化学链燃烧.ppt
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2 化学链燃烧之载氧体
热处理 干燥
溶胶
湿凝胶
湿凝胶
湿凝胶
陈 化 、 成 型
载氧体制备方法
载氧体 制备方 法 优点 缺点
机械混 合法
浸渍法 冷冻成 粒法
过程条件易控制， 目标产物产率高； 便于大规模生产
制备简单 组份混合程度好； 载氧体球形度好
组分混合均匀性差；产 品粒度分布不均； 易团聚，成本高
活性组分含量低； 活性组分分布不均匀 过程工艺复杂，成本高 醇盐价格昂贵；溶胶凝 胶制备过程时间长；凝 胶干燥中易出现气孔
1 mol CO2 2 mol H2O 1 mol CH4 还原反应器 530℃ 9.52 mol Air
4 mol NiO
氧化反应器 1200℃
G （a）CH4直接燃烧过程
4 mol Ni （b）化学链燃烧过程
化学链燃烧中载氧体把热量从空气反应器传递 到燃料反应器，与吸热反应有机结合的能量释放 方式，减小了燃料化学能转化为物理能过程的可 用能损失，实现了能量品位的梯级利用，提高能 量利用效率。
气稀释，因此CO2浓度很高 分离时只需要将H2O冷凝去除， 即可分离回收CO2， 不需要额外的CO2分离装置，降 低系统能耗及成本，提高系统效 率
化学链燃烧的优势
优势2—能量梯级循环利用
1 mol CH4 9.52 mol Air 1200℃ 燃烧室 1 mol CO2 2 mol H2O 7.52 mol N2 1200℃
载氧体的分类
分类 Cu基 CuO Cu2O Cu2O Cu Ni基 Mn基 Mn2O3 Mn3O4 MnO Fe基 Fe2O3 Fe3O4 FeO FeO Fe3O4 Fe Co基 Co3O4 CoO CoO Co Ca基
氧化态
NiO
溶胶
湿凝胶
湿凝胶
湿凝胶
陈 化 、 成 型
载氧体制备方法
载氧体 制备方 法 优点 缺点
机械混 合法
浸渍法 冷冻成 粒法
过程条件易控制， 目标产物产率高； 便于大规模生产
制备简单 组份混合程度好； 载氧体球形度好
组分混合均匀性差；产 品粒度分布不均； 易团聚，成本高
活性组分含量低； 活性组分分布不均匀 过程工艺复杂，成本高 醇盐价格昂贵；溶胶凝 胶制备过程时间长；凝 胶干燥中易出现气孔
1 mol CO2 2 mol H2O 1 mol CH4 还原反应器 530℃ 9.52 mol Air
4 mol NiO
氧化反应器 1200℃
G （a）CH4直接燃烧过程
4 mol Ni （b）化学链燃烧过程
化学链燃烧中载氧体把热量从空气反应器传递 到燃料反应器，与吸热反应有机结合的能量释放 方式，减小了燃料化学能转化为物理能过程的可 用能损失，实现了能量品位的梯级利用，提高能 量利用效率。
气稀释，因此CO2浓度很高 分离时只需要将H2O冷凝去除， 即可分离回收CO2， 不需要额外的CO2分离装置，降 低系统能耗及成本，提高系统效 率
化学链燃烧的优势
优势2—能量梯级循环利用
1 mol CH4 9.52 mol Air 1200℃ 燃烧室 1 mol CO2 2 mol H2O 7.52 mol N2 1200℃
载氧体的分类
分类 Cu基 CuO Cu2O Cu2O Cu Ni基 Mn基 Mn2O3 Mn3O4 MnO Fe基 Fe2O3 Fe3O4 FeO FeO Fe3O4 Fe Co基 Co3O4 CoO CoO Co Ca基
氧化态
NiO
链锁反应着火理论.ppt
表达式。
如果保持系统温度不变而升高系统压力，P点则
向上垂直移动。这时因氢氧混合气体压力较高，分
子浓度的增大，减少了活化中心与器壁的碰撞机会，
但自由基在扩散过程中，与气体内部大量稳定分子
碰撞而消耗掉自己的能量，自由基结合成稳定分子，
因此自由基主要消毁在气相中。而且，随着压力的
提高，这种机会越来越多，链的中断速度亦就越来
fn gn
W1
(
f
（3-28）
g )n
火极限的影响
令φ=(f-g)，上式可写为：
dn dt
W1
n
设t=0时，n=0，积分上式得：
（3-29）
第四节 链锁反 应着火理论
n W1 (et 1) /
（3-30）
如果用a表示在链传递过程中一个自由基参加反
应生成最终产物分子数(如氢氧反应链传递过程中，
W产
afW1
(et 1 )
(e afW1 t
1)
afW1
(
1 e
t
1)
（3-32）
因为t→∞时，1/exp(│φ│t)→0，所以
W产
afW1
const
W0
（3-33）
第四节 链锁反 应着火理论
一、链锁反应的过 程与分类 二、链锁反应着火
条件分析*
三、链锁反应对着 火极限的影响
这说明，在<0的情况下，自由基数目不能积累，
越大(见图3-11)，因而当压力增大到某一数值时，
自由基消毁速度W3可能大于链传递过程中因链分支
而产生的自由基增长速度W2（即f-g<0），这时就出
现链锁自燃的着火第二个极限。于是系统由
第四节 链锁反 应着火理论
常见的化学反应——燃烧PPT课件3 沪教版
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爆炸：可燃物在有限的空间 里发生剧烈地燃烧，就会在 短时间内聚积大量的热，使 气体的体积膨胀而引起爆炸。
