燃料及其燃烧过程
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。
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。
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。
第四章 柴油机的燃料与燃烧过程
蒸发性好的组成成分其发火性差。90％和95％馏出温度标志柴油
中所含重质成分的数量。90％和95％馏出温度高，说明柴油中重
质成分较多，其挥发性较差，在气缸内不易蒸发，与空气混合不
均匀，导致排气冒烟和积炭增加；因此，应对90％和95％馏出温
度有所控制，要求其值较低。一般要求柴油的50％馏出温度应适
宜，90％馏出温度和95％馏出温度应比较低。
2）中、小型柴油机：除依靠喷雾条件的改进， 还必须依靠强烈的涡流运动—分隔式燃烧室；
2. 油膜蒸发混合
1）大部分燃油 燃燒室壁
蒸发
汽化 混合
进气涡流
油膜
压缩涡流
混合气
热分层效应 有效利用空气
2）少部分燃油以油雾形式分散在燃烧室空间， 完成着火准备，形成火源，点燃油膜蒸发混 合形成的可燃混合气。
控制燃烧室的壁温和油量，可抑制燃烧 前期的反应，控制燃烧过程的进展。
20℃，适合于冬季或寒冷地区使用。
第二节 柴油机混合气的形成
化学能 燃烧 热能 膨胀做功 机械能 一、混合气形成的特点
与汽油机相比，柴油机的混合气形成有如下的特点。首先是柴 油机的混合气形成只能在气缸内部进行；其次是混合气形成所占时 间甚短，一般占15°～35°曲轴转角，在0.0007～0.003秒的时间 内燃油经历破碎雾化、吸热、汽化、扩散与空气混合等过程，因而 混合气成分在燃烧室各处很不均匀，而且随着燃油的不断喷入在不 断改变。这就迫使柴油机的过量空气系数远大于汽油机。柴油机的 过量空气系数一般为1.2～1.5，致使气缸工作容积利用率降低。
3）介质反压力 介质的密度增加，反压力增大，作用在油
束上的空气阻力增加，有利于燃料雾化，喷雾 锥角增加，射程缩短。
4）喷油泵凸轮外形及转速
《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℃
火力发电厂锅炉的燃料及其燃烧分析
火力发电厂锅炉的燃料及其燃烧分析火力发电厂锅炉是利用燃料燃烧产生热能，再通过热交换器将热能转化为蒸汽能量驱动汽轮机发电的设备。
火力发电厂锅炉的燃料种类繁多，各有特点，而不同种类燃料的燃烧特性也各不相同。
本文将就火力发电厂锅炉的燃料及其燃烧特性进行分析。
一、燃料种类及特点1. 煤炭煤炭是火力发电厂最常用的燃料之一，主要分为无烟煤、烟煤和褐煤。
煤炭具有储量丰富、热值高、稳定可靠等特点，是火力发电厂首选的燃料。
但煤炭也存在着含硫量高、灰分多、燃烧产生大量二氧化硫等环境污染物的缺点，因此在燃烧时需要进行脱硫、脱硝等治理措施。
2. 燃油燃油是一种常见的火力发电厂燃料，其主要成分为石油馏分。
燃油具有燃烧稳定、热值高等特点，适用于快速启动锅炉、调节负荷等场合。
但燃油价格波动大、燃烧后产生大量氮氧化物等大气污染物，因此在环保要求日益严格的今天，燃油在火力发电厂中的应用受到了一定的限制。
3. 天然气天然气是一种清洁燃料，具有热值高、含硫量低、燃烧后产生的污染物较少等优点，在火力发电厂中受到了广泛应用。
天然气燃烧时不会产生固体废物，排放的二氧化碳和水蒸气等温室气体对环境影响较小。
但受天然气资源分布不均、价格波动大等因素的影响，天然气在火力发电厂中的应用受到了一定的限制。
