锅炉燃烧理论基础[精选].doc

锅炉燃烧理论基础 第一节 燃烧理论解决问题 学习燃烧理论的目的是为了了解认识燃烧过程的本质，掌握燃烧过程的主要规律，以便控制燃烧过程的各个阶段，使其按照人们的要求的速度进行，燃烧理论解决的问题是： (1) 判断各种燃料的着火可能性，分析影响着火的内因条件与外因条件以及着火过程基本原理，保证燃料进入炉内后尽快稳定地着火，保证燃烧过程顺利进行。 (2) 研究如何提高燃料的燃烧速度，使一定量的燃料在有限的空间和时间内尽快燃烧，分析影响燃烧速度的内因条件与外因条件，以及燃尽过程的基本原理，提出加速燃烧反应，提高燃烧效率的途径。 (3) 燃烧理论来源于生产实践和科学试验。反过来又指示出燃烧技术进步与发展的方向。 第二节 质量作用定律---化学反应速度 1．质量作用定律 燃烧是一种发光发热的化学反应。燃烧速度可以用化学反应速度来表示。 在等温条件下，化学反应速度可用质量作用定律表示。即反应速度一般可用单位时间，单位体积内烧掉燃料量或消耗掉的氧量来表示。可用下面的式子表示炉内的燃烧反应： ａＡ＋ｂＢ==ｇＧ＋ｈＨ (5-1) (燃料)(氧化剂) (燃烧产物) 化学反应速度可用正向反应速度表示，也可用逆向反应速度来表示。即 （5-2） (5-3) 2. 质量作用定律的意义 质量作用定律说明了参加反应物质的浓度对化学反应速度的影响。其意义是：对于均相反应，在一定温度下，化学反应速度与 参加反应的各反应物的浓度乘积成正比，而各反应物浓度的方次等于化学反应式中相应的反应系数。因此，反应速度又可以表示为： (5-4) 式中 ＣA, ＣB---反应物A,B的浓度 a , b---化学反应式中，反应物A,B的反应系数； kA, kB---反应速度常数。 3．多相燃烧的化学反应速度 对于多相反应，如煤粉燃烧，燃烧反应是在固体表面上进行的，固体燃料的浓度不变，即CA=1。反应速度只取决于燃料表面附近氧化剂的浓度。用下式表示： (5-5) 式中 ＣB---- 固体燃料表面附近氧的浓度 上式说明，在一定温度下，提高固体燃料附近氧的浓度，就能提高化学反应速度。反应速度越高，燃料所需的燃尽时间就越短。上述关系只反映了化学反应速度与参加反应物浓度的关系。事实上，反应速度不仅与反应物浓度有关，更重要的是与参加反应的物质本身有关，具体地说，与煤或其它燃料的性质有关。化学反应速度与燃料性质及温度的关系可用阿累尼乌斯定律表示。 阿累尼乌斯定律 在实际燃烧过程中,由于燃料与氧化物 (空气)是按一定比例连续供给的,当混合十分均匀时,可以认为燃烧反应是在反应物质浓度不变的条件下进行的.这时,化学反应速度与燃料性质及温度的关系为: k＝k0ｅ(－E/RT) (5-6) 式中, k0 --相当于单位浓度中，反应物质分子间的碰撞频率及有效碰撞次数的 系数 E—反应活化能； R—通用气体常数； T—反应温度： k—反应速度常数（浓度不变）。 阿累尼乌斯定律说明了燃料本身的“活性”与反应温度对化学反应速度的影响的关系。 什么是燃料的“活性”呢？可以简单地理解为燃料着火与燃尽的难易程度。例如，气体燃料比固体燃料容易着火，也容易燃尽。而不同的固体燃料，“活性”也不同，烟煤比无烟煤容易着火，也容易燃尽。因此，燃料的“活性”也表现为燃料燃烧时的反应能力。燃料的“活性”程度可用“活化能”来表示。 第三节 影响化学反应速度的因素 质量作用定律和阿累尼乌斯定律指出了影响燃烧反应速度的主要因素是反应物的浓度．活化能和反应温度。 一．反应物浓度的影响 虽然认为实际燃烧过程中，参加反应物质的浓度是不变的，但实际上，在炉内各处．在燃烧反应的各个阶段中，参加反应的物质的浓度变化很大。 在燃料着火区，可燃物浓度比较高，而氧浓度比较低。这主要是为了维持着火区的高温状态，使燃料进入炉内后尽快着火。但着火区如果过分缺氧则着火就会终止，甚至引起爆炸。因此在着火区控制燃料与空气的比例达到一个恰到好处的状态，是实现燃料尽快着火和连续着火的重要条件。反应物浓度对燃烧速度的影响关系比较复杂，将在后面的内容中加以分析。 活化能对燃烧速度的影响 1．活化能概念 燃料的活化能表示燃料的反应能力。 活化能的概念是根据分子运动理论提出的，由于燃料的多数反应都是双分子反应，双分子反应的首要条件是两种分子必须相互接触，相互碰