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你了解爆炸吗？
并非所有的爆炸都是化学变化， 如气球爆炸、自行车轮胎爆炸等， 都属于物理变化。
注意：除火药外，可燃性的气体或粉尘在空气中达到 一定的浓度时，遇火也会发生爆炸。如：H2、CO等。
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Thyoaunk
End
结束
。2. 一份耕耘，份收获，努力越大，收获越多，奋斗!奋斗!奋斗!3. 让我们将事前的忧虑，换为事前的思考和计划吧！4. 世界上那些最容易的事情中，拖延时间最不费力5. 不管现在有多么艰辛，我们也要做个生活的舞者。6. 奋斗是万物之父。— —陶行知7. 上帝制造人类的时候就把我们制造成不完美的人，我们一辈子努力的过程就是使自己变得更加完美的过程，我们的一切美德都来自于克服自身缺点的奋斗。8. 不要被任何人打乱自己的脚步，因为没有谁会像你一样清楚 和在乎自己的梦想。9. 时间不在于你拥有多少，只在于你怎样使用10. 水只有碰到石头才能碰出浪花。11. 嘲讽是一种力量，消极的力量。赞扬也是一种力量，但却是积极的力量。12. 在我们成长的路上也会遇到一些挫折，一些困 难，那韩智华就是我们的榜样，永不认输，因为我知道挫折过后是一片晴朗的天空，瞧，成功就在挫折背后向我们招手，成功就是在努力的路上，“成功就在努力的路上”！让我们记住这句话，向美好的明天走去。13. 销售世界上 第一号的产品——不是汽车，而是自己。在你成功地把自己推销给别人之前，你必须百分之百的把自己推销给自己。14. 不要匆忙的走过一天又一天，以至于忘记自己从哪里来，要到哪里去。生命不是一场速度赛跑，她不是以数量 而是以质量来计算，知道你停止努力的那一刻，什么也没有真正结束。15. 也许终点只有绝望和失败，但这绝不是停止前行的理由。16. 有事者，事竟成；破釜沉舟，百二秦关终归楚；苦心人，天不负；卧薪尝胆，三千越甲可吞吴。 17. 我颠覆了整个世界。只为了摆正你的倒影18. 好的想法是十分钱一打，真正无价的是能够实现这些想法的人。19. 伤痕是士兵一生的荣耀。20. 只有一条路不能选择——那就是放弃的路；只有一条路不能拒绝——那就是成长的路。 21. 多对自己说“我能行，我一定可以”，只有这样才不会被“不可能”束缚，才能不断超越自我。22. 人生本来就充满未知，一切被安排好反而无味——坚信朝着目标，一步一步地奋斗，就会迈向美好的未来。23. 回避现实的人， 未来将更不理想。24. 空想会想出很多绝妙的主意，但却办不成任何事情。25. 无论什么思想，都不是靠它本身去征服人心，而是靠它的力量；不论靠思想的内容，而是靠那些在历史上某些时期放射出来的生命的光辉。——罗曼·罗 兰《约翰·克利斯朵夫》26. 上帝助自助者。27. 你的爸妈正在为你奋斗，这就是你要努力的理由。28. 有很多人都说：平平淡淡就福，没有努力去拼博，又如何将你的人生保持平淡?又何来幸福?29. 当事情已经发生，不要抱怨，不 要沮丧，笑一笑吧，一切都会过去的。30. 外在压力增加时，就应增强内在的动力。31. 我们每个人都应微笑面对人生，没有了怨言，也就不会有哀愁。一个人有了希望，就会对生活充满信心，只要你用美好的心灵看世界，总是以 乐观的精神面对人生。32. 勇敢的人。——托尔斯泰《袭击》33. 昨天下了雨，今天刮了风，明天太阳就出来了。34. 是的，成功不在于结果，更重要的是过程，只要你努力过，拼搏过，也许结果不一定是最好的那也走过了精彩的过 程，至少，你不会为此而后悔。35. 每一天的努力，以后只有美好的未来。每一天的坚持，换来的是明天的辉煌。36. 青年最要紧的精神，是要与命运奋斗。——恽代英37. 高峰只对攀登它而不是仰望它的人来说才有真正意义。38. 志不可立无可成之事。如无舵之舟，无衔之马，飘荡奔逸，何所底乎？--王守仁39. 拿望远镜看别人，拿放大镜看自己。40. 顽强的毅力可以征服世界上任何一座高峰。——狄更斯41. 士人第一要有志，第二要有识，第三要有恒。— —曾国42. 在我们能掌控和拼搏的时间里，去提升我们生命的质量。43. 我们不是等待未来，我们是创造未来，加油，努力奋斗。44. 人生如画，一笔一足迹，一步一脚印，有的绚丽辉煌，有的却平淡无奇。45. 脚跟立定以后，你必 须拿你的力量和技能，自己奋斗。——萧伯纳46. 一个能从别人的观念来看事情，能了解别人心灵活动的人，永远不必为自己的前途担心。
爆炸：可燃物在有限的空间 里发生剧烈地燃烧，就会在 短时间内聚积大量的热，使 气体的体积膨胀而引起爆炸。
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你了解爆炸吗？
并非所有的爆炸都是化学变化， 如气球爆炸、自行车轮胎爆炸等， 都属于物理变化。
注意：除火药外，可燃性的气体或粉尘在空气中达到 一定的浓度时，遇火也会发生爆炸。如：H2、CO等。
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Thyoaunk
End
结束
