燃烧技术第三章
【2017年整理】燃烧学复习重点
第一章燃烧化学反应动力学基础1、什么叫燃烧？2、浓度和化学反应速度正确的表达方法？化学反应速度如何计量？3、什么是单相反应、多相反应、简单反应、复杂反应、总包反应？4、质量作用定律的适用范围？如何从微观的分子运动论的观点来理解质量作用定律？试用质量作用定律讨论物质浓度对反应速度的影响。
5、什么是反应级数？反应级数与反应物浓度（半衰期）之间的关系如何？6、常用的固体、液体和气体燃料的反应级数值的范围是多少？7、试用反应级数的概念，讨论燃尽时间与压力之间的关系。
8、惰性组分如何影响化学反应速率？9、Arrhenius定律的内容是什么？适用范围？如何从微观的分子运动论的观点来理解Arrhenius定律？10、什么是活化能？什么是活化分子？它们在燃烧过程中的作用？11、图解吸热反应和放热反应的活化能与反应放热（吸热）之间的关系。
12、什么叫链式反应？它是怎样分类的？链反应一般可以分为几个阶段？13、描述氢原子燃烧的链式反应过程。
14、试用活化中心繁殖速率和销毁速率的数学模型，结合编程技术，绘制氢原子浓度随时间变化的图线，解释氢燃烧的几种反应的情况。
并讨论：分支链反应为什么能极大地增加化学反应的速度？15、烃类燃烧的基本过程是什么，什么情况下会发生析碳反应？如何进行解释？什么样的烃类燃烧时更容易发生析碳反应？如何防止烃类燃烧析碳？16、图解催化剂对化学反应的作用。
17、什么叫化学平衡？平衡常数的计算方法？吕·查德里反抗规则的内容是什么？18、什么是燃料的低位发热量和高位发热量？19、试用本章的知识解释，从燃烧学的角度来看，涡轮增压装置对汽车发动机的作用是什么？20、过量空气系数（a）与当量比（b）的概念？21、燃烧过程中，有几种NOx的生成机理？第二章燃烧空气动力学基础——混合与传质1．为什么说混合与传质对燃烧过程很重要？2．什么是传质？传质的两种基本形式是什么？3．什么是“三传”？分子传输定律是怎样表述的？它们的表达式如何？（牛顿粘性定律、傅立叶导热定律、费克扩散定律）4．湍流中，决定“三传”的因素是什么？湍流中，动量交换过程和热量、质量交换的强烈程度如何？怎么用无量纲准则数的数值来说明这一点？5．试推导一个静止圆球在无限大空间之中，没有相对运动的情况下，和周围气体换热的Nu数，以及和周围气体进行传质的Nu zl数。
燃烧器设计技术手册
燃烧器设计技术手册第一章：燃烧器概述1.1 燃烧器的作用和应用领域燃烧器是一种用于将一种或多种燃料燃烧产生热能的装置，广泛应用于工业生产中的锅炉、热风炉、焚烧炉等设备中。
燃烧器的设计和性能直接影响到燃烧效率和环保性能。
1.2 燃烧器的分类依据燃烧器的工作原理和结构特点，可将燃烧器分为压力喷嘴燃烧器、旋风燃烧器、流化床燃烧器、多孔燃烧器等类型。
1.3 燃烧器的主要组成部分燃烧器主要包括燃烧器本体、点火装置、燃料输送系统、空气输送系统、调节系统和安全控制系统。
第二章：燃烧器设计原理2.1 燃烧理论基础介绍燃烧的化学过程和热力学原理，包括燃料与氧气的反应、燃烧传热等基础知识。
2.2 燃烧器设计参数讨论燃烧器设计中的主要参数，包括燃烧器功率、燃烧器效率、热效率、燃烧器稳定性等。
第三章：燃料选择与燃烧器匹配3.1 燃料物性及选择介绍各种常见的工业燃料的物理性质和燃烧特性，包括液体燃料、固体燃料和气体燃料。
3.2 燃烧器与燃料的匹配讨论燃烧器设计时需要考虑燃料的选择和燃烧器的适配性，使燃料能够充分燃烧，提高燃烧效率。
第四章：燃烧器结构设计4.1 燃烧器形式与结构介绍不同类型燃烧器的结构特点和设计原则，包括压力喷嘴燃烧器、旋风燃烧器、多孔燃烧器等。
4.2 燃烧器材料选择讨论燃烧器材料的选择原则和材料特性，包括耐热材料、耐腐蚀材料等。
第五章：燃烧器性能测试与调试5.1 燃烧器性能测试介绍燃烧器性能测试的方法和技术，包括燃烧效率测试、热效率测试、排放测试等。
5.2 燃烧器调试与优化讨论燃烧器在实际应用中的调试方法，包括点火调试、燃烧参数优化等。
第六章：燃烧器运行维护与安全管理6.1 燃烧器运行维护介绍燃烧器的日常运行维护方法，包括清洗、保养、损坏检修等。
6.2 燃烧器安全管理介绍燃烧器在运行过程中的安全管理知识，包括防火、防爆、泄漏处理等。
结语燃烧器设计技术手册涵盖了燃烧器的基本原理、设计流程、性能测试、调试与维护等方面的知识，对于燃烧器设计人员和生产运营人员具有重要的参考价值。
燃气燃烧器安全技术规定
燃气燃烧器安全技术规定集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-燃气燃烧器安全技术规定第一章总则第一条为了保障燃气燃烧器(以下称'燃烧器')的安全运行，避免和减少燃气设备安全事故，减少财产损失，保护生命安全，为燃气设备的安全监察提供技术依据，制定本安全技术规定(以下称'规定')。
第二条本规定依据国务院《特种设备安全监察条例》中有关规定，并参考国内外相关标准编制。
关联法规：第三条适用范围(一)本规定适用于各类锅炉用燃气燃烧器，其它用途用燃气燃烧器可以参照本规定执行。
(二)本规定规定了燃烧器的结构与设计、安装与系统、运行与维护、安全与控制装置、技术资料与铭牌要求等。