4. 生物质能生物质能是一种可再生能源，主要由木材、秸秆、农作物秸杆等生物质废弃物制成，具有零排放、资源可再生等优点，在火力发电厂中的应用前景广阔。
生物质能的燃烧过程中产生的二氧化碳总量不增加大气中二氧化碳总量，而且可以缓解生物质废弃物对环境造成的压力，是一种绿色环保的燃料。
二、燃烧过程及特点1. 燃料燃烧的基本过程燃料燃烧是指燃料在一定条件下与氧气发生化学反应，释放出热能的过程。
燃料燃烧的基本过程可分为燃料的预热、燃烧释放热能和生成火焰三个阶段。
在锅炉燃烧室内，燃料被送入炉膛后，经过点火器的点火后开始燃烧，随着燃料的燃烧，产生的热能通过热交换器转化为蒸汽能量。
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
燃料的燃烧过程
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。
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
火的燃烧过程和热量计算
火的燃烧过程和热量计算火是我们生活中常见的现象，它在野外露营、取暖、烹饪等方面扮演着重要的角色。
然而，很少有人真正了解火的燃烧过程以及与之相关的热量计算。
本文将深入探讨火的燃烧过程，并介绍几种常见的热量计算方法。
一、火的燃烧过程火的燃烧是一种化学反应，其基本要素包括燃料、氧气和燃烧温度。
燃料可以是固体、液体或气体，常见的燃料有木材、煤炭、油等。
在燃烧过程中，燃料和氧气发生反应，产生大量的能量、热量、光和其他化学物质。
火的燃烧过程可以分为三个阶段：启动、持续燃烧和熄灭。
1. 启动阶段：启动阶段是点火后的燃烧初始阶段。
在这个阶段，点火源提供足够的能量，使燃料的温度升高到可燃点以上。
一旦达到可燃点，燃料开始释放可燃气体，并与氧气发生反应。
2. 持续燃烧阶段：持续燃烧阶段是火燃烧的最长阶段。
在这个阶段，燃料的可燃气体与大量的氧气发生反应，产生燃烧产物。
同时，燃料源持续提供燃料，保持燃烧的进行。
3. 熄灭阶段：熄灭阶段是火燃烧结束的过程。
当燃料耗尽或者氧气供应不足时，火会逐渐熄灭。
在这个阶段，火的温度和燃烧强度会逐渐减弱，最终完全熄灭。
二、热量计算热量是火的燃烧所释放的能量，通常以焦耳（Joule）或卡路里（Calorie）为单位计量。
热量计算可以基于燃料的种类、燃烧温度、燃烧产物等多个因素。
1. 燃料的热值：燃料的热值是指单位质量或单位容积的燃料所释放的热量。
不同燃料的热值有所差异，常用的燃料热值单位为千焦耳/克（kJ/g）或千卡/克（kcal/g）。
2. 燃料燃烧的热量计算：燃料燃烧的热量可以通过热值和燃烧产物的排放量来计算。
燃料的燃烧方程式可以用来表示燃料和氧气的反应，其中也包含了燃料的热值。
通过计算反应的摩尔数和热值，可以得出燃料燃烧的热量。
3. 火的温度计算：火的温度可以通过热量计算得出。
热量和温度之间的关系可以用热量传递的公式来描述，其中还需要考虑到火的燃烧效率、燃料的种类以及环境因素等因素。
燃烧过程解析
燃烧过程解析燃烧是一种常见的化学反应，可以用来产生能量，驱动机械设备以及满足人们的日常需求。
通过燃烧过程，燃料与氧气发生化学反应，生成二氧化碳、水和能量。
本文将对燃烧过程进行详细解析。
一、燃烧反应的类型燃烧反应可以分为完全燃烧和不完全燃烧两种类型。
完全燃烧是指燃料与足够的氧气充分接触时所发生的反应，产物只有二氧化碳和水。
而不完全燃烧则是指由于氧气不足或反应温度不够高等原因，燃料无法充分氧化，产生的气体中可能还含有一氧化碳等有害物质。