。2. 一份耕耘，份收获，努力越大，收获越多，奋斗!奋斗!奋斗!3. 让我们将事前的忧虑，换为事前的思考和计划吧！4. 世界上那些最容易的事情中，拖延时间最不费力5. 不管现在有多么艰辛，我们也要做个生活的舞者。6. 奋斗是万物之父。— —陶行知7. 上帝制造人类的时候就把我们制造成不完美的人，我们一辈子努力的过程就是使自己变得更加完美的过程，我们的一切美德都来自于克服自身缺点的奋斗。8. 不要被任何人打乱自己的脚步，因为没有谁会像你一样清楚 和在乎自己的梦想。9. 时间不在于你拥有多少，只在于你怎样使用10. 水只有碰到石头才能碰出浪花。11. 嘲讽是一种力量，消极的力量。赞扬也是一种力量，但却是积极的力量。12. 在我们成长的路上也会遇到一些挫折，一些困 难，那韩智华就是我们的榜样，永不认输，因为我知道挫折过后是一片晴朗的天空，瞧，成功就在挫折背后向我们招手，成功就是在努力的路上，“成功就在努力的路上”！让我们记住这句话，向美好的明天走去。13. 销售世界上 第一号的产品——不是汽车，而是自己。在你成功地把自己推销给别人之前，你必须百分之百的把自己推销给自己。14. 不要匆忙的走过一天又一天，以至于忘记自己从哪里来，要到哪里去。生命不是一场速度赛跑，她不是以数量 而是以质量来计算，知道你停止努力的那一刻，什么也没有真正结束。15. 也许终点只有绝望和失败，但这绝不是停止前行的理由。16. 有事者，事竟成；破釜沉舟，百二秦关终归楚；苦心人，天不负；卧薪尝胆，三千越甲可吞吴。 17. 我颠覆了整个世界。只为了摆正你的倒影18. 好的想法是十分钱一打，真正无价的是能够实现这些想法的人。19. 伤痕是士兵一生的荣耀。20. 只有一条路不能选择——那就是放弃的路；只有一条路不能拒绝——那就是成长的路。 21. 多对自己说“我能行，我一定可以”，只有这样才不会被“不可能”束缚，才能不断超越自我。22. 人生本来就充满未知，一切被安排好反而无味——坚信朝着目标，一步一步地奋斗，就会迈向美好的未来。23. 回避现实的人， 未来将更不理想。24. 空想会想出很多绝妙的主意，但却办不成任何事情。25. 无论什么思想，都不是靠它本身去征服人心，而是靠它的力量；不论靠思想的内容，而是靠那些在历史上某些时期放射出来的生命的光辉。——罗曼·罗 兰《约翰·克利斯朵夫》26. 上帝助自助者。27. 你的爸妈正在为你奋斗，这就是你要努力的理由。28. 有很多人都说：平平淡淡就福，没有努力去拼博，又如何将你的人生保持平淡?又何来幸福?29. 当事情已经发生，不要抱怨，不 要沮丧，笑一笑吧，一切都会过去的。30. 外在压力增加时，就应增强内在的动力。31. 我们每个人都应微笑面对人生，没有了怨言，也就不会有哀愁。一个人有了希望，就会对生活充满信心，只要你用美好的心灵看世界，总是以 乐观的精神面对人生。32. 勇敢的人。——托尔斯泰《袭击》33. 昨天下了雨，今天刮了风，明天太阳就出来了。34. 是的，成功不在于结果，更重要的是过程，只要你努力过，拼搏过，也许结果不一定是最好的那也走过了精彩的过 程，至少，你不会为此而后悔。35. 每一天的努力，以后只有美好的未来。每一天的坚持，换来的是明天的辉煌。36. 青年最要紧的精神，是要与命运奋斗。——恽代英37. 高峰只对攀登它而不是仰望它的人来说才有真正意义。38. 志不可立无可成之事。如无舵之舟，无衔之马，飘荡奔逸，何所底乎？--王守仁39. 拿望远镜看别人，拿放大镜看自己。40. 顽强的毅力可以征服世界上任何一座高峰。——狄更斯41. 士人第一要有志，第二要有识，第三要有恒。— —曾国42. 在我们能掌控和拼搏的时间里，去提升我们生命的质量。43. 我们不是等待未来，我们是创造未来，加油，努力奋斗。44. 人生如画，一笔一足迹，一步一脚印，有的绚丽辉煌，有的却平淡无奇。45. 脚跟立定以后，你必 须拿你的力量和技能，自己奋斗。——萧伯纳46. 一个能从别人的观念来看事情，能了解别人心灵活动的人，永远不必为自己的前途担心。
《燃烧基础知识》课件
持燃烧。
燃烧的效率
燃烧效率的定义
燃烧效率是指燃烧过程中有效能量与总能量之比，通常以百分比表 示。
影响因素
燃烧效率受到多种因素的影响，包括燃料类型、燃烧条件、空气供 应和燃烧设备的设计等。
提高燃烧效率的方法
通过优化燃料和空气的混合比例、改善燃烧设备的热工况、采用催化 燃烧等技术可以提高燃烧效率，降低能源浪费和污染物排放。
燃烧的安全措施
控制可燃物浓度
01
在工业生产中，控制可燃物的浓度在安全范围内，避免达到爆
炸极限。
通风与排气
02
保持工作场所的通风良好，及时排除可燃气体和粉尘，防止浓
度积累。
防火分隔与消防设施
03
设置防火分隔，配备消防设施，如灭火器、消防栓等，并定期
检查其有效性。
燃烧的安全事故处理
紧急疏散
一旦发生燃烧事故，应立 即启动紧急疏散程序，迅 速撤离现场人员至安全区 域。
燃烧反应缓慢，通常不会发出可见火焰， 而是以热辐射形式释放出热量的现象。
燃烧的过程
引燃阶段
在引燃阶段，可燃物质与点火源 接触并开始燃烧。此阶段需要足 够的点火能量和可燃物质的存在
。
燃烧阶段
在燃烧阶段，燃料与氧气发生化学 反应，释放出大量的热量和气体。 此阶段是燃烧过程中的主要阶段。
熄灭阶段
在熄灭阶段，燃料被完全消耗或氧 气耗尽，燃烧反应停止。此阶段释 放的热量和气体逐渐减少。
燃烧的物理特性
要点一
总结词