(三)双燃料燃烧器应该同时满足本规定和TSG GB002-2006《燃油燃烧器安全技术规定》的要求。
第四条燃烧器的电气控制系统的安全性能，应该符合GB3797-89《电控设备第二部分装有电子器件的电控设备》的规定。
第二章结构与设计要求第五条设计(一)燃气燃烧器一般由以下主要部分组成：燃气喷嘴、燃气阀系、风机、燃气流量调节阀、空气调节装置、点火装置、燃气压力检测开关、空气压力检测开关及火焰监测装置等。
(二)燃烧器的设计应该能保证燃烧器达到规定的输出功率及性能要求。
燃烧器的结构应该保证不会发生不稳定、变形或开裂等危及安全的问题。
(三)燃烧器各部件结构和尺寸的设计不仅必须保证燃烧器可靠经济运行，还要保证操作人员的安全。
(四)燃烧器上应当有火焰观测孔，为防止火焰喷出或烟气外漏，观测孔配件应当具有足够强度并且被有效密封。
(五)对于燃烧器的运动部件(皮带传动、风机)必须设计防护装置。
(六)为防止异物吸入，影响设备正常安全运行，燃烧器风机入口应该装有金属防护网罩。
(七)设计额定输出功率大于等于350kW的燃烧器，需配置燃气流量调节装置，使其输出功率在规定的范围内可调。
3 燃料与燃烧
87.91 5.49 5.49 0.55 0.55 100Car=Cad（100-Mar,f） 100Car=Cdaf（100-Mar-Aar） 其转化关系见表5-2（改错）
总量
100% 100% 100% 100%
材料工程基础-lvshuzhen
3.1.4 燃料有哪些热工性质？（掌握）
1、基本热工性质——发热量（简称:热值） 2、其它热工性质
3.1.1 燃料是如何分类的？（掌握） 3.1.2 燃料的组成有哪两种表示方法？其基准 内容 有哪些？各种基准之间如何换算？（掌握） 3.1.3 燃料有哪些热工性质？（掌握） 3.1.4 如何选择燃料？（了解）
材料工程基础-lvshuzhen
3.1.燃料的种类和组成
3.1.1 燃料是如何分类的？（掌握） 气体燃料：天然气、煤气、液化气等 液体燃料：汽油、煤油、柴油、重油 固体燃料：煤、柴禾等
根据化学反应计算空气量、烟气量、烟气组成 根据热平衡原理计算火焰温度 计算方法：分析计算法、近似计算法、操作计算法
材料工程基础-lvshuzhen
3.2.2.1 设计计算
分析计算法：已知燃料的种类和元素分析成分，通过化学 反应，根据质量守衡进行定量计算。 假定：
–气体的体积均以标准状态计算； –气体均为理想气体； –计算的基准温度为0℃； –计算时固体、液体燃料用收到基（ar），气体燃料用湿基 – 均在完全燃烧条件下计算空气量 ； – 空气由氧气和氮气组成，其体积百分比为21:79。
（2）实际空气量的计算（掌握）
Va Va0 1.2 5.08 6.09(Nm3 Kg)
例题
材料工程基础-lvshuzhen
（3）理论烟气量V0的计算（掌握）
理论烟气由以下两部分组成:
燃烧理论与基础 03第三章 燃烧流体力学
H h p/
H H vv/2
~
式中h为焓，H为滞止焓，Qa为组分a的反应 ~ H 热； 为包括动能的总焓；Qh则包括剪切功 流入的净速率和反应所产生和吸收的热能、 辐射能、电能等。
上式表示，内能加动能的增加率等于滞止焓 以对流与扩散两种方式流入单位体积内的净 速率，再加上源项 Qh。 式中的Γh表示热交换系数，其定义为：
仅适用于圆形自由射流的基本区域。
3、出口紊流度对自由射流的影响
从燃烧器喷出的射流都是紊流射流。由于燃 烧器的设计和加工各不相同，因而射流喷出 时具有不同的起始紊流度，将导致射流喷出 后扩散和衰减规律有较大的差异。 下图示出了不同初始紊流度的等温射流和不 等温射流的相对动压头沿射流轴线的变化规 律。
Γ S x j
当采用时间平均方法后，时平均方程中将出 现一些新的未知关联项，忽略密度脉动三阶 关联项，剩下的即 v ' 与 v v ，称为雷诺应力 项，它们的数值模化将在以后的燃烧数值模 拟章节中介绍。
' j
' i ' j
第二节 直流燃烧器空气动力特性
（3）化学组分方程
m ( ma ) ( v j ma ) (a a ) Ra t x j x j x j
式中，Ra是包括化学反应引起的产生（或消 耗）率以及颗粒反应产生的质量源。 化学组分a的质量分数ma的定义式为：
a a ma a
2 vi vi v j 2 vi ij ' ij ' x 3 x j 3 x j xi j
燃烧学-第1讲-基本概念解析
(1) 水分（M）
在燃料中水分是以游离水和化学水两种状态存在的。游离水 包括外在水Mf和内在水Minh。 外在水是吸附在内部毛细孔内的水，可用加热方式测出。而 内在水又称为固有水，是指吸附在内部毛细孔内的水，可以 用加热的方法去除。 化合水又称为结晶水，是一部分氢和氧化合并与燃料总化合 物结合的水，该水分含量较少，用加热的办法不能测出。
固体燃料、液体燃料：
• 元素分析组成 碳、氢、氧、氮、硫、灰分、水分等七种成分
• 工业分析组成 水分（M）、挥发分（V）、灰分（A）、 固定碳（FC）（Fixed Carbon）四种成分。
• 各组成成分表示用质量百分数,有四种“基”表示方法: 收到基（as received） ，空气干燥基（air dry） 干燥基（dry），干燥无灰基（dry ash free）。
