第三章燃烧化学反应动力学基础.ppt

* 在有水蒸气存在条件下，CO的燃烧机理也属于分枝链锁反应。其中H2O起到了催化的作用。产生了水煤气，从而产生了活化中心H和OH，一个OH参加反应，可以生成两个OH和一个H，由于OH和H的参与，CO燃烧反应可达到很高的反应速度。 * 在有水蒸气存在条件下，CO的燃烧机理也属于分枝链锁反应。其中H2O起到了催化的作用。产生了水煤气，从而产生了活化中心H和OH，一个OH参加反应，可以生成两个OH和一个H，由于OH和H的参与，CO燃烧反应可达到很高的反应速度。 * 成键电子云沿着它们的轴向重叠的，这样形成的键称为 ?键.以 ?键相连的两个原子可以绕轴相对旋转而不影响电子云的重叠程度，也就不会破坏?键.单键可以绕键轴自由旋转. * 首先挥发分析出着火，挥发粉燃烧光了，发出热量，加热碳，碳表面的温度上升，并开始氧化反应，表面温度继续升高，当反应速度达到着火的临界速度就开始燃烧。挥发分燃烧时间占总燃烧时间的10%，固定碳的燃烧时间则占90%，因此固定碳的燃烧速度决定煤的燃烧速度。 * 化学反应包括两种反应 * 异相燃烧过程分5个环节。 （1） 首先氧分子到达碳的表面 （2）氧被碳吸附，形成活化络合物CXOY。在1200~1300oC时，在石墨晶体表面发生物理吸附，氧溶于石墨晶体内形成固溶体络合物4C.2O2。在1500~1600oC时，由于解吸作用的增强，只能在晶界面发生吸附作用，形成化学吸附的活化络合物。 （3）CXOY在高温下分解为CO2和CO，也可与氧发生反应形成CO2和CO。 （4）燃烧产物CO2和CO离开固体碳表面，也成为脱离吸附 （5）燃烧产物CO2和CO从固体表面向周围扩散。 * 不同温度条件，煤燃烧产物中CO2和CO的比例是不相同的。 E=84~126KJ/MOL。 * 不同温度条件，煤燃烧产物中CO2和CO的比例是不相同的。 E=84~126KJ/MOL。 * 因此高温时气体燃料多，燃料在气相燃烧，此时火焰的颜色是绿蓝火焰。 E在290~370KJ/MOL。 上述实验都是利用表面光滑石墨在比较严格的条件下进行的实验。大家都知道，实际燃烧的煤什么样子都有。焦碳的晶界面曲折复杂，使化学活性增大，同时降低了活化能，因此实际焦碳在高温情况下燃烧都会低于290KJ/MOL，实际燃烧温度在1300~1600之间，因此反应过程包含固溶络合物和晶界面直接化学吸附两种机理。而且生成的CO2与CO比例也在两种比例之间，实际燃烧产物同时包括初次产物和二次产物。燃烧速度不仅受化学动力学因素影响，也与物理扩散因素有关。 * 温度低，燃烧速度低，耗氧量少，因此燃烧速度主要受化学动力学机制控制，此时温度起决定作用，氧的扩散速度不起决定作用。此时成为动力燃烧工况。 当温度升高。燃烧速度提高，表面耗氧量增加，使氧的供应发生紧张，因此氧气的扩散速度对燃烧速度起决定作用，温度因素退到其次的位置。此时也成为扩散燃烧工况。 本书的分析都是在氧气充分条件下碳的燃烧机理。只考虑化学反应，不考虑物理扩散问题。 * C2h2:乙炔 cH2亚甲基 * C2h2:乙炔 cH2亚甲基 * 热力NOx的生成机理是原苏联的Zeldovich提出来的。属于不分支链反应 混合物再其组成含量接近化学当量比或燃烧产物在高温下保持足够时间，则可以产生大量的一氧化氮。一氧化氮形成速度远远低于燃烧速度，大部分一氧化氮是在燃烧完成后才形成的。几乎所有的实验研究都表明，一氧化氮的排放量主要是由火焰高温区中的一氧化氮形成速度来决定的。 * 如果燃烧过程中有水蒸汽，产物中会存在OH，就会发生以下反应。 其中的水蒸气起到了催化剂的作用。 * 研究证明，火焰中所形成的一氧化氮的实际浓度要比仅考虑高温一氧化氮或燃料一氧化氮的生成浓度要大。瞬发一氧化氮的形成过程基于分子氮与碳氢原子团的反应。这部分原子团仅出现在火焰的前段中。燃料过剩燃烧时，瞬发一氧化氮生成更加明显 * 研究证明，火焰中所形成的一氧化氮的实际浓度要比仅考虑高温一氧化氮或燃料一氧化氮的生成浓度要大。瞬发一氧化氮的形成过程基于分子氮与碳氢原子团的反应。这部分原子团仅出现在火焰的前段中。燃料过剩燃烧时，瞬发一氧化氮生成更加明显 * 研究证明，火焰中所形成的一氧化氮的实际浓度要比仅考虑高温一氧化氮或燃料一氧化氮的生成浓度要大。瞬发一氧化氮的形成过程基于分子氮与碳氢原子团的反应。这部分原子团仅出现在火焰的前段中。燃料过剩燃烧时，瞬发一氧化氮生成更加明显 * * 美国和日本已将氮的氧化物列为污染物质。在实际燃烧系统中，高温一氧化氮是氧化氮排放量中的主要部分。一氧化氮一旦生成之后，它总是相对稳定的。 减少高温一氧化氮排放量的主要方法是降低火焰温度峰值。如果温度能保持在1800K以下，高温一氧化氮的形成和排放可趋于最低限度。 燃料中的氮也会产生