燃烧的物理特性包括火焰的形成和传播、热辐射和燃烧产 物的状态变化。
要点二
详细描述
在燃烧过程中，可燃物与氧化剂反应产生火焰。火焰的形 成和传播与可燃物的物理性质、反应条件和环境因素有关 。火焰可以呈现不同的颜色和形状，并具有特定的温度和 发光特性。此外，燃烧过程中产生的热辐射可以传递热量 ，影响周围物质的状态变化。最后，燃烧产物可以是气态 、液态或固态，取决于可燃物的组成和反应条件。
燃烧的效率
燃烧效率的定义
燃烧效率是指燃烧过程中有效能量与总能量之比，通常以百分比表 示。
影响因素
燃烧效率受到多种因素的影响，包括燃料类型、燃烧条件、空气供 应和燃烧设备的设计等。
提高燃烧效率的方法
通过优化燃料和空气的混合比例、改善燃烧设备的热工况、采用催化 燃烧等技术可以提高燃烧效率，降低能源浪费和污染物排放。
燃烧的安全措施
控制可燃物浓度
01
在工业生产中，控制可燃物的浓度在安全范围内，避免达到爆
炸极限。
通风与排气
02
保持工作场所的通风良好，及时排除可燃气体和粉尘，防止浓
度积累。
防火分隔与消防设施
03
设置防火分隔，配备消防设施，如灭火器、消防栓等，并定期
检查其有效性。
燃烧的安全事故处理
紧急疏散
一旦发生燃烧事故，应立 即启动紧急疏散程序，迅 速撤离现场人员至安全区 域。
燃烧反应缓慢，通常不会发出可见火焰， 而是以热辐射形式释放出热量的现象。
燃烧的过程
引燃阶段
在引燃阶段，可燃物质与点火源 接触并开始燃烧。此阶段需要足 够的点火能量和可燃物质的存在
。
燃烧阶段
在燃烧阶段，燃料与氧气发生化学 反应，释放出大量的热量和气体。 此阶段是燃烧过程中的主要阶段。
熄灭阶段
在熄灭阶段，燃料被完全消耗或氧 气耗尽，燃烧反应停止。此阶段释 放的热量和气体逐渐减少。
燃烧的物理特性
要点一
总结词
燃烧的物理特性包括火焰的形成和传播、热辐射和燃烧产 物的状态变化。
要点二
详细描述
在燃烧过程中，可燃物与氧化剂反应产生火焰。火焰的形 成和传播与可燃物的物理性质、反应条件和环境因素有关 。火焰可以呈现不同的颜色和形状，并具有特定的温度和 发光特性。此外，燃烧过程中产生的热辐射可以传递热量 ，影响周围物质的状态变化。最后，燃烧产物可以是气态 、液态或固态，取决于可燃物的组成和反应条件。
《燃烧基础知识》ppt课件101页PPT
引火源
16
河南消防职业培训学校(漯河站） 2019/10/13
凡使物质开始燃烧的外部热源，统称为引火源 （也称着火源）。
引火源温度越高，越容易点燃可燃物质。
根据引起物质着火的能量来源不同，在生产生活 实践中点火源通常有明火、高温物体、化学热能、 机械热能、生物能、光能和核能等。
燃烧的充分条件
核爆炸是指由于原 子核裂变或聚变反 应，释放出核能所 形成的爆炸。如原 子弹、氢弹。 实际上，核爆炸也 属于化学爆炸的范 畴。
河南消防职业培训学校(漯河站） 2019/10/13
31
三种爆炸的区别：
（1）物理爆炸本身没有进行燃烧反应， 但它产生的冲击力可直接或间接的造成 火灾。 （2）化学爆炸能够直接造成火灾，具有 很大的破坏性，是消防工作中预防的重 点。 （3）核爆炸也属化学爆炸的范畴。
河南消防职业培训学校(漯河站） 2019/10/13
四、爆炸与爆炸极限
27
爆炸的狭义涵义：是指由于 物质急剧氧化或分解反应产 生温度、压力增加或者两者 同时增加的现象称为爆炸。
爆炸广义涵义是指物质从一 种状态迅速转变为另一种状 态，并在瞬间放出大量能量， 同时产生声响的现象。
爆炸的分类：
物理爆炸
4、相互作用
21
河南消防职业培训学校(漯河站） 2019/10/13
燃烧不仅必须具备必要条件和充分条件，而且还必须是燃烧条件互相 结合、互相作用，燃烧才会发生或持续。否则，燃烧也不会发生
第二节 燃烧类型
22
河南消防职业培训学校(漯河站） 2019/10/13
燃烧按其发生瞬间的特点不同，分为闪燃、 着火、自燃、爆炸四种类型。
河南消防职业培训学校(漯河站） 2019/10/13
化学链燃烧数值模拟ppt
现状：
温室气体排放增加，气候愈加异常，带来巨大损失； CO2排放量最大，高达75%，25%将永久存在 ；
减排，尤其是CO2排放，刻不容缓！
化学链燃烧技术应运而生！
常规燃煤电厂
化学链燃烧电厂概念图
传统CO2减排技术：
吸收技术，碱金属吸收剂干法吸收CO2法， 富氧燃烧技术以及CCR技术。
吸收技术流程图
中心截面平均温度随流动反应的变化
0.9s
1.3s
物理几何模型
数学模型：
1.控制方程：连续性方程、动量方程、能量方程
组分输运方程：
( Yi ) ( VYi ) Di Wi t
动网格守恒方程：
d dt
ΦdV Φ(u u g ) dA ΓΦ dA SΦ dV
V
V
V
V
2.化学反应模型：
主要反应:
C H 2 O CO H 2
CaSO4 4CO CaS 4CO2
CaSO4 4 H 2 CaS 4 H 2 O
通过Arrhenius定律和质量作用定律控制反应速率
反应动力学参数 反应速率表达式 速率常数K 2.186×106×exp(-20820/T) 1.895×103×exp(-17474/T) 4.3×103×exp(-18162/T) 反应热 (kJ/mol) 135 -170.96 -6.41
0.4s
0.5s