实现优化燃烧问题
解决的问题
什么是燃料
如何评价燃料品质
3.1.1 燃料的种类
燃料：是指在燃烧过程中能够发出 热量并能利用的可燃物质。
矿物燃料
按物态分：固体燃料、液体 燃料和气体燃料
按获得的方法分：天然燃料和 量高的农作物 为生产原料，通过发酵和糖分转 化等加工程序制成酒精。
按照挥发分的含量可以将煤分为：褐煤、烟煤、贫煤和无烟煤 (3) 灰分（A）
灰分是指 815 ℃完全燃烧后的残留物，是煤中矿物质的转化 产物。灰分的主要成分是SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO及MgO, 此外，还有Ka2O、Na2O和SO3（以硫酸盐形式存在）。煤中 矿物组成及（灰分）含量对煤焦煤尽影响比较复杂。灰分含量 增大，一方面会妨碍氧在煤焦内部的扩散，另一方面会增加灰 分中的空隙而使氧在煤焦内部的扩散截面积提高。
3-1 燃料的概念
Qnet,p=高位发热量Qgr,p－水的汽化潜热
根据反应式H2 + 1/2O2 ==H2O , 1千克燃料共计含水量为 (Mar/100 + 9Har/100) kg水/kg Qgr,p=Qnet,p－2450x((Mar/100 + 9Har/100）
对于1千克固体和液体燃料高、低位热值之差为： Qgr,ar－Qnet,ar = 2450(Mar + 9Har) Qgr,d－Qnet,d= 22050Hd kJ/kg kJ/kg
例3
发生炉煤气的干组成如下 CO2d% COd% H2d% O2d% 5.5 28.0 13.4 0.4 CH4d% H2Sd% N2d% 0.5 0.2 52.0
水分含量H２Ov%= 3.13%。试计算该煤气以湿组成表 示的低位热值。
解：将干组成换算为湿组成，其换算系数: (100－H2Ov)/100 = (100-3.13)/100= 0.969 CO2v%= 5.5%×0.969= 5.33% COv%= 28%×0.969= 27.13% H2v%= 13.4%×0.969= 12.98% O2v%= 0.4%×0.969= 0.39% CH4v%= 0.5%×0.969= 0.48% H2Sv%= 0.2%×0.969= 0.19% N2v%= 52%×0.969= 50.39% Qnetv=27.13×126+12.98×108+ 0.48×358+0.19×232= 5051kJ/m3
燃烧；流化床燃烧，磁控燃烧；脉动燃烧；催化 燃烧；自蔓延燃烧；低温富氧燃烧等等……
本章提纲
1 2 3 4 燃料的概念 燃烧计算 燃料燃烧理论 洁净燃烧技术
燃烧动力学PPT课件
一般地说，反应物的物理性质(k0)对反应速度的影 响非常有限,不是主要影响因素,它涉及到分子碰撞 理论, 我在这里不多讲了。
而活化能E对反应速度的影响十分显著，活化能 愈小，活化分子数越多，k值越大，则反应速度就 越大。 ➢什么是活化分子？能发生反应的高能量分子。 ➢什么是活化能？活化分子的平均能量比普通分子
3
一般地说，表示化学反应速度的大小，主要是用浓 度的变化（反应物浓度减少或生成物浓度增加）来 表示。 根据不同的浓度单位，有不同的表达形式：
用摩尔浓度单位：kmol/m3 .s
Vm=±dCi／dt 用分子浓度单位: 1/m3 .s
Vm=±dNi／dt Ni──单位容积中某物质的分子数 用质量浓度单位: kg/m3 .s
负荷qv可以表示燃烧速度的大小,qv(KJ/m3.s)是在单
位时间单位体积内烧掉些燃料所释放出来的热量。 这是燃烧化学反应速度的表示方法，下面简单介绍 一下影响化学反应速度的因素：
5
二 影响反应速度的因素 (1)浓度影响: 浓度增大，分子碰撞次数增加，反应速率增大。 质量作用定律: Vm=k·Cin n──反应级数,根据实验测定,它能直接反映出Vm与C 的具体关系,而且对进一步研究反应机理也有用处。 具体测定方法属于《物理化学》的内容。 k──反应常数 , 由实验测出：它反映了燃料燃烧能力 的大小，如k(炔) > k(烯) > k(烷) 炔烃燃烧能力最大,烯烃次之,烷烃最弱。
化学动力学在燃烧理论中占有重要的地位，尤 其是燃烧反应速度已成为衡量燃烧过程特性的一个 主要参数，由于物理化学是一门复杂的学科，我仅 在这里粗略地介绍一个与燃烧现象有关的一些概念 和知识。其它内容主要靠自学。
2
第一节 化学反应速度
清洁燃烧技术 第3章1
第一节第二节第三节低NOx 清洁燃烧技术第四节第一节型煤与水煤浆技术型煤技术民用、工业锅炉燃烧技术）型煤概念：英文名称：。
主要以机械力将型煤配合料加工成的具有一定形状、质量、大小和特定理化性能的燃料或原料。
由于煤矿开采机械化程度的提高，粉煤在煤炭产量中的比例越来越高，粉煤既不便于运输也不宜燃烧。
粉煤成型燃用，是高效洁净地利用煤炭资源的有效途径。
型煤分为民用型煤和工业型煤两类。
民用型煤与烧散煤相比，燃烧效率大大提高，节煤20％-30％，烟尘和SO 2排放可减少30％～60％。
我国民用型煤技术己达较高水平，城镇民用型煤销售量约4000万ｔ／年。