二、燃烧反应的条件燃烧反应需要满足三个基本条件，包括燃料、氧气和适当的反应温度。
燃料可以是固体、液体或气体，如木材、石油和天然气等。
氧气可以来自大气中的空气或者供氧装置。
反应温度决定着反应的速率和燃烧产物的种类。
三、燃烧过程的步骤燃烧过程可以分为三个主要步骤：引燃、燃烧和燃烧产物处理。
1. 引燃引燃是指在燃料和氧气相遇之后，通过加热或点燃等方式使其开始反应。
在点燃燃料时，需要提供足够的能量将其点燃，例如使用火柴或打火机。
2. 燃烧燃烧是指燃料与氧气发生化学反应的过程。
通过燃料分子与氧气分子之间的碰撞和化学键的断裂与形成，生成二氧化碳和水。
燃烧过程中伴随着能量的释放，这是由于化学键断裂时释放出的能量。
3. 燃烧产物处理燃烧产物处理是指对燃烧所生成的二氧化碳、水、一氧化碳等物质进行处理。
对于完全燃烧产生的二氧化碳和水，一般可以直接排放到大气中。
而不完全燃烧产生的有害物质一氧化碳需要经过处理，以减少对环境和人体的危害。
四、燃烧过程在生活中的应用燃烧过程在我们的日常生活中起着重要的作用。
例如，我们使用石油或天然气作为燃料来加热水和空气，供应家庭的暖气和炉具。
火车、汽车和飞机等交通工具也依赖于燃烧过程来提供动力。
此外，燃烧过程还被用于发电厂中的热能转换和工业生产中的高温加热等领域。
五、燃烧过程中的环境问题尽管燃烧过程带来了便利和经济发展，但也带来了一系列的环境问题。
燃烧所产生的二氧化碳是温室气体之一，会导致全球气候变暖。
燃烧的类型完全燃烧和不完全燃烧
燃烧的类型完全燃烧和不完全燃烧燃烧的类型：完全燃烧和不完全燃烧燃烧是一种化学反应，通过氧气与燃料之间的作用，产生能量、热、光和废气等产物。
根据燃烧过程中产生的废气含有的氧量，燃烧可以分为完全燃烧和不完全燃烧两种类型。
一、完全燃烧完全燃烧是指燃料与氧气充分接触，燃料中的碳和氢元素与氧气反应形成CO2和H2O，并且释放出相应的能量。
完全燃烧所得产物中不含有未燃烧的有机物，而且燃烧过程中产生的热量可以达到最大。
完全燃烧的过程可以用以下化学反应方程式表示：燃料 + 氧气→ 二氧化碳 + 水 + 能量以甲烷（CH4）为例，其完全燃烧的方程式为：CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + 能量同样，其他燃料如丙烷、乙醇等也可以通过类似的反应进行完全燃烧。
二、不完全燃烧不完全燃烧指燃料与氧气的接触不充分，燃料中的碳和氢元素只与部分氧气反应生成CO、C、H2、CH4等未完全氧化的产物。
同时，不完全燃烧也会释放出较少的热量，燃料资源的有效利用率较低。
不完全燃烧的过程可以用以下化学反应方程式表示：燃料 + 氧气→ 一氧化碳/碳/氢/甲烷 + 水 + 能量以一氧化碳（CO）和甲烷（CH4）为例，它们的不完全燃烧方程式分别为：2CO + O2 → 2CO2 + 能量CH4 + 3O2 → CO + 2H2O + 能量不完全燃烧产生的一氧化碳是一种有毒气体，它会对环境和人体健康造成危害。
此外，未完全氧化的有机物也是温室气体的一种，对大气环境有着不可忽视的影响。
三、完全燃烧和不完全燃烧的区别完全燃烧和不完全燃烧主要区别在于废气中氧气的含量和产物的种类。
完全燃烧产生的废气中只含有二氧化碳和水，释放的热量充分利用，对环境影响较小。
而不完全燃烧则会产生一氧化碳等有害气体，热量利用率低，对环境和健康有一定的危害。
四、促进完全燃烧的方法为了减少不完全燃烧的产生，提高燃料利用率，可以采取以下方法：1. 提高氧气供应：保证氧气与燃料充分接触，可通过增加氧气供应量、改进燃料供给方式等来实现。
