《第5章燃烧过程的理论基础》-课件设计（公开).ppt

* 第五章　燃烧过程的理论基础 * 化学热力学：研究化学反应平衡态（方向、限度） 化学动力学：研究化学反应机理和反应速度 第一节　燃烧化学反应动力学基础 静态 动态 * 定义：发光发热的高速化学反应 三要素： 燃烧程度： 燃烧分类 可燃质 氧化剂 温度 燃烧效率100－q3－q4 1.燃烧的基本概念 非均相燃烧：可燃质和氧化剂为不同一相态 均相燃烧：可燃质和氧化剂为同一相态 第一节　燃烧化学反应动力学基础 * 2. 化学反应速度 （1）定义：单位时间内反应物浓度的减少和生成物浓度的增加 （2）表达式 mol/(m3s) 第一节　燃烧化学反应动力学基础 * （3）影响化学反应速度的因素 浓度对化学反应速度的影响－质量作用定律 在一定温度下，化学反应速度与参加反应各反应物浓度幂的乘积成正比，幂指数等于其相应的化学计量系数 均相反应 非均相反应 B:氧化剂（气相） kA和kB：反应速度常数 a＋b：反应级数 第一节　燃烧化学反应动力学基础 * （3）影响化学反应速度的因素 温度对化学反应速度的影响－阿累尼乌斯定律 E→活化能（某一反应进行所需要的最低能量）　 k0→频率因子（指前因子）∝ 有效碰撞比例　 第一节　燃烧化学反应动力学基础 量纲与反应级数有关 * （3）影响化学反应速度的因素 第一节　燃烧化学反应动力学基础 * 温度对化学反应速度的影响－阿累尼乌斯定律 木材: 75～84kJ/mol 褐煤: 92～105kJ/mol 烟煤: 117～134kJ/mol 无烟: 140～147kJ/mol 活化能一定，温度↑→反应速度↑　 温度一定，活化能↑→反应速度↓　 第一节　燃烧化学反应动力学基础 * 3. 多相燃烧过程（气固） 主气流O2　 炭粒表面　 被吸附　 （O2＋燃料）　 反应产物 解析 扩散 扩散 反应 第一节　燃烧化学反应动力学基础 氧气从外界扩散到炭粒周围 氧气吸附在炭粒表面 炭粒和氧进行化学反应 燃烧产物从炭粒表面上解析 燃烧产物通过灰壳阻力向外扩散 * 4. 多相燃烧的反应速度（气固） 扩散速度系数∝ 主气流、表面O2浓度　 化学反应速度　　　 k 反应速度常数 第一节　燃烧化学反应动力学基础 O2扩散速度： 单位时间通过边界层向炭粒表面输送的氧量　　　 * 平衡状态下的燃烧速度　　　 　 第一节　燃烧化学反应动力学基础 折算速度系数 表观反应速度常数 4. 多相燃烧的反应速度（气固） * 　 ●动力区（化学控制）　　　 5. 多相燃烧的三个区域（气固） T900~1000℃ k ↑T ↑ 第一节　燃烧化学反应动力学基础 氧气供应充足 通过提高温度提高反应速度 ●扩散区（扩散控制）　　　 T1400℃ k ↑ 氧气供应不足 通过增强扰动提高反应速度 ●过渡区　　　 增强扰动 * 　 第一节　燃烧化学反应动力学基础 5. 多相燃烧的三个区域（气固） 粒径增加 燃烧易处于扩散燃烧区 提高空气与焦炭颗粒之间的相对速度 加强送风 1000～1100℃ ●粒径对燃烧区域的影响　　　 αd：传质系数；D：分子扩散系数；d：煤粒直径 Re↓， * 　 第一节　燃烧化学反应动力学基础 6. 着火温度 ●　着火　　　 缓慢氧化　 高速燃烧状态　 自燃　 ●　着火温度　　　 着火时的系统温度　 ●　着火方式　　　 点燃　 链式着火　 热力着火　 明火 * ●　热力着火过程分析　　　 第一节　燃烧化学反应动力学基础 着火和熄火的热力条件　 Q1 注意：TxhTzh 　 Q2 散热条件 氧浓度 燃料性质 * （1）碳的燃烧反应　　　 1. 碳的燃烧 一次反应 一次反应 一次反应的产物与碳继续反应→二次反应 第二节　煤粉的燃烧 水蒸汽与碳的反应→二次反应 * （2）碳粒静止时的燃烧　　　 T1200℃ O2 炭粒 O2 CO CO2 边界层 表面 边界层 CO2 第二节　煤粉的燃烧 T1200℃ 表面 边界层 O2 炭粒 O2 CO CO2 边界层 CO2 * 2. 碳的燃烧 炭粒 O2 CO 迎风面 背风面 （3）碳粒相对运动时的燃烧　　　 O2 CO2 * CO2学说 CO学说 O2低速通过碳层 O2高速通过碳层 第二节　煤粉的燃烧 （2）碳燃烧反应的几个学说　　　 C3O4学说 T1300℃ T1600℃ 一次产物 一次产物 一次产物 * 第二节　煤粉的燃烧 2.煤粉燃烧与碳燃烧的区别 有利于着火燃烧 挥发分析出增加焦炭的内部空隙 挥发分析出增加焦炭的反应面积 燃烧中生成的灰层包裹碳粒 妨碍氧向碳粒表面的扩散 碳粒反应表面减少 燃烧和燃尽困难 煤中含有水分 煤中含有挥发分 煤中含有杂质 水分吸热 燃烧产生的水蒸汽和挥发分 煤是多孔性物质 煤粒表面和内部空隙反应 * 第二节　煤粉的燃烧 3.煤粉的燃烧