工业锅炉燃烧型煤比燃烧原煤节能15％左右，原始排尘减少70％～80％.总固硫率30％～50％.粒状型煤柱状型煤饼状型煤一我国生长的民用型煤品种较多以其形状可以分为三种:蜂窝煤近年我国在民用型煤方面发展很快,城市居民中巳基本普及烧用型煤，集体食堂大灶、茶炉房及城镇的餐馆,茶馆等炉灶也不同程度地普及烧用型煤、烧烤煤球中国民用型煤研究开发的重点为上点火型煤及配套灶具,已进入商业化阶段。
二我国目前的工业型煤按用途不同可以分为工业炉窖炉用型煤;冶金用型煤我国现有层燃工业锅炉是最大的用煤行业其发展特点是:1.通过控制型煤的成型工艺,解决了型煤燃烧时具有良好热开裂变形“定向开花”从而改善了空气的扩散过程和型煤燃烧过程,使型煤的燃烧效率提高.2. 开发了多种固硫剂60%以上3. 发展分散炉前成型技术炉前无粘结剂成型工艺，克服了集中成型建厂生产型煤时必须使用粘结剂和产品必须防水防潮及高强度等问题.其特点是煤料成分,粒度及添加剂等都集中由燃料公司控制,将配好的煤料分散到用户炉前成型燃用.该工艺成本低,但需增设炉前成型装置及锅炉上煤装置.三发展型煤技术的优点：1.节约能源、提高煤炭利用率（减少漏煤、改善热稳定性差或难燃煤的燃烧特性，扩大煤炭资源的利用）2.在型煤配制过程中添加固硫剂可以有效控制污染物SO的排2放，当型煤中添加的石灰石，可以在燃烧中脱除80%左右的硫。
燃烧器设计技术手册
燃烧器设计技术手册第一章概述燃烧器是工业生产中常见的设备，其作用是将燃料和空气混合并点燃，产生热量。
燃烧器的设计和选型对于工业生产过程的能源利用效率、环境保护和安全性都有着重要的影响。
本手册旨在介绍燃烧器设计的基本原理、技术要点和实际应用，以便工程师和技术人员在燃烧器选择、设计和优化方面能够有所指导和帮助。
第二章燃烧器原理1. 燃烧理论基础介绍燃烧过程的基本原理，包括燃烧的化学反应、燃烧的热力学过程、燃料燃烧与空气混合的理论模型等。
2. 燃烧器分类介绍不同类型的燃烧器，包括锅炉燃烧器、工业燃烧器、热风炉燃烧器等，以及它们的特点和应用场景。
第三章燃烧器设计要点1. 燃料选择介绍不同种类的燃料的特点、适用范围和燃烧特性，以及在燃烧器选择和设计中的考虑因素。
2. 空气与燃料的混合讨论如何在燃烧器设计中实现燃料与空气的合理混合，以确保燃烧效率和节能。
3. 燃烧稳定性介绍燃烧器设计中保证燃烧稳定的技术手段和方法，以防止燃烧不稳定带来的问题。
4. 燃烧器热负荷计算介绍燃烧器设计中的热负荷计算方法，以确定燃烧器的适用范围和技术参数。
第四章燃烧器材料与结构设计1. 材料选择探讨在燃烧器设计中选择合适的材料的依据和方法，并介绍常用材料的特点和适用范围。
2. 结构设计介绍燃烧器的结构设计原则，包括外观结构、燃烧室设计、燃烧器头设计等方面的要点和技术注意事项。
第五章燃烧器安全与环保1. 安全防护措施探讨燃烧器设计与使用中的安全防护措施，包括防爆、防火、防失火等方面的技术要点和注意事项。
2. 环保要求介绍燃烧器设计中需要考虑的环保要求，包括排放控制、烟气净化、能源利用效率等方面的设计原则和技术措施。
第六章燃烧器性能测定与优化1. 性能测定方法介绍燃烧器性能测定的基本方法和技术手段，包括静态特性测试、动态特性测试、耐久性测试等方面的内容。
2. 优化方法探讨燃烧器优化设计的方法和技术手段，包括结构优化、燃烧参数优化、控制系统优化等方面的内容。
第三章内燃机的主要技术指标
4）升功率
PL
Pe p n We me Vs i 30 Vs i t
PL pme n
汽油机习惯上用升功率 PL 表示其强化程度 现代汽油机 PL≥50kW/L 如：Santana2000 PL=74kW/1.8L Passat1.8 PL=91kW/1.8L Passat1.8T PL=110kW/1.8L 柴油机习惯上用平均有效压力 pme 表示其强化 程度，pme=0.6~3.0 MPa 柴油机 pme 较高， 但转速相对较低， PL 不如 故 汽油机高 平均有效压力、升功率，各发动机能类比，是 衡量发动机动力性和强化程度的一个很重要 的参数。
①增加快速加载烟度测试（ELR）。 ②适用于额定功率不大于85kW的柴油机。 ③适用于单缸工作容积小于0.7L、额定转速大于3000r/min 的柴油机。 ④ 对于燃气发动机或安装了先进的排气后处理装置的柴油机
内燃机排放—欧洲指标 排放标准 欧Ⅰ 欧Ⅱ 欧Ⅲ 欧Ⅳ 欧Ⅴ 执行年份 1992 1996 2000 2005 2008 NOx(g/kW· h) 9 7 5 3.5 2 PM(g/kW· h) 0.4/0.61 0.15 0.1 0.02 0.02
We=（2n/60）× Ttq
Pe=（n/30）× Ttq ×10 Ttq 为有效扭矩。
N· m/s
kW
有效功率可以利用测功器测定，水力测功器可先测出有 效扭矩Ttq ，再用上式计算出有效功率。
各种用途内燃机的运转特点
3.1.2 标定功率 内燃机出厂时铭牌上写明厂方标定的有效功率。 ① 15分钟功率：内燃机允许连续运转15分钟的最大有效功 率。汽车爬坡功率和军用车辆及快艇的追击功率。 ② 1小时功率：内燃机允许连续运转一小时的最大有效功率 。船用主机，工程机械和机动车的最大使用功率。 ③ 12小时功率：内燃机允许连续运转12小时的最大有效功 率。可作为工程机械，机车和拖拉机正常使用功率。 ④ 持续功率：内燃机允许长期运转的最大有效功率。 可作为长期连续运转的远洋船舶，发电站，和农林排灌内 燃机的持续使用功率。