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。
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
燃料与燃烧
火焰监视和保焰技术
火焰的监视方法：
直接监视法
反映不及时
整流棒式火焰监视装置
利用火焰导电和整流作用的装置
紫外线火焰监视系统
注意由于电火花发出的紫外线而产生误操作。
现代保焰技术
分焰点火，预热主焰底部
这种火焰的导电性较好，可设置导电棒监视火焰的安全 需要高温和高强度的工业炉中
1、直流锥形火焰 2 、旋流火焰或大张角火焰 3、平火焰
二、 层流预混火焰
点火圈：锥形前沿的锥底联 在喷口附近，锥底面比喷口 断面略大一点，并会有一小 段水平段，点火后，这一水 平段形成一个“点火圈”。 形成点火圈的原因： 作用：连续点火的作用
1、正常传播速度uL
1o、uL的分布
T0
TK
TK
qWdT
T0
可以得到：
TK T0
[ q W ]平均
1 uL 0c p
2[qW ]平均 TK T0
正常传播速度的影响因素
一、绝热条件下（近似绝热条件） 1、可燃气体种类影响 uL
正常传播速度的影响因素
2、可燃气体浓度（空气消耗系数）的影响：
注意：正常传播速度的最大值并不是在 n=1.0的地方，而是在n<1.0的地方。这是应 为，在煤气浓度偏高的条件下，燃烧链锁反 应的活化中心的浓度较大，因而燃烧反应进 行较快，即得到较大的传播速度。
第八章燃烧传播过程 1、燃烧前沿（面）
燃烧前沿
W 可燃 混合物 燃烧 产物
燃烧产 物
W：可燃混合物 流速
u：燃烧前沿速 度
封闭端
正常燃烧
开口端
稳定位置的条件：W = u
实际燃烧室内燃烧前沿面应该驻定而不移动
固体燃料燃烧过程1解析
固体燃料燃烧过程1解析
首先是引燃阶段。
燃料的引燃是指应用一定的热源使燃料发生点燃的过程。
在燃料表面形成的点燃区域发生燃烧，然后由点火区向燃料内部传导。
其次是燃烧阶段。
在燃烧过程中，燃料表面所形成的点燃区域不断向内部传导，燃烧区域随之扩大。
燃料在这个过程中会释放出热能，将燃料的化学能转化为热能。
同时，燃料中的可燃物质与氧气发生氧化反应，生成二氧化碳、水蒸气和其他气体。
这些气体形成了火焰。
最后是燃尽阶段。
燃烧过程一般分为爆发燃烧和闲置燃烧两个阶段。
在燃烧初始阶段，燃烧反应较慢，只有少量的可燃气体被释放出来。
随着燃料表面的可燃物质逐渐燃烧完毕，火焰会逐渐减小，直至熄灭。
在这个过程中，燃烧的产物会与燃烧过程中产生的其他物质一起排放到大气中。
固体燃料燃烧过程中，燃烧的速度受到多种因素的影响。
温度是影响燃烧速度的重要因素之一，较高的温度有助于增加燃烧速度。
空气中的氧气浓度也是影响燃烧速度的因素之一，较高的氧气浓度有助于加快燃烧速度。
此外，燃料的物理结构也会影响燃烧速度，燃料越细、越分散，燃烧速度越快。
固体燃料燃烧过程中会产生大量的烟雾和有害气体，如一氧化碳、二氧化硫和氮氧化物等。
这些有害物质会对环境和人体健康造成严重影响。
为了减少有害物质的排放，需要采取相应的排放控制措施，如使用高效燃烧设备、加强排烟处理等。
总之，固体燃料燃烧过程是一个复杂的化学反应过程，涉及多个阶段和因素。
通过深入研究和掌握燃烧过程的规律，可以有效地提高固体燃料的燃烧效率，减少有害物质的排放，实现清洁能源的利用。
简述物质燃烧的过程
简述物质燃烧的过程物质燃烧是一种化学反应，它涉及到能量转化和原子结构的改变。
在物质燃烧的过程中，化合物分子与氧气分子发生反应，产生新的化合物和释放出能量。
本文将从以下几个方面详细介绍物质燃烧的过程。
