧浓度梯度，在火焰锋面上氧浓度为零。
火焰锋面上的温度最高，忽略辐射散热，其温度就是理论燃烧温度。
火焰锋面发出的热量同时向内外两侧传导(辐射和对流传热一般可忽略)。
向内传导的热量传到油滴表面后把油滴加热，使油蒸发汽化。
柴油机燃烧过程的四个阶段
柴油机燃烧过程的四个阶段
柴油机燃烧过程的四个阶段分别是：
1. 混合气体层形成阶段：此阶段开始于油泵将燃料由燃油喷射器内部喷射出来，并与空气混合，形成一层均匀的混合气体层。
2. 着火阶段：着火后，燃料燃烧前的瞬间，发动机内产生的温度达到点火温度，燃烧反应开始，燃料开始燃烧。
3. 燃烧阶段：燃烧过程中，燃料与空气的混合物在活塞的作用下，逐渐燃烧，伴随着热量的释放，从而产生工作动能。
4. 排气阶段：燃烧完毕后，活塞上行运动，将燃烧后的空气排出发动机，结束一次燃烧循环。
第十部分固体燃料的燃烧
3、焦炭在大部分挥发分燃烧后 才着火，温度达到1200度，出现 蓝火焰，是CO燃烧。仍有少量挥 发分析出，二至几乎同时燃尽。 由于焦炭发热量很高，故在煤燃 烧中起决定性作用。
特点：1、由于具有连续点火源，燃烧稳定；2、空气一般分两次 送入，煤层下送入80％以上，称一次风；炉膛送入20％左右，二次 风；3、煤层运动缓慢，燃烧强度低，燃烧效率不高。
2020/3/20
河北工业大学能源与环境学院
20
下饲加煤层燃
2020/3/20
河北工业大学能源与环境学院
21
前饲给煤层燃
2020/3/20
B
燃尽时间与碳粒直径的平方成正比，服从颗粒直径燃烧平方规律
2020/3/20
河北工业大学能源与环境学院
10
对于直径d0的碳粒和油滴，从试验结果可以看出，碳 粒的燃尽时间比油滴长。
2020/3/20
河北工业大学能源与环境学院
11
第三节碳粒的着火与熄火
Q f Qs dQ f dQs dT dT
3、T0=T02时，二者切于F，熄火 临界点，位于低温动力区。
特点：1、煤粉在炉膛内随气流快速运动，逗留时间很短，因此要求细粉； 2、多次送风，一次风输送煤粉，二次风助燃；3、可燃用劣质煤，燃烧效率高， 多用于大型锅炉；4、飞灰严重，结渣严重，磨损严重。
2020/3/20
河北工业大学能源与环境学院
25
煤粉锅炉
数值模拟
2020/3/20
河北工业大学能源与环境学院
8
四、碳燃烧的二次反应
燃烧的基本原理
燃烧的基本原理
燃烧是一种化学反应，是指物质与氧气发生剧烈的氧化过程，产生火焰、热、光等现象。
燃烧基本原理是基于氧气和燃料之间的化学反应。
燃料通常是有机物，如木材、煤炭、石油等，它们由碳和氢等元素组成。
当燃料与氧气接触并达到一定温度时，燃料中的碳和氢会与氧气结合，形成二氧化碳和水蒸气。
燃烧反应的基本方程式如下：
燃料 + 氧气→ 二氧化碳 + 水蒸气 + 热 energy
例如，当木材燃烧时，木材中的碳和氢与空气中的氧气反应，生成二氧化碳和水蒸气。
释放出的热能使周围物质温度升高，最终形成火焰。
燃烧所需的三个要素是氧气、可燃物和足够的热量。
缺少其中任何一个要素都无法发生燃烧。
当燃料接触到氧气后，通过加入足够的热量（点火源），燃料开始燃烧，此过程称为点火。
一旦燃烧点燃，可以自行进行，燃料会持续地与氧气反应，产生火焰和热量。
总之，燃烧是一种化学反应，通过燃料和氧气的氧化反应来释放能量。
这是一个自持续的反应，只要有足够的燃料和氧气，并提供适当的热量，它就会持续进行下去。
- 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)。
气体燃料的燃烧过程