燃烧理论与技术大纲
燃烧理论与技术》课程教学大纲课程编号：08211011课程类别：专业基础课程授课对象：能源与动力工程、热能工程、工程热物理、建筑环境等专业开课学期：第6学期学分：3学分主讲教师：王俊琪等指定教材：同济大学、重庆建筑大学等编，《燃气燃烧与应用（第三版）》，中国建筑工业出版社，2005年教学目的：通过对该课程的学习，使学生掌握有关燃气燃烧的基本知识，学会相应的燃气燃烧的计算方法，能够利用化学反应动力学原理解释相关的燃烧现象及燃烧的速度，理解不同气流的混合原理和燃气燃烧火焰的传播机理及传播速度的测定方法，深刻认识燃气各种燃烧的方法，并能利用流体力学、化学反应动力学原理分析各种燃烧方法的机理。
在此基础上，进一步掌握各种不同种类的燃烧器原理、构造及其设计原理与方法，深入理解有关民用燃气用具、燃气工业炉窑的类型、结构，并能进行有关设计计算和热力计算。
第一章燃气的燃烧计算课时：1周，共3课时教学内容第一节燃气的热值一、燃烧及燃烧反应计量方程式燃烧的定义与条件；不同燃烧反应的计量方程式。
二、燃气热值的确定燃气低热值和高热值的定义及其计算方法；混合气体热值的计算。
第二节燃烧所需空气量一、理论空气需要量理论空气量的概念；理论空气量的精确计算方法和近似计算方法。
二、实际空气需要量实际空气量和过剩空气系数的概念；常用设备的过剩空气系数。
第三节完全燃烧产物的计算一、烟气量烟气的主要成分；按烟气组分计算的理论及实际烟气量；根据燃气的热值近似计算不同燃气的烟气量。
二、烟气的密度烟气密度的计算。
第四节运行时烟气中的CO含量和过剩空气系数一、烟气中CO含量的确定烟气中CO含量确定的方法及公式；燃气是否完全燃烧的判别式；工业中常用的RO2的计算方法。
二、过剩空气系数的确定完全燃烧和不完全燃烧时过剩空气系数的确定方法。
第五节燃气燃烧温度及焓温图一、燃烧温度的确定热量计温度和理论燃烧温度的概念及计算公式；影响理论燃烧温度的具体因素分析。
燃气热水器大气式燃烧原理
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二、燃气的成分及性质
天然气成分
CH4
燃气容积成分（％）
98
C3H8 0.3
C4H10
C5H12
N2
0.3
0.4
1
分子量M 密度ρ（kg/m3）
16
44
58
72
28
0.7174 2.0102 2.7030 3.4537 1.2504
定压比热Cg （KJ/NM3·K）
条形火孔燃烧器图例
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（4）带稳焰孔的火孔。下图为带有稳焰孔的火孔，它由主火 孔1及辅助火孔2组成。辅助火孔起稳焰作用，又称稳焰孔。 当燃烧火焰传播速度快的燃气时，主火孔应不回火。辅助火 孔的阻力比主火孔大，当燃烧火焰传播速度小慢的燃气时， 辅助火孔不会脱火，同时所形成的辅助火焰加热了主火焰的 根部，提高了主火焰防止脱火的能力。
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以内变化时，μ值变化并不显著。为了便于加工，通常取 β=60°。 μ值随喷嘴直径的增加而增大，此外， μ值还和 喷嘴加工精度及喷嘴前是否有阀门等因素有关。一般 d=1~2.5mm时，这种喷嘴的μ=0.7~0.78；当d＞ 2.5mm时，μ=0.78~0.80。
固定喷嘴结构简单、阻力小，引射空气性能较好，但出口截 面积不能调节，因此，只能适应一种燃气。如果燃气性质改 变，就需要更换喷嘴。
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பைடு நூலகம் 扩散火焰与预混火焰
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第二节 大气式燃烧器的构造及工作原理
部分预混燃烧方法设计的燃烧器称为大气式燃烧器，其一次空 气系数0＜α1＜1.大气式燃烧器由头部及引射器两部分组成， 如图所示。大气式燃烧器的工作原理是：燃气在一定压力下， 以一定流速从喷嘴喷出，进入吸气收缩段，燃气靠本身的能量 吸入一次空气，在引射器内进行混合，经头部流出，进行燃烧， 形成本生火焰。
第三章生物质直接燃烧技术
生物质燃料是通过燃烧将化学能转化为热能的物质，由燃料 获取的热能在技术上是可以被利用的，在经济上是合理的。
植物生物质元素 组成
CHONS PK
木材
秸秆
CHON
CHONS
N 秸秆元素含量 S
0.6~1.1
0.1~0.2
%
C%
O
40~46
43~50
2005年，我国首个秸秆与煤粉混烧发电项目在枣庄十里泉发电 厂竣工投产:引进了丹麦BWE公司的技术设备，对1台14万千瓦 机组的锅炉燃烧器进行了秸秆混烧技术改造。
十里泉电厂
生物质与煤混合燃烧效果最佳
2020/4/8
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2. 生物质能利用—直接燃烧—垃圾发电