一、燃料的选择燃料是指能够在空气中与氧气发生反应并释放出能量的物质。
常见的燃料有木材、天然气、汽油等。
不同的燃料在燃烧时会产生不同的反应产物和能量释放方式。
二、点火点火是启动燃料与氧气之间的反应，使其开始自我维持并持续进行下去。
点火通常需要外部能源，如火柴或打火机。
通过点火将小部分已经开始反应的分子激活，并让它们进一步反应并释放更多能量。
三、氧化还原反应在物质燃烧过程中，最主要的是氧化还原反应（简称“氧化反应”）。
当可燃物与氧气接触时，它们会发生电荷转移，并且氧原子会与可燃物中的碳、氢等原子结合，形成新的化合物。
同时，释放出来的能量可以用于维持反应的进行。
四、反应产物在燃料燃烧过程中，反应产物是由燃料和氧气分子结合而成的新化合物。
例如，在木材燃烧时，主要产生二氧化碳和水蒸气。
这些反应产物随着温度升高而释放出来，并且在空气中扩散。
五、能量释放在物质燃烧过程中，能量是通过化学反应而释放出来的。
这种能量称为“内能”。
内能可以以多种形式存在，如温度升高、光线辐射、声音等。
当内能以温度升高的形式存在时，它会使周围环境变得更加炽热，并可能引起火灾等安全问题。
六、环境影响物质燃烧对环境有不同程度的影响。
例如，在木材和天然气等传统能源使用过程中，会产生二氧化碳和其他有害气体，这些气体会导致大气污染和全球气候变化。
因此，绿色能源的发展和使用已经成为当前社会的热点话题。
总之，物质燃烧是一种化学反应，它涉及到能量转化和原子结构的改变。
在物质燃烧的过程中，燃料与氧气分子发生反应，产生新的化合物和释放出能量。
我们需要认真对待物质燃烧对环境带来的影响，并积极探索更加环保、可持续的能源发展道路。
培训_第四章 燃料与燃烧
具体测定水分、灰分、挥发分的方法见国家标准GB/T 212-2008及GB/T 211-2007
水分M O+N H
C
分A
干燥无灰基（下标daf）
干燥基（下标d） 空气干燥基（下标ad）
收到基（下标ar）
图4-1 煤的组成表示方 法
S灰
例4-1
返回第二节
煤中的氢：
化合氢（与氧结合，不能进行燃烧反应）
CO2 =—————— ×100（%） V0
其他类推。
(2)实际烟气量和烟气组成 ①固体、液体燃料
当α>1时，实际烟气量V(Nm3/kg)为： V=V0+(α-1)V0a
烟气各组成量： VCO2=Car/12×22.4/100 (Nm3/kg)
（NVmH32/O=kg(H) ar/2+Mar/18)×22.4/100 VSO2=Sar/32×22.4/100 （Nm3/kg)
得，如： CO2=V0CO2=V0CO2/V0×100（％）
② 气体燃料 基准：1Nm3气体燃料 理论烟气量为： V0=V0CO2+V0H2O+V0SO2+V0N2
=+[2CHO2S2++CNO2]+/H120+0H+2VO0+O23×C7H94/+2(1m+n/2)CmHn
理论烟气组成： V0CO2
第四章 燃料与燃烧
硅酸盐工业中，能源（热能和电能）费用在成本 中所占比例较大。
第一节 燃料的种类和组成
一、燃料的种类 固体燃料 液体燃料 气体燃料
二、燃料的组成及其换算
（一）固体、液体燃料 元素分析法：碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫
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第三章燃料及其燃烧过程与设备硅酸盐制品需要消耗大量的热量。
热量的来源：1、燃烧燃烧产生，即化学能转化为热能。
资源丰富，但价格低廉2、以电为热源，即电能转化为热能。
