燃气燃烧理论基础考试要点

燃烧理论复习

一、复习提纲

燃气的高低热值

1 m 3燃气完全燃烧后，其烟气被冷却至初始温度所放出的热量称为该燃气的热值，单位为kJ/m 3。当燃烧烟气中H 2O 以气体状态排出时，燃烧所放出的热量称之为低热值；当H 2O 以凝结水状态排出时，蒸汽中所含的潜热得以释放，此种状态下所放出的热量称之为高热值。显然，燃气的高热值大于低热值，差值为水蒸气的气化潜热。

如何得到混合气体的热值

混合气体的热值可以由各单一气体的热值根据混合法则进行计算

n n r H r H r H H +++= 2211

理论空气需要量

理论空气需要量：指按燃烧反应计量方程式，1m 3（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m 3/m 3或m 3/kg 。

过剩空气系数

实际供给的空气量与理论空气需要量之比称为过剩空气系数

0V V

=α

热量计温度

热量计温度。假设燃烧过程在绝热条件下（Q 2=0）,且完全燃烧（ Q 3=0 ）,忽略烟气成分的高温分解（ Q 4=0 ）,由燃气和空气带入的全部热量完全用于加热烟气本身，这时烟气所能达到的温度称为热量计温度

燃烧热量温度

燃烧热量温度。在上述（1）的假设条件下，若不计燃气和空气带入的物理热（I g =I a =0），并且假设α=1，得到的烟气温度称为燃烧热量温度

理论燃烧温度

理论燃烧温度。在绝热且完全燃烧的条件下，所得到的烟气温度称为理论燃烧温度,它表明某种燃气在一定条件下燃烧，其烟气所能达到的最高温度。

实际燃烧温度

实际燃烧温度。实际燃烧温度与理论燃烧温度的差值随工艺过程和炉窑结构的不同而不同，很难精确地计算出来。实际工作中采用经验公式 th act t t μ= 式中 μ—高温系数。对于一般燃气工业炉窑可取μ=0.65~0.85；无焰燃烧器的火道可取μ=0.9。

影响燃烧温度的因素

1.热值的影响 一般来说，燃烧温度随燃气低热值的增大而增大。但有时热值低的燃气的燃烧温度可能高于热值高的燃气的燃烧温度，这主要是由于燃烧产物的数量和比热等因素起了主要作用。比如CH 4的热值虽高于H 2，但其燃烧温度却低于H 2。

2.过剩空气系数的影响 燃烧区的过剩空气系数太小时，会导致燃烧不完全；若过剩空气系数太大，则增加了燃烧产物的数量。

3.空气和燃气温度的影响 预热空气或燃气可加大空气和燃气的焓值，从而提高燃烧温度。由于燃烧时空气量比燃气量大得多，因此预热空气对提高燃烧温度的影响比较明显。

4.设备散热的影响 由于被加热物体的吸热和设备向四周的散热，实际燃烧温度比理论燃烧温度低。设备结构越合理，保温越好，实际燃烧温度也就越接近理论燃烧温度。

5.燃烧的化学热损失 燃烧的化学热损失越多，提供给烟气的热量就越少，燃烧温度也越低。在提供了足够空气的情况下，使燃气与空气充分混合是减少化学热损失的有效方法。

理论烟气量

当只供给理论空气量时，燃气完全燃烧后产生的烟气量称为理论烟气量。当有过剩空气时，称为实际烟气量。

烟气中各种成分的函数关系

烟气的焓

烟气的焓，是指1m 3干燃气燃烧所生成的烟气在等压条件下从0℃加热到烟气温度℃时所需要的热量，单位为kJ/m 3干燃气。

a 0f f )1(I I I -+=α

化学反应速率

在化学反应中，单位时间内反应物质（或燃烧产物）的浓度改变率。

质量作用定律

当温度不变时，某化学反应的反应速率是与该瞬间各反应物浓度的乘积成正比的。该定律说明了化学反应速率在一定温度下与反应物浓度的关系

一级反应

如果实验测得的反应速率只与反应物浓度一次方成正比，这个反应称为一级反应。

kc d dc w =-=τ

二级反应

如果实验测得的反应速率211A A A c kc d dc w =-=τ

或当21A A c c =时21A kc w = 则这种反应为二级反应，依此类推。

半衰期

反应物浓度降为初始浓度一半所需的时间τ1/2称为半衰期

对行反应

对行反应：A B A k k −→−−→−

' 假如正逆反应每消耗一个单位浓度，都形成一个单位浓度的产物，则经过τ时间后，消耗了c x 浓度的A ，形成了c x 浓度的B 。

在对行反应中，经过无限长时间后反应物浓度等于其平衡浓度

平行反应

平行反应：C A B

A k k −→−−→−21

假设两个平行反应都是一级反应，经过τ时间后，反应物消耗了c x ，形成的产物分别为c x1，c x2，则c x = c x1 + c x2

连续反应

连续反应：

C B A k k −→−−→−21 假设都是一级反应，经过τ时间后，反应物A 消耗了c x ，形成的产物C 为c y ，则产物B 的浓度为c x – c y

活化能

在一定温度下，只有具有一定能量足以克服势能使其能量从E a 达到E b 能量水平的活化分子才能发生化学反应，两者能量之差即为活化能： E a =E a –E b 发生化学反应后到达终点c ，这之间所释放出的能量为E b –E c ，而气体真正放热为Q =E a –E c ，称为反应的热效应。如果Q 为正值则此反应为放热反应，如果为负值则为吸热反应。

活化中心

在许多实验中，在反应区有大量自由原子和游离基，这些自由原子和游离基具有高度的化学活泼性，这使得反应变得更容易，我们把这些自由原子和游离基称为活化中心（或物质链），链的传递过程就是活化中心再生的过程。

支链反应

当一个活化中心引发一个单元反应后，会生成多个活化中心时，称为支链反应