0.7s
0.9s
1.1s
1.3s
CO2的生成与扩散:
0.1s
0.3s
0.4s
0.5s
0.7s
0.9s
1.1s
1.3s
温室气体排放增加，气候愈加异常，带来巨大损失； CO2排放量最大，高达75%，25%将永久存在 ；
减排，尤其是CO2排放，刻不容缓！
化学链燃烧技术应运而生！
常规燃煤电厂
化学链燃烧电厂概念图
传统CO2减排技术：
吸收技术，碱金属吸收剂干法吸收CO2法， 富氧燃烧技术以及CCR技术。
吸收技术流程图
中心截面平均温度随流动反应的变化
0.9s
1.3s
物理几何模型
数学模型：
1.控制方程：连续性方程、动量方程、能量方程
组分输运方程：
( Yi ) ( VYi ) Di Wi t
动网格守恒方程：
d dt
ΦdV Φ(u u g ) dA ΓΦ dA SΦ dV
V
V
V
V
2.化学反应模型：
主要反应:
C H 2 O CO H 2
CaSO4 4CO CaS 4CO2
CaSO4 4 H 2 CaS 4 H 2 O
通过Arrhenius定律和质量作用定律控制反应速率
反应动力学参数 反应速率表达式 速率常数K 2.186×106×exp(-20820/T) 1.895×103×exp(-17474/T) 4.3×103×exp(-18162/T) 反应热 (kJ/mol) 135 -170.96 -6.41
0.4s
0.5s
0.7s
0.9s
1.1s
1.3s
CO2的生成与扩散:
0.1s
0.3s
0.4s
0.5s
0.7s
0.9s
1.1s
1.3s
链反应机理与燃烧半岛现象PPT
链反应机理与着火半岛现象
1
可燃气体燃烧的连锁反应理论
气态分子间的作用，不是两个分子直接作用得出 最终产物，而是活化分子自由基与另一分子一起 作用，作用结果产生新的自由基，新基又迅速参 与反应，如此延续下去而成的一系列的连锁反应。
2
三个阶段，两种方式
三个阶段：链的引发 链的传递 链的终止
两种方式：直链反应 支链反应
H·+ O2+M→HO2·+M HO2·+ H2 →H2O+ HO· 导致自由基增长速度增大，于是又能发生爆炸—— ——第三极限。
8
链锁反应热爆炸理论
1.反应的初期可能是链锁反应。 2.随着反应的进行放出热量，并自动加热。 3.最后变成纯粹的热爆炸。
9
烃类氧化的链反应
烃类的高温气相氧化有诱导期。表现出明显的阶 段性，即在着火前常出现冷焰的现象。与着火时 的热焰比较，温度较低，辉光较弱，产生的热量 很少，这种现象是烃类气相氧化的特点之一。
6
着火半岛现象
对氢氧的混合气体， 氢氧反应有三个着火 极限。
P
7
在第一、二极限之间的爆炸区内有一点P 保持系统温度不变而降低压力，P点则向下垂直
移动，自由基器壁消毁速度加快，当压力下降到 系统温度不变而升高压力，P点则向上垂直 移动，自由基器壁消毁速度加快，当压力升高到 某一数值以后， f<g，ψ<0————第二极限。 压力再升高，又会发生新的链锁反应：
链的传递： 第一诱导期：R·+O2=ROO·
ROO·+RH=ROOH+ R· RCH2OOH=RCH2O·+OH· RCH2O·= R·+HCHO RCH2O·+RH=RCH2OH+R OH·+RH=R·+H2O
1
可燃气体燃烧的连锁反应理论
气态分子间的作用，不是两个分子直接作用得出 最终产物，而是活化分子自由基与另一分子一起 作用，作用结果产生新的自由基，新基又迅速参 与反应，如此延续下去而成的一系列的连锁反应。
2
三个阶段，两种方式
三个阶段：链的引发 链的传递 链的终止
两种方式：直链反应 支链反应
H·+ O2+M→HO2·+M HO2·+ H2 →H2O+ HO· 导致自由基增长速度增大，于是又能发生爆炸—— ——第三极限。
8
链锁反应热爆炸理论
1.反应的初期可能是链锁反应。 2.随着反应的进行放出热量，并自动加热。 3.最后变成纯粹的热爆炸。
9
烃类氧化的链反应
烃类的高温气相氧化有诱导期。表现出明显的阶 段性，即在着火前常出现冷焰的现象。与着火时 的热焰比较，温度较低，辉光较弱，产生的热量 很少，这种现象是烃类气相氧化的特点之一。
6
着火半岛现象
对氢氧的混合气体， 氢氧反应有三个着火 极限。
P
7
在第一、二极限之间的爆炸区内有一点P 保持系统温度不变而降低压力，P点则向下垂直
移动，自由基器壁消毁速度加快，当压力下降到 系统温度不变而升高压力，P点则向上垂直 移动，自由基器壁消毁速度加快，当压力升高到 某一数值以后， f<g，ψ<0————第二极限。 压力再升高，又会发生新的链锁反应：
链的传递： 第一诱导期：R·+O2=ROO·
ROO·+RH=ROOH+ R· RCH2OOH=RCH2O·+OH· RCH2O·= R·+HCHO RCH2O·+RH=RCH2OH+R OH·+RH=R·+H2O
燃烧课件2-2013 [兼容模式]
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如果 ① 活化中心（H原子）销毁比例常数g >繁殖比例常数 f..
wH wH lim CH (1) f g g f
此时，WH很小， CH趋向一个很小的定值，反应可以忽略
如果 ② 活化中心（H原子）销毁比例常数g =繁殖比例常数 f..