生活垃圾焚烧后，质量只有 焚烧前的10%，体积最多只 有1/4。
电项目87个，总装机容量达220万千瓦，分布在山东、吉林、江
苏、河南、黑龙江、辽宁和新疆等地。
➢ 以国能生物、凯迪电力、中国节能、韶能股份等为主的国内企业
正加速兴建新的生物质发电项目，仅国能一家，截止2011 年1
月，已有40 个生物质电厂得到审批，25 个并网发电。
2020/4/8
13
2. 生物质能利用—直接燃烧—秸秆发电
0.80~1.0
二、 生物质燃料与燃烧
典型生物质燃料和典型的烟煤、无烟煤的元素组成与工业分析成分组成有 很大区别：
燃料种
工业分析成分/%
类 水分 灰分 挥发分 固定碳 H
元素组成/% CSN
低位热值 K2O /kJ·kg-1
豆秆 5.10 3.13 74.65 17.12 5.81 44.79 0.11 5.85 16.33 16160
燃气燃烧器安全技术规定模板
燃气燃烧器安全技术规定模板第一章：总则第一条：目的和依据本规定的目的是为了确保燃气燃烧器的安全运行，保护员工和设备的安全，依据《燃气燃烧器安全管理方法》和相关法律法规。
第二条：适用范围本规定适用于本企业的全部燃气燃烧器设备的管理和操作。
第二章：管理标准第三条：设备管理1.本企业应建立燃气燃烧器设备台账，包含设备名称、型号、使用地方、使用日期、维护记录等。
2.定期对燃气燃烧器设备进行检查和维护，确保设备正常运行。
3.每个燃气燃烧器设备都应有专人负责，并定期进行培训与考核。
第四条：操作规范1.操作人员应熟识燃气燃烧器设备的使用说明书，并依照操作规程正确操作设备。
2.操作人员应严格遵守相关安全操作规程，如佩戴防护用具、确保设备四周通风良好等。
3.操作人员应及时上报设备故障或异常情况，并采取相应措施进行处理。
第五条：维护保养1.定期对燃气燃烧器设备进行维护和保养，包含清洗、润滑、紧固等。
2.每次维护保养均应有维护记录，记录包含维护人员、维护内容、日期等。
第六条：紧急情况应急措施1.针对燃气燃烧器设备可能显现的紧急情况，应订立相应的应急预案，并进行培训与演练。
2.在紧急情况下，操作人员应立刻执行相应的应急措施，保障人员安全。
第三章：考核标准第七条：设备管理考核1.每半年进行一次燃气燃烧器设备管理考核。
2.考核内容包含但不限于设备台账的完备性、设备检查和维护的记录、设备专人负责的落实情况等。
第八条：操作规范考核1.每季度进行一次燃气燃烧器设备操作规范考核。
2.考核内容包含但不限于操作人员对使用说明书的熟识程度、遵守安全操作规程的情况、处理设备故障和异常情况的本领等。
第九条：维护保养考核1.每年进行一次燃气燃烧器设备维护保养考核。
2.考核内容包含但不限于维护保养记录的完备性、维护人员的操作规范、维护保养的结果等。
第十条：应急措施考核1.每年进行一次燃气燃烧器设备应急措施考核。
2.考核内容包含但不限于应急预案的订立与培训、应急措施的执行情况、紧急情况下的处理本领等。
第3章燃料燃烧计算和锅炉机组热平衡_锅炉燃烧技术
Δ α 各受热面处烟气侧漏
风系数，查表确定；△V为烟道
漏风量 为炉膛出口处过剩空气系
数，表征炉内燃烧状况的重要
物理量，在推荐值范围内选取
过剩空气系数β与漏风系数△α
ky ky ky
zf ky
Qr
四、锅炉输出热量
1、排烟热损失 2、气体不完全燃烧热损失 3、固体不完全燃烧热损失
4、散热损失
5、灰渣物理热损失 6、有效利用热
1、排烟热损失 Q2 定义
烟气排入大气所造成的热损失
计算
1、排烟热损失 Q2 影响排烟热损失的主要因素
Q2 f py , 燃性, l '', , 受热面无损程度
为理想烟气焓、理想空气焓和飞灰焓 c i 为1Nm3空气、烟气各成分和1kg灰在温度为 ℃时的焓值，见表2-9； a fh为烟气携带飞灰的质量份额。对固态排渣煤粉炉，取 a fh 0.9～0.95
0 0 I y、I k 、I fh
焓 温 表
烟气的焓值 H y
取决于燃料种类、过剩空气系数及烟气温度
效率越高Βιβλιοθήκη 热 平 衡 范 围二、锅炉热平衡方程式
Qr Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6
100 q1 q2 q3 q4 q5 q6
qi = Qi / Qr ×100
式中
Qr
输入热量
Q1 有效利用热 Q2 排烟热损失 Q3 气体不完全燃烧热损失 Q4 固体不完全燃烧热损失 Q5 散热损失 Q6 灰渣物理热损失
三、锅炉输入热量 Qr
Qr ir Qwr Qzq , kJ/kg
燃烧器设计技术手册
燃烧器设计技术手册第一章概述燃烧器是一种用来将燃料和空气进行混合燃烧的设备，其在工业生产中具有广泛的应用。
本手册旨在介绍燃烧器设计的基本原理、技术要点和相关知识，以帮助工程师和技术人员掌握燃烧器设计的基本方法和技术。
第二章燃烧器设计原理1. 燃烧原理：介绍燃烧过程的基本原理，包括燃料的燃烧特性、燃气的生成和燃烧过程中的热力学变化。
2. 燃烧器分类：介绍不同类型的燃烧器，如喷嘴燃烧器、旋流燃烧器、扩散燃烧器等，以及各种燃烧器的特点和适用范围。
3. 燃烧器设计要求：讨论燃烧器在设计和选型时需要满足的基本要求，包括燃烧效率、稳定性、排放标准等。