工业炉窑所用的气体燃料主要是高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气、天然气、发生炉煤气及其中两种或几种的混合燃料。
在各种燃料中，气体燃料的燃烧过程最容易控制，也是最容易实现自动调节，此外，气体燃料可以进行高温预热，因此可以用低热值燃料来获得较高的燃烧温度，有利于节能降耗。
蓄热式高温空气燃烧技术最初的作用就是可以对低热值燃料进行高温预热，提高其燃烧温度，实现低热值燃料例如高炉煤气的稳定燃烧。
气体燃烧中，可燃性成分有CO、H2、CH 4、碳氢化合物等，不可燃烧气体成分有CO2 、N2、和少量的Q2。
除此之外，在气体燃烧中还含有少量水蒸气、焦油蒸气、S及粉尘等固体微粒。
工业炉使用的气体燃料很多，主要使用的气体燃料是煤气，气体燃料的燃烧是一组复杂的物理与化学过程的综合，整个燃烧过程可以视为煤气与空气的混合、煤气与空气混合气体的着火、完成燃烧反应三个阶段，他们是在极短的时间内完成的。
1.1煤气与空气的混合
要实现煤气中可燃成分的氧化成分反应，必须是可燃物质的分子能和空气中氧分子接触，亦即使煤气和空气均匀混合，煤气与空气的混合是一种物理扩散现象。
在工业炉上煤气与空气分别进入燃烧室的情况下，决定煤气燃烧速度与火焰长度的主要因素是煤气与空气的混合速度。
要强化燃烧过程必须改善混合的条件，提高混合的速度。
改善混合条件的途径是：使煤气与空气流形成一定的交角，高山气流的速度，缩小气流的直径。
煤气与空气的混合在蓄热式高温燃烧技术应用设计中尤为重要。
1.2混合后的可燃气体的加热和着火
将煤气与空气混合后加热到着火温度，着火靠点火来完成。
在正常燃烧时，主要依靠前面燃烧着的燃料把热量传递给后继的混合物，使后继的混合物达到着火温度，这一过程的快慢称为“火焰传播速度”，若燃料从烧嘴喷出的速度大于火焰传播速度时，会产生灭火现象，反之喷出速度小于火焰传播速度是会发生回火现象。
因为煤气与空气已预热到高温，混合后的可燃气体的加热和着火在蓄热式高温空气燃烧技术应用已不是主要问题。
1.3完成燃烧化学反应
煤气与空气混合物着火后，产生机理的氧化反应这就是燃烧。
燃烧反应的速度与反应物质的温度有关，温度越高反应速度越快。
蓄热式高温空气燃烧技术的燃烧化学反应极其快速。
上述三个阶段，对整个燃烧影响最直接是煤气与空气的混合过程，要提高燃烧强度，必须很好地控制混合过程。
1.4气体燃烧的燃烧方式
气体燃烧的燃烧分为有焰燃烧和无焰燃烧。
有焰燃烧使燃料与空气预先不混合，独自进入炉内边混合边燃烧，混合与燃烧同时进行。
无焰燃烧使燃料与空气预先混合，进入炉内即着火燃烧，由于燃
烧速度快，碳氢化合物来不及分解，看不到明亮的火焰。
蓄热式高温空气燃烧技术主要是有焰燃烧，但其燃烧边界可以充分扩展至整个空间，形成空间燃烧。
2.1液体燃料的燃烧
在工业炉上使用的液体燃料主要是重油，重油从广义来说，是原油加工后各种残渣油的总称，他主要可燃元素是C和H，他们占重油可燃成分的95%以上，一般来说，重油的粘度越大，含C量越高，含H量越低。
重油的着火点为500~600℃。
一般液体燃料燃烧的全过程包括以下几个阶段：雾化——受热——蒸发——热解与裂化——与空气混合成可燃的气体混合物——着火与燃烧。
稳定和强化重油燃烧的方式主要有：改善雾化质量；供给适量的空气，强化空气与油雾的混合；保证点或区域和燃烧室的高温。
目前蓄热式加热炉较少使用液体燃烧，主要在小型室式加热炉上应用。
2.2固体燃料的燃烧
固体燃料的燃烧方式主要有层状燃烧法、粉煤喷流燃烧法、旋风燃烧法、沸腾燃烧法四种。
目前蓄热式加热炉很少使用固体燃料，需改善蓄热式结构，增加除尘装置。