燃料燃烧原理

Principles of Boiler
2018/9/4
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阿累尼斯( Arrhinius)定律
数学描述
升温后反应物分子的碰撞总次数： -E
K ? K0e RT
K0—指前因子，或升温前反应物分子的碰撞总次数； E－反应物的反应活化能或发生反应所要求的最低能量； R－通用气体常数； T－反应环境的温度。
⑶反应系统温度
当反应物浓度不变时，化学反应速度与温度成指数关系，随着温度
升高，化学反应速度迅速加快。 这种现象可这样来解释：化学反应是通
过反应物分子间的碰撞而进行的，但并不是所有的碰撞都能引起化学反应，
只有其中具有较高能量活化分子的碰撞才能发生化学ห้องสมุดไป่ตู้应。
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燃料化学反应速度及其影响因素
燃料化学反应速度是指单位时间内反应物浓度的减少或生 成物浓度的增加，其常用的单位是 mol ／(m 3﹒s) 。
影响燃料化学反应速度的因素： ? ⑴反应物的浓度 ? ⑵反应系统压力 ? ⑶反应系统温度
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㈢氧的扩散速度及其影响因素 ㈣燃烧区域
二、煤粉迅速完全燃烧的条件
㈠燃烧效率 ㈡迅速完全燃烧的条件
三、煤粉气流的燃烧过程
㈠着火前的准备阶段 ㈡燃烧阶段 ㈢燃尽阶段
四、强化煤粉气流燃烧的措施
㈠煤粉气流的着火
㈡煤粉气流的着火强化
㈢煤粉气流的燃烧与强化 ㈣煤粉气流的燃尽与强化
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一、燃烧及燃烧区域
燃烧的概念：
燃烧是指燃料中的可燃物与空气中的氧进行的
剧烈发热发光的化学反应。
均相（或单相）燃烧： 非均相（或多相）燃烧：
气体燃料在空气中的燃烧 固体燃料或液体燃料在空气中的燃烧
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煤粉燃烧的一般过程
煤粉喷入炉内后，煤粉粒子经历的过程：
加热升温
水分析出
挥发分析出
挥发分着火燃烧
焦碳着火、燃烧与燃烬。
挥发分的析出、着火燃烧，对煤粉气流的着火与燃烧稳 定性具有重要的影响；
焦碳燃烧过程决定了煤粉燃烧过程的长短与燃烧效率。
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氧浓度
Co O2
，周围环境中的氧不断向碳粒表面扩散。其 扩散速度
?
ks
?
? ks(COo2
?
Cb O2
)
式Pag中e 11：
? ks ——扩Pri散ncip速les度of B常oile数r 。
（6 —1 ）
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㈢氧的扩散速度及其影响因素
影响氧扩散速度的因素：
根据传质理论可知，氧的扩散速度系数与燃料颗粒与气流
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第六章 燃烧原理和燃烧设备
§1 燃料燃烧的基本原理 §2 直流煤粉燃烧器 §3 旋流煤粉燃烧器 §4 煤粉炉炉膛 §5 煤粉炉点火系统 §6 煤粉燃烧新技术
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§1 燃料燃烧的基本原理
一、燃烧及燃烧区域
㈠燃烧 ㈡燃料化学反应速度及其影响因素
冲刷直径 、d 燃料颗粒与气流的相对运动速度 ?有关
? ks ?
? 23
d1 2
（6 —2 ）
燃料颗粒燃烧过程中，气流与燃料颗粒的相对速度越大，扰动越剧烈，不仅氧向燃料 颗粒表面的供应速度增大，而且燃烧产物离开燃料颗粒表面扩散出去的速度也增大， 使氧的扩散速度加快。由于碳的燃烧是在燃料颗粒表面进行的， 燃料颗粒直径愈小， 单位质量燃料颗粒的表面积愈大，与氧的反应面积也愈大， 化学反应消耗的氧就愈多 ， 燃料颗粒表面的氧浓度就会降低。 燃料颗粒表面与周围环境的氧浓度差愈大时氧的扩 散速度愈大 。因此， 供应燃烧足够的空气量、增大燃料颗粒与气流的相对速度和减小 炭粒直径都可增大氧的扩散速度。
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㈢氧的扩散速度及其影响因素
㈣燃烧区域
由于温度对化学反应条件 和气体扩散条件的影响不 同，因此，按照氧的扩散 速度与化学反应速度两者 随温度的变化情况，可以 明显地区分出碳粒的燃烧 有三个不同的区域（动力 燃烧区、扩散燃烧区、过 渡燃烧区），如图 6—1 所 示。
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典型煤种的反应活化能 E
? 无烟煤：126～ 147kJ/gmol ；
? 烟煤：104 ～ 126kJ/gmol ； ? 褐煤：84 ～ 104kJ/gmol ；
煤龄越长，反应的活化能越大，反应越难进行； 煤龄越短，反应的活化能越小，反应越易进行。
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燃料化学反应速度及其影响因素
影响燃料化学反应速度的因素：
⑴反应物的浓度
质量作用定律说明，在一定温度下而反应容积不变时，增加反应物 的浓度即增大反应物分子数，分子间碰撞机会增多，故反应速度加 快
⑵反应系统压力
在反应容积不变的情况下，反应系统压力的增高，就以意味着反应 物浓度增加了，从而使反应速度加快。正压燃烧技术，就是通过提 高炉膛压力来强化燃烧的。
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燃料化学反应速度及其影响因素
为使化学反应得以进行，分子活化所需的最低能量称 为活化能，以E表示。
能量达到或超过活化能E的分子称为活化分子。 活化分子的碰撞才是发生化学反应的有效碰撞。
当温度升高时，分子从外界吸收能量，活化分子急剧 增多，化学反应速度因此加快。
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物理意义
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E
-
? e RT
-有效碰撞占总
k
碰撞次数的比例
T
? 反应物的活化能越低，反应速度越快，反应越能 在相对较低的温度下进行。
? 反应的环境温度越高，则反应的速度越快。
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㈢氧的扩散速度及其影响因素
碳粒与氧的燃烧化学反应是在碳粒表面进行的。
氧向燃料表面扩散过程的快慢用氧的 扩散速度 ? ks 来表示。
扩散速度：表示单位时间向单位碳料表面输送的氧量，即碳粒单位 表面上的供氧速度。
由于化学反应消耗氧，炭粒反应表面氧浓度
Cb O2
小于周围介质中的