第三章燃烧器设计技术1. 燃烧器结构设计：介绍燃烧器的结构设计原则，包括燃烧器的外形尺寸、内部通道设计、燃烧头设计等。
2. 燃烧器气动设计：讨论燃烧器的气动设计原理，包括燃烧器的进气方式、空气与燃料的混合方式以及燃烧器的压力损失和阻力等。
3. 燃烧器热力设计：介绍燃烧器在燃烧过程中的热力学分析方法，包括燃烧室温度分布、壁面传热和热应力分析等。
第四章燃烧器选型和应用1. 燃烧器选型方法：介绍燃烧器选型的基本方法和技术，包括燃烧器的功率匹配、燃烧器的适用条件和环境条件等。
2. 燃烧器的安装和调试：讨论燃烧器在实际应用中的安装和调试方法，包括燃烧器的定位、连接方式和燃烧器的调节方法。
3. 燃烧器的维护与管理：介绍燃烧器在使用过程中需要进行的维护和管理工作，包括燃烧器的清洁、检查和故障处理等。
第五章燃烧器应用案例分析通过实际案例分析介绍燃烧器在不同工业领域的应用，包括电力、化工、钢铁、玻璃等行业中燃烧器设计与应用的技术特点和实际效果。
结语本手册旨在系统介绍燃烧器设计的基本原理和技术，帮助读者更全面地了解燃烧器设计的关键技术要点和实际应用方法。
希望本手册能够成为工程师和技术人员进行燃烧器设计和应用时的重要参考资料。
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低压和高压喷射器
低压喷射器： 喷射介质压力低于 2000mmH2O柱 高压喷射器： 喷射介质压力高于 2000mmH2O柱
返回
3、喷射器中的气体流动基本方程
忽略推导过程(详见《燃烧技术》p.76~79)基 本方程可写成：
2 2 ( 2 k )m n 2(m 1)( n 1) v1w1 p4 p2 2 2 2g 2 ( 2 k )m n (1 k 2 )( m 1)( n 1) v1w12 p4 p2 2 2 2g
扩散燃烧方式的特点
(1)、燃烧速度慢，火焰较长，燃烧速度取决于 混合速度： (2)、要求较大，一般 =1.15~1.25，以减少 不完全燃烧损失。 (3)、高温下重碳氢化合物易裂解，生成碳焦， 造成不完全燃烧损失，碳焦使火焰黑度增大， 辐射增强；
扩散燃烧方式的特点
(4)、无回火和爆炸危险，因此可预热燃料和 空气到较高温度，利于提高炉温和节能。 (5)、燃烧作需的空气由风机供给，不需要很 高的气压力。 (6)、烧咀能力大，结构紧凑，容易布置。 返回
二、缺点
1、价格贵，储存和运输困难。 2、泄漏会引起中毒。
三、气体燃料的燃烧特点
气体燃料燃烧一般包括三个基本过程： （1）燃料与空气混合 （2）混合气体升温与着火分为 1、扩散燃烧 2、预混燃烧 返回
1、扩散燃烧
燃料和空气在入炉前不预先混合，分别送入 炉膛，在炉内边混合，边燃烧，火焰很亮， 有明显的轮廓。亦称“有焰燃烧”。
5、喷射式烧咀的设计
式中：p5 , w5 喷头出口混气压力和流速 对于喷头写出柏努利方程： p4
4w
2g
2 4
p5
5w
2g
2 5
K5
5w
2g
2 5
整理为：
2 5 w5 4 w4 2 p5 p4 ( ) 1 K5 2 g 5 w5
式中： p4 扩压管出口压力
3、喷射器中的气体流动基本方程
p2 混和管入口压力，一般为负压； p0 被引射介质的压力，一般为大气压 F3 混和管和喷射管面积比 F1 G3 n 重量喷射比 G1 V3 m 体积喷射比 V1
3、喷射器中的气体流动基本方程
F3 2 k 1 ( ) K 3 扩压管效率，表示扩压 F4 管增加的压力与扩压管进口截面的动压头之比 F3 , F4 扩压管入口，出口截面积 K 3 扩压管和混合管的中阻力系数 K 2 喷气收缩管的阻力系数
三、喷射式烧咀
工程上常用的预混式燃烧器式喷射时烧咀， 它利用燃气作为喷射介质，从环境中引进空 气后形成混气，然后燃烧。 喷射式烧咀有喷射器和喷头组成。
三、喷射式烧咀
主要内容： 1、喷射器的原理 2、喷射式烧咀的结构 3、喷射器中的气体流 动基本方程 4、喷射器的效率 5、喷射式烧咀的设计 6、喷射式烧咀的喷射 比 7、喷射式烧咀的比调 特性 8、喷射式烧咀的使用 范围
4、喷射器的效率
指的是被引射的介质在喷射器中获得的有效 机械能与喷射介质在喷射器中所消耗的机械 能之比，即： 2 4 4
V2 ( p4 p0 2g ) 112 V1 ( p4 p2 ) 2g
4、喷射器的效率
设计喷射器就是要求得最大时的结构尺寸， 最关键的是F2/F1，对上述求极值就可以了。 由于喷射器的作用主要是使被引射的介质升 压，而并不要求它的流速，就象排烟喷射器 一样，不要求烟气有很大流速，只要排出炉 膛就行了。 w4 0 因此对上式，令 112 喷射介质的动能 const ( p p )
1、喷射器的原理
喷射器由粗细两根管子组成，喷射介质以w1 的速度从F1的细管高速流出，引射环境介质 从环形面积F2中以w2进入混合器，在混合管 进口处形成负压p2，两种介质在混合器内混 合后，以平均流速W3流出，静压由p2增大到 p3 (p3>p2)。
1、喷射器的原理
根据动量定理，喷射器内部流动的基本方程 为：
1、喷射器的原理
如果不考虑气体的压缩性，则气体连续性方 程有：
1 F1 2 F2 2 F3
对于柱状混合管，有：F3 F1 F2
2、喷射式烧咀的结构