效率高，但相对短缺。
目前硅酸盐行业热源以燃烧为主。
第一节燃料的种类及组成燃料：在燃烧过程中能过发出热量并能利用的可然物质燃料的种类按状态分：固体燃料：木碳，煤等。
其中煤又分为泥煤、褐煤、烟煤、无烟煤。
液体燃料：石油及其制品。
气体燃料：天然气、人造煤气。
按来源分：天然原料：人工原料：一、固体燃料：（一）煤的种类及特点：按国家标准，分为三类:褐煤、烟煤、无烟煤1). 褐煤：外观褐色，光泽黯淡。
水分含量高，热值低，密度较小，含氧量高，化学反应强，极易氧化和自然。
常作为加压气化燃料，锅炉燃料2). 烟煤：挥发份含量高、灰分及水分较少，发热量高。
可划分贫煤、焦煤、气煤3). 无烟煤：挥发份含量低，燃点较高，燃烧时没有粘结性。
（二）、固体燃料的组成及换算：常用两种表示方法：（1）元素分析法：C、H、O、N、S、A （灰分）、M（2）工业分析法：挥发分（V）、固定碳（FC）、A、M1、元素分析法：C、H、O、N、S、A、MC：煤中含量最多的可燃元素，一般含量为15-90%以两种形式存在：碳氢化合物：碳与氢、氮、硫等元素结合成有机化合物碳呈游离状态:H、可燃元素，一般含量为3-6%以两种形式存在：化合氢（H2O)：与氧化合成结晶水形式(不可燃）自由氢：与化合物组成的有机物，如CnHm(可燃）O：不可燃元素，一般含量不等。
它可与其它可燃物形成氧化物N、煤中惰性气体含量为0.5-2%，在高温下与氧形成有害物质NOx,污染大气S：含量小于5%以三种形式存在：有机硫：与碳氢化合物结合在一起硫化物中硫：主要存在于FeS2硫酸盐中硫：存在于各种硫酸盐中（CaSO4 , FeSO4硫为有害物质。
S+O2=SO2 、SO2+O2=SO3SO2+H2O=H2SO3 、SO3+H2O=H2SO4A：煤燃烧后的产物，为有害物质，降低煤的发热量，造成不完全燃烧损失。
主要产物为：SiO2 、AlO3 、FeO3 、CaO、MgOM：不可燃物质。
水分含量增加即降低可燃物质的含量，也降低煤的发热量煤中水分以两种形式存在：外在水分（表面水分）：机械的附在煤表面的水分。
经风干及外界条件变化可出去的水分。
内在水分（固有水分）：达到风干后煤中残留的水分。
（包括化学吸附水和结晶水）同种煤的组成成分是波动的，在表明煤的组成时，必须说明选用的基准。
常用煤的基准：（1）收到基(应用基)（2）空气干燥基（分析基)（3）干燥基(干燥基)（4）干燥无灰基（可燃基）1）收到基（应用基）：以实际使用的煤为基准而测出的煤各元素的质量百分组成。
收到基（应用基）收到基水分M ar有两种：外在水Mar.f和内在水Mar.i n2）空气干燥基（分析基）：以实验室使用的风干煤样（用温度为20℃，相对湿度为70%的空气）为基准而测出的煤各元素的质量百分组成。
空气干燥基分析基（3）干燥基（干燥基）：以无水的煤为基准而测出的煤各元素的质量百分组成。
干燥基干燥基（4）干燥无灰基（可燃基）：以无水、无灰的煤为基准而测出的煤各元素的质量百分组成。
干燥无灰基（可燃基）各种基之间的转化例如：收到基与空气干燥基之间的转换。
设：已知Cad、Mar、Mad ，求Car。
解：取100kg收到基煤为基准，相当于空气干燥基煤为：(100–Mar.f)(kg) 二者含碳质量相等：收到基含碳质量=空气干燥基含碳质量即：2、工业分析法：挥发分（V）+固定碳（FC）+A+M=100%工业分析规程：煤在隔绝空气的条件下加热，随温度升高发生的变化：100—150℃：外部水分蒸发200—450℃：碳氢化合物分解释放出可燃气体（CH4、H2、CmHn）。