CH lim
f g
wH exp 1 wH f g f g
分支链式反应的孕育与爆炸特点
分支链式反应在开始阶段的反应速率很小，当活性中心积 累到一定程度后，反应速率急剧增大 从反应开始到化学反应速率增大到可以感觉到的程度时的 时间被称为孕育时间 孕育时间不是反映反应混合气体的物理化学常数 取决于活性中心的浓度、温度、容器形状以及壁面材 料 经一段孕育时间后，反应速率猛烈上升，一直到活化中心 的浓度达到最大值，形成分支反应的爆炸现象
H 2 M 2H M
其中M 除H2以外的其他高能分子
② 氢原子H（活化中心）与 O2发生化学反应
H O2 O OH ..
活化能=75.4kJ/mol
（1） （2） （3）
2(OH H 2 ) 2( H 2O H ).. 活化能=41.9kJ/mol
O H 2 H OH ..
烃的燃烧是一种蜕化的分枝反应，这种反应的新链 锁环节要靠中间生成物分子的分解才能完成，故其 反应速度较H2及CO慢。..
1. 有O2燃烧反应机理..
RH OH R H 2O
R O2 RO2
RO2 R HCO OH
与RH同一 C级的醛 与RH低一 C级的烷
R Cn 1 H 2 n 1
总反应方程为
活化能=25.1kJ/mol
燃烧学基础知识培训PPT课件(5)
四、 烟气
（一）烟气的含义
烟气：由燃烧或热解作用产生的悬浮在大气中可 见的固体和（或）液体微粒总和。 （二）烟气的产生
不论是固态物质或是液态物质、气态物质在燃烧， 都要消耗空气中大量的氧，并产生大量炽热的氧气。
（三）烟气的危害性
1.毒害性 2.减光性 3.恐怖性
五、火焰、燃烧热和燃烧温度
（一）火焰
三、燃烧的条件
（一）燃烧的必要条件 燃烧过程的发生和发展都必须具备以下条件：可
燃物、助燃物（又称氧化剂）和引火源。
助燃物
1.可燃物 定义：凡是能与空气中的氧气或者其他氧化剂起
燃烧反应的物质。
按物理状态分：固体、液体、气体
可燃固体：凡是遇明火、热源能在空气（氧化剂） 中燃烧 的固体物质。
可燃液体：凡是在空气中能发生燃烧的液体。
主要内容
2.1 燃烧的本质与条件 2.2 燃烧类型 2.3 燃烧过程及特点 2.4 燃烧产物 2.5 影响或在发展变化的主要因素 2.6 防火与灭火的基本原理
第一节 燃烧的本质与条件 一、 燃烧的定义
燃烧：可燃物与氧化剂作用的放热反应，通常伴 有火焰、发光和（或）发烟的现象。
燃烧的三个特征：化学反应、放热、发光。
4.木材的燃烧产物 木材是一种化合物，主要由碳、氢、氧元素组成， 主要以纤维素分子形式存在。木材燃烧主要生成二氧 化碳、水蒸气、甲酸、乙酸、一氧化碳等产物，也会 申城可燃蒸气及颗粒。
三、 燃烧产物的毒性
燃烧产物有不少是毒害气体，往往会通过呼吸道 侵入或刺激眼结膜、皮肤黏膜使人中毒甚至死亡。
据统计，在火灾中死亡的人约80%是由于吸入毒 性气体中毒而致死的。一氧化碳是火灾中最危险的气 体。
下，因受热或自身发热并蓄热所产生的自燃燃烧，称 为自燃。
最新2-化学链燃烧之载氧体教学讲义PPT课件
惰性载体：多孔结构增加反应表面积、机械强度、抗磨损能
力及固体的粒子电导率 Al203、Si02、NiAl2O4、海泡石(sepiolite)、TiO2、Zr02、 Y2O3+Zr02(YSZ) 钇稳定氧化锆、高岭土、膨润土、六价铝酸盐等
载氧体的分类
分类 Cu基 Ni基 Mn基 Fe基 Co基 Ca基
得到浆状物，通过喷嘴使浆状物雾化进入液氮而得到冻结的球状粒子，粒子中的 水利用冷冻干燥法除去，利用热解法除去粒子中的有机物，然后在一定温度下干 燥、烧结处理并筛分得到一定粒径的氧载体。
载氧体制备方法
溶胶凝胶法：是由金属无机或有机化合物经过水解缩聚、逐渐凝胶化并进行干燥、
锻烧等后处理过程而获得氧化物或其他化合物的工艺技术。尽管溶胶凝胶法具有诸多 优点，比如操作简单、无需昂贵设备，可在低温下制备成分分布均匀、纯度高、粒径 分布均匀，易于获得化学活性高的单、多组分混合物，同时还易与其他材料制备技术 结合;但是由于醇盐价格昂贵、毒性大，从而使得目标产物的制备成本大大增加，因而 在此金属上又发展了很多非醇盐为原料的新型溶胶凝胶法。
化学链燃烧系统主要包括 燃料反应器
化学链燃烧是如 何实现的呢？
空气反应器
载氧体 燃料反应器：载氧体被燃 料还原，燃料被氧化。
N2 ,O2
MexOy
CO2 ,H2O
空气反应器：被还原后的 Air Reactor
Fuel Reactor
载氧体又被空气氧化，继 续送入还原器。
（氧化反应）
（还原反应）
530℃
1200℃
4 mol Ni （b）化学链燃烧过程
化学链燃烧中载氧体把热量从空气反应器传递 到燃料反应器，与吸热反应有机结合的能量释放 方式，减小了燃料化学能转化为物理能过程的可 用能损失，实现了能量品位的梯级利用，提高能 量利用效率。
常见的化学反应——燃烧PPT课件(5)
如：鞭炮燃放
②氧气的浓度较高
如：液氧炸药
③可燃物与氧气的接触面积很大
如：粉尘爆炸
粉尘爆炸实验