(1)出口处流速应大于火焰传播速度，以防止回火。 可加装散热片或水冷却装置，以降低火焰传播速度。
2、喷射式烧咀的结构
(2)燃烧坑道：用耐火砖砌成，形成烟气回流， 点燃可燃混气。 (3)吸气收缩管：减小吸气时的阻力损失，做 成锥形，进口直径比混合管直径大于2.2倍。 (4)煤气喷咀：收缩形，增大喷射速度，使出 口气流速度均匀。 (5)空气调节阀：轴向移动挡板，调节。
一、预混火焰的传播
火焰传播速度与燃料种类，燃气与空气的比 例，混气的压力和温度有关。湍流燃烧时， 还与湍流参数(湍流强度，湍流尺度等)有关。 火焰在管内传播时，还与管径大小有关：管 径越小，火焰传播速度越慢(冷却效应使混气 温度降低，化学反应速度减慢)，当管径减小 到某一数值时，火焰不能继续燃烧，这一直 径称为火焰传播的临界直径，有称熄火直径。
常压吸气式喷射器
当喷射器的吸气收缩管尺寸较大，并逐渐过 渡到圆拴形混和管时，被吸入的气体在吸入 收缩管内的流速很小，可以忽略不计，这样 的喷射器称为常压吸气式喷射器。
返回
负压吸气式喷射器
如果吸气收缩管尺寸较小时，被吸入空气的 流速较大，气流在收缩管内发生强烈扰动， 这时在吸气收缩管内的气体流速不能忽略， 而在混合管进口处压力为负压，这种喷射器 称为负压吸气式喷射器。 返回
2g
4 2
4、喷射器的效率
所以求最大值，只要求 ( p 4 p0 ) 0就行了 opt 2 k )m n (1 k 2 )( m 1)( n 1 （ ） 此时，得到喷射器的最大抽力为
p 4 p0
1w12
opt 2 g
2、喷射式烧咀的结构
(6)混合管：产生抽力，完成燃气与空气的混 合，常为圆形。 (7)扩压管：降速增压，增大抽力，提高效率。 (8)喷头：均匀出口流速，增大流速，收缩状。
喷射器的分类
按被引射空气的吸入速度分： 常压吸气式喷射器 负压吸气式喷射器 按喷射介质的压力大小分： 低压喷射器 高压喷射器
2、预混燃烧
燃料和空气在进入炉膛前，已在烧咀内均匀 混合，燃烧时火焰透明，无明显轮廓，亦称 “无焰燃烧”。
预混燃烧方式的特点
1、燃烧速度快，火焰短，燃烧空间小，容 积热负荷大，高温区集中，燃烧速度取决于 化学法应速度(温度) 2、燃烧所需的小，一般 =1.05~1.1,燃烧温 度高，排烟损失小。 3、火焰黑度小，不发光，为蓝色透明体(燃 料不分解，游离C少)，可人为地加入重油、 煤粉、焦末、木炭粉等以形成发光火焰，增 加火焰辐射能力。
预混燃烧方式的特点
4、由于燃烧前，燃料和空气预混，因此有 回火的危险，应严格控制预热温度； 5、对于喷射式烧咀，要求煤气有足够的压 力，以免引起回火或因风量不足而出现燃烧 不完全的现象。 返回
§3-2 气体燃料的预混燃烧
一、预混火焰的传播 二、预混火焰的稳定 三、喷射式烧咀 四、喷射式平焰烧咀 五、助喷式烧咀
二、预混火焰的稳定
熄火现象在预混和扩散火焰中均可能出现， 而回火只可能出现于预混火焰中。 如何防止回火和脱火呢？ 1、防止回火的措施 2、防止脱火的措施
1、防止回火的措施
(1)在燃烧器出口加收缩段，使气流均匀；使 喷口表面光滑，清扫喷口表面的结焦或积碳 使流速大于火焰传播速度。 (2)燃烧器喷口按最小负荷设计(对应的流速 最小)，喷口截面设计成可调节的。 (3)冷却燃烧器头部以降低火焰传播速度。 (4)用若干个小口径燃烧器代替大型燃烧器， 因为大口径燃烧器稳定性好，回火可能性小
§3-1 气体燃料燃烧特点
气体燃料有：天然气、煤气（焦炉、高炉、 发生炉等）、液化气等。 一、优点 二、缺点 三、气体燃料的燃烧特点
一、优点
1、燃烧方法简单，易于实现自动化； 2 、点火、停炉操作简单，可以冷炉点火； 3、燃烧温度打，容积热负荷高，可以实现无 焰燃烧； 4、过量空气系数低，排烟损失少，无灰渣， 利于环保； 5，利用回收余热，预热燃料，降低能耗； 6，适应各种加热工艺的要求，易于调节炉内 温度，炉内气氛和火焰长度。
燃烧技术
燃烧技术
清华大学 工程力学系 钟北京
课程内容目录
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 绪论 燃料及燃烧计算 气体燃料燃烧技术 液体燃料燃烧技术 固体燃料燃烧技术 燃烧污染和防治 燃烧试验和模化
第三章 气体燃料的燃烧性质
本章主要内容： §3-1 气体燃料燃烧特点 §3-2 气体燃料的预混燃烧 §3-3 气体燃料的扩散燃烧
5、喷射式烧咀的设计
喷射器末端加装一个喷头就成了喷射式烧咀， 喷头的作用是使气流均匀，防止回火。 喷射式烧咀的喷射效率为：
2 5 w5 V2 ( p5 p0 ) 2g 2 1w12 5 w5 V1 ( p5 p 2 ) 2g 2g
一、预混火焰的传播
烟气取样分析时，取样管的直径应小于熄火 直径，以免烟气中的可燃成分在取样管中继 续燃烧，看取样管直径较大，因采用水冷却 措施。
返回
火焰传播速度
二、预混火焰的稳定
脱火(熄火)：预混可燃气燃烧时，如果火焰 传播速度小于气流在火焰面法向分速，则火 焰将脱离喷咀而熄火(脱火)。 回火：如果可燃混气在火焰面法线方向的气 流分速小于火焰传播速度，则火焰缩进燃烧 器内部，出现回火。 在燃烧过程中，上述两种情况都不允许产生， 回火会产生爆炸。