矿物结晶水逸出---850 ℃：气体挥发停止1000—1100 ℃：完全停止一切气体逸出，残留下固体焦炭.二、液体燃料分类：天然原料：石油人工原料：重油常用表示方法：与固体的元素分析法(C、H、O、N、S、A 、M)相同三、气体燃料：工业上常用的气体燃料：高炉煤气、发生炉煤气和天然气组成：用体积百分数来表示。
两种表示方法：干基：不含水蒸气；湿基：含有水蒸气。
气体燃料组分：CO 、H2 、CH4…… CmHn、CO2、O2等干基：(新国标）COd +H2 d+CH4d+…… CmHnd、+ CO2 d+ O2d =100%（旧国标）COg +H2 g+CH4g+…… CmHng、+ CO2 g+ O2g =100%湿基：(新国标）COv+H2 v+CH4v+…… CmHnv、+ CO2 v+ O2v +H2Ov=100%（旧国标）COs +H2 s+CH4s+…… CmHns、+ CO2 s+ O2s + H2Os=100%干基与湿基二者的换算关系：第二节燃料的热工性质及选用原则一、发热量：1、固体、液体的发热量（1）定义：单位质量的燃料完全燃烧时所放出的热量。
单位：kJ/kg煤高位热值Qgr.ar(QGW)：燃烧产物中的H2O已经冷凝为0℃的液态水。
低位热值Qnet.ar(QDW)：燃烧产物中的H2O为20℃的水蒸汽。
注：热值的组成与煤的组成相对应，分为应用基、分析基、干燥基、可燃基热值（2）高位热值Qgr.ar与低位热值Qnet.ar的关系例：Qgr.ar 与Qnet.ar 的转换设:1kg应用基煤中，含水分Ma r/100 kg, Har/100 kg1kg固燃料生成的水量为：⏹而1kg0℃的液态水变为20℃的水蒸汽所需要吸收的热量为2500 kJ/kg [+忽略项:Cp(20-0) kJ/kg ]同理⏹不同基准时，高位热值之间的转换参见表4—1。
⏹低位热值之间的转换参见表4—4。
（3）、热值的测定与计算测定：固体燃料热值的测定通常采用氧弹量热仪计算：采用一些给定的经验公式。
⏹元素分析法的经验公式：⏹⏹工业分析法公式，参见教材229页（4-9，4-10）。
标准燃料的概念⏹规定: 热值为29300kJ/kg（约合7000kcal/kg）的煤为标准煤。
热值为41820kJ/kg（约合10000kcal/kg）的煤为标准油。
⏹衡量工业用能源数量的多少通常看是消耗了多少标准煤。
2、气体燃料的发热量：（1）定义：单位体积的燃料完全燃烧时所放出的热量。
单位：kJ/Nm3气体燃料也有高位热值Qgr、低位热值Qnet之分：标准燃料的概念规定: 热值为41820kJ/kg（约合10000kcal/kg）的气体为标准气。
二、其它热工性质1、固体燃料（1）挥发分：在隔绝空气的条件下，将一定量的煤样在温度900℃下加热7min，所得到的气态物质（不包括其中的水分）组分：含矿物结晶水、挥发性成分和热分解产物煤中挥发物含量影响燃烧的火焰长度及着火温度。
一般的：挥发物含量高时火焰长，着火温度低，易着火（2）煤的粘结性指粉碎过的煤粒在规定条件下干馏成焦，煤粒或与外加物相粘结的强度。
粘结性强的煤：易结大块；粘结性弱的煤：易堵塞炉栅。
二、液体燃料（硅酸盐行业主要用重油性质）重油性质（1）粘度：（2）闪点、燃点、着火点、凝固点闪点：当油被加热到一定温度时，表面挥发逸出蒸汽。
当火焰接近时，油类会出现短暂的兰色亮光，此时油温为―闪点‖。
燃点：油温继续提高至点燃后连续不熄，此时油温为―燃点‖。
着火点：油温升高至表面油蒸汽自燃起来,此时油温为―着火点‖凝固点：油类完全失去流动时的最高温度为凝固点。