该实验可以说明了什么？
可燃物与氧气接触面积越大， 燃烧得越剧烈，甚至爆炸。
1.爆炸极限
把容易导致爆炸的空气中可燃性气 体的体积分数的范围，称为该气体的 爆炸极限。
如：H2 4%—75%
2.任何可燃性气体、粉尘、可燃性液 体的蒸气遇明火都有可能会发生爆炸。
身体健康，学习进步！ 宁可失败在你喜欢的事情上，也不要成功在你所憎恶的事情上。
一个华丽短暂的梦，一个残酷漫长的现实。 普通人只想到如何度过时间，有才能的人设法利用时间。——叔本华 计较的太多就成了一种羁绊，迷失的太久便成了一种痛苦。过多的在乎会减少人生的乐趣，看淡了一切也就多了生命的释然。 有两种人是忘不了的，一种是你爱的人，再就是你恨的人，不过往往他们是同一个人。
适用于 图书档案、 贵重设备、 精密仪器 等着火
四、燃烧的情况
1.完全燃烧 氧气充足，可燃物完全燃烧 可燃物燃烧得快，放出热量多 可燃物中碳、氢元素分别生成 二氧化碳 和 水。
点燃
C + O2 = CO2
2.不完全燃烧
氧气不充足时，可燃物不完全燃烧
可燃物燃烧得慢，放出的热量少
可燃物中的碳、氢元素生成一氧化碳、
着火点
/℃
40 240 250-330 320-370 558
无烟煤 700-750
想一想，为什么木材比煤更易点燃呢？
实验二
这个实验说明了什么？
二、燃烧的条件
1、物质具有可燃性 2、物质与氧气接触 3、温度达到着火点
同时具备 缺一不可
烧不坏的手绢
酒精和水同时逐步蒸发成气体，由 于这种气体中含有不能燃烧的水蒸 气，从而降低了可燃的酒精蒸气的 浓度，使其燃烧时并不很剧烈，放 出的热量也不很多。由于有不能燃 烧的水存在，一部分热量还要供水 的汽化和水蒸气的升温，从而消耗 了大量的热量。这样，手帕的温度 升得并不高，以致于达不到它的着 火点，显然手帕也就不会被烧着了。
②氧气的浓度较高
如：液氧炸药
③可燃物与氧气的接触面积很大
如：粉尘爆炸
粉尘爆炸实验
该实验可以说明了什么？
可燃物与氧气接触面积越大， 燃烧得越剧烈，甚至爆炸。
1.爆炸极限
把容易导致爆炸的空气中可燃性气 体的体积分数的范围，称为该气体的 爆炸极限。
如：H2 4%—75%
2.任何可燃性气体、粉尘、可燃性液 体的蒸气遇明火都有可能会发生爆炸。
身体健康，学习进步！ 宁可失败在你喜欢的事情上，也不要成功在你所憎恶的事情上。
一个华丽短暂的梦，一个残酷漫长的现实。 普通人只想到如何度过时间，有才能的人设法利用时间。——叔本华 计较的太多就成了一种羁绊，迷失的太久便成了一种痛苦。过多的在乎会减少人生的乐趣，看淡了一切也就多了生命的释然。 有两种人是忘不了的，一种是你爱的人，再就是你恨的人，不过往往他们是同一个人。
适用于 图书档案、 贵重设备、 精密仪器 等着火
四、燃烧的情况
1.完全燃烧 氧气充足，可燃物完全燃烧 可燃物燃烧得快，放出热量多 可燃物中碳、氢元素分别生成 二氧化碳 和 水。
点燃
C + O2 = CO2
2.不完全燃烧
氧气不充足时，可燃物不完全燃烧
可燃物燃烧得慢，放出的热量少
可燃物中的碳、氢元素生成一氧化碳、
着火点
/℃
40 240 250-330 320-370 558
无烟煤 700-750
想一想，为什么木材比煤更易点燃呢？
实验二
这个实验说明了什么？
二、燃烧的条件
1、物质具有可燃性 2、物质与氧气接触 3、温度达到着火点
同时具备 缺一不可
烧不坏的手绢
酒精和水同时逐步蒸发成气体，由 于这种气体中含有不能燃烧的水蒸 气，从而降低了可燃的酒精蒸气的 浓度，使其燃烧时并不很剧烈，放 出的热量也不很多。由于有不能燃 烧的水存在，一部分热量还要供水 的汽化和水蒸气的升温，从而消耗 了大量的热量。这样，手帕的温度 升得并不高，以致于达不到它的着 火点，显然手帕也就不会被烧着了。
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化学链燃烧反应器
表1 化学链燃烧反应器的研究情况
研究者（年份）
研究内容
(瑞典)Lyngfelt(2001)
首次设计了基于串行流化床反应器CLC系统
(瑞典)Johansson, Lyngfelt(2003)
(瑞典)Lyngfelt, Thunman(2004)
(韩国)Ryu (2004)
串行流化床的冷态试验，气体泄漏问题严重，可通过向反应器间 密封回路喷入水蒸气予以解决
• 瑞典Johansson 在流化床上以CH4+H2O/O2+N2 为燃料对比NiO/NiAl2O4 ,NiO/MgAl2O2 种 载氧体，选择更适合的载氧体,对比连续与间歇性试验2种不同的试验方法
• 中国郑瑛等在TGA 上以CH4 为燃料验证了CaSO4 作为载氧体时SO2 排放的存在 • (瑞典)Leion 在流化床上以石油焦炭为燃料研究了温度，水蒸气，SO2 浓度对 载氧体Fe2O3/ MgAl2O4 反应速率的影响 • 西班牙Diego 在10 kW化学链燃烧装置上以CH4/空气为燃料研究了Cuo/Al2O3 作为氧载体时燃料转化率、运行过程中载氧体性能变
化学链燃烧
Chemical Looping Combustion
目录 Contents
基于氧载体的化学链燃烧技术 研究意义及特点 研究现状 载氧体
化学链燃烧反应器 化学链燃烧系统分析 固体燃料化学链燃烧技术
基于氧载体的化学链燃烧技术
循环氧载体
无火焰燃烧
图1 化学链燃烧原理示意图
根除燃料型NOx 生成 控制热力型NOx 产生
低耗能
可以通过低能耗的冷凝水蒸气的方法直接对CO2 进行高浓度富集，不需要常规的分离装置和额外 的能量，实现燃料燃烧和CO2 分离一体化，提高 了系统效率。
研究现状
在已进行的研究中化学链燃烧的研究主要集中 在气体燃料方面，近年来固体燃料化学链燃烧 及非金属载氧体成为热点，其中固体燃料化学 链燃烧也是未来化学链燃烧发展的大趋势。
• 美国Cao 在TGA 上以煤和生物质为燃料理论分析和实验证明了CuO 作为 固体燃料载氧体的可行性
• 瑞典Lyngfelt 等在10kw 化学链燃烧系统上以天然气/空气为反应气， 连续运行100h 研究了载氧体NiO/Al2O3 反应特性和抗破坏能力
载氧体
(1) 为使化学链燃烧技术能够更好地与其它发电系统进行耦合，应将提高载氧体的 操作温度作为研究的重点。选取环境性良好、无毒、廉价的载氧体以及对现有的载 氧体制备方法的改进和创新，也成为今后化学链燃烧技术发展的重点与难点。
持续循环能力
即载氧体的使用寿命 评价载氧体的重要指标
在反应过程中与氧 有较强的结合能力
ห้องสมุดไป่ตู้
载氧能力
其他指标
能承受的最高反应温度、抗烧 结和抗团聚能力、颗粒尺度分 布、内部孔隙结构等
载氧体
金属载氧体
惰性附着基
Fe、Ni、Cu、Mn、Cd、Co等的氧化物或双氧载体。 在高温下表现出来的持续循环能力较差； 为提高其反应特性，提高寿命，抗烧结及增加表面积，常 附着于惰性载体上。
(西班牙)Diego, García-Labiano(2006)
(荷兰)Noorman等(2007)
建立双室流化床系统，冷态试验，对颗粒循环量、气体泄漏等问 题进行研究，优化试验系统，为建立热态试验系统做准备
设计并建立热功率为300W化学链燃烧系统，以合成气、天然气为 燃料，对基于镍基、锰基的载氧体进行连续运行试验
CO2 富集
燃料侧： (2n+m)MexOy +CnH2m (2n m)MexOy1+mH2O+nCO2 空气侧：2MexOy-1+O2 2MexO y
研究意义及特点
CO2 富集
生成物只有H2O和CO2，避免被N2 稀释，容易获 得高浓度CO2，减少Nox 产生。
高效率
实现能量的梯级利用，提高能源利用率。
Al2O3、SiO2、NiAl2O4、MgAl2O4、TiO2、ZrO2、MgO、 Y2O3+ ZrO2(YSZ) 、海泡石(sepiolite)等。 作为惰性载体，提高比表面积和机械强度以增强循环性能； 作为热载体，传递和存储能量。
非金属载氧体
CaSO4、SrSO4、BaSO4等硫酸盐非金属载氧体。 非金属氧化物作为氧载体在载氧能力、环保和价格方面具有
独特的优势，如何提高其化学反应性等指标是值得努力的方 向之一。
载氧体
• 中国杨一超等在固定流化床上以煤为燃料研究了加压条件下，Fe2O3/Fe3O4 的反应特性 • 中国高正平等，利用流化床以神华烟煤为燃料，并以水蒸气作为气化-流化介质，研究了温 度、反应时间、循环数对Fe2O3/Fe3O4 载氧体反应性的影响
研究现状
载氧体的选择与性能研究
1
3
化学链燃烧反应器 的设计与优化
2
反应系统分析以及与 其它技术的耦合
载氧体
即进行还原反应 氧化反应中 的反应能力
化学 反应能力
经济性 环境友好性
储量丰富 使用成本低 对环境无污染或污染小
抗破碎，抗磨损的能力 在循环应力作用下能够
保持较强的机械强度
机械强度
载氧体 评价指标
搭建10kW化学链燃烧反应系统(a)，NiO/Al2O3 为载氧体，热态试 验连续运行100h，燃料天然气的转化率达99.5 %
建造了50kW的化学链燃烧反应系统，连续运行3.5h
(奥地利)Kronberger, (瑞典)Johansson(2004)
(瑞典)Abad, Johansson(2005)
(2) 研究中所用燃料由单一成分气体向合成气发展、由气体燃料向固体燃料发展。 目前研究较多的为气体燃料（如天然气），从我国的能源结构来看，煤炭占主导地 位，应大力发展煤的化学链燃烧技术，找到适合固体燃料煤的高性能载氧体。
(3) 寻求反应性能优良、价格低廉并且无二次污染的非金属载氧体。 沈来宏等研究发现CaSO4 作为煤化学链燃烧反应的理想载氧体是可行的。如何提高 其反应活性、循环特性是今后研究的重点。
设计并建立10kW的化学链燃烧系统(b)，基于CuO/Al2O3载氧体进 行试验连续运行100h
基于固定床思想的化学链燃烧反应器系统的探索与研究
(瑞典)Berguerand等 改进的10kW化学链燃烧反应系统（固体燃料）中以煤、以石油焦