（3）水分含水分高，容易降低燃料的发热量，但燃烧时需要掺加少量的水，以利于重油雾化。
（4）机械杂质：重油中的杂质，易堵塞油泵及喷嘴。
（5）密度、比热容、导热系数(P233)。
三、气体燃料：工业上常用的气体燃料：高炉煤气、发生炉煤气和天然气煤气的分子量和密度、平均比热分子量：标准密度：平均比热:三、燃料的选用原则基本原则：书上236在能够满足工艺、确保产品质量的前提下，尽可能用低品位的劣质燃料。
第三节燃烧计算一、基本知识1、计算目的与内容：1）为设计窑炉需要：已知：燃料的组成及燃烧的条件计算：燃料燃烧所需要的空气量、烟气生成量、烟气组成及烟气温度。
从而设计燃烧室、管道空气烟道2）为操作窑炉需要已知：燃料的组成及烟气成分计算：燃料燃烧所需要的实际烟气量、空气量、空气过剩系数、漏气量等，从而评价燃烧的操作水平。
2、计算方法：：1）分析计算法（设计计算）：根据燃料的成分分析进行计算2）近似计算法：在燃料组分未知时，根据燃料的种类及发热量进行近似计算3）估算法：在燃料组分及发热量未知时，根据经验估算。
4）操作计算（检测计算）3、几个基本概念：1）理论空气量（Va0 ）：理论上燃料中的可燃成分完全燃烧所需的空气量。
2）理论烟气量（V0 ）：燃料与理论空气量进行完全燃烧时所得的烟气量。
3）实际空气量（Va ）：实际燃烧过程中所加入的空气量。
4）实际烟气量（V ）：燃料与实际空气量进行完全燃烧时所得的烟气量。
5）烟气组成（体积百分数）：烟气中各组成量与总烟气量的比值。
6）空气过剩系数（α）：实际空气量与理论空气量的比值。
α=1:空气供给恰好,烟气中无多余氧气α>1:空气供给过剩,烟气中有多余氧气α<1:空气供给不足,不完全燃烧产生不完全燃烧的原因:1)空气供给不足,不完全燃烧2)空气供给恰好或供给过剩,但由于燃料和空气接触不好, 导致燃烧不完全空气过剩系数的选择：1）与燃料的种类有关：燃料越细匀，α越小，α=1.05～1.15。
2）与燃烧气氛有关：氧化气氛，α>1；还原气氛，α<1。
3）与燃烧方式有关：如对于气体燃料，长焰燃烧，α=1.2～1.6；无焰燃烧，α=1.05。
4）与燃烧设备有关：对于煤粉燃烧或立窑，α较大；而对于回转窑，α较小二、空气量、烟气量及烟气组成的计算（一）分析计算法1、空气量的计算1)固、液体燃料①取100kg收到基燃料为计算基准，其中各种成分的质量为：其中的可燃成分为：而Oar为助燃成分②确定VO20⏹燃料中的含O2量为：Oar/32③理论空气量Va0⏹空气中O2含量为21%，因此⏹⏹注意：若空气中含有水蒸气，则称为湿空气。
设水蒸气含量为xkg水蒸气/kg干空气，则理论干空气Va0Bm3/kgfuel中的水蒸气量为：燃烧所需的理论湿空气量为：④实际空气量Va同样，实际湿空气量：2）气体燃料:①取100Bm3湿基燃料为计算基准，其中各成分体积量为：⏹找出可燃成分为：②确定VO20③理论空气量Va0④实际空气量Va2、完全燃烧产生的烟气量、烟气组成的计算完全燃烧时：理论上：完全燃烧，烟气组分CO2 、SO2、H2O、N2实际上：完全燃烧，烟气组分CO2 、SO2、H2O、N2、O2 1）固、液体燃料：（1）理论烟气量、烟气组成取100kg应用基燃料为计算基准，其中各种成分的质量为：理论烟气量：理论烟气的组成百分含量：(2)、实际烟气量(α>1时)、烟气组成实际烟气量烟气组成量：2）气体燃料（1）、理论烟气量、烟气组成烟气成分:理论烟气量：（2）、实际烟气量(α>1时) 、烟气组成实际烟气量:烟气组成量：例题：P242：4-2;4-3（二）、近似计算法近似计算法：在燃料组分未知时，根据燃料的种类及发热量进行近似计算。