《无机材料热工基础》课件第三章 燃料及其燃烧.pptVIP

实际空气量 为了保证燃料能完全燃烧，实际供给的助燃空气大于理论空气值，实际空气量Va与理论空气量Va0 的比值称为空气消耗系数： 火焰的气氛 CO2%—弱还原性 CO3-5%—强还原性 中性焰 α＝1，燃烧产物中没有过剩 空气，也没有可燃气体 氧化焰 α＞1，燃烧产物中有过剩空气 还原焰 α＜1，燃烧产物中含有 CO、H2、CH4 等可燃气体 从理论上讲温度最高 ②烟气量的计算 固体、液体燃料理论烟气量 指单位燃料与理论空气进行完全燃烧生成的烟气 理论烟气量： 气体燃料理论烟气量 烟气中CO2含量来源于燃料中CO、CH4、CmHn中碳的燃烧及气体燃料原有的CO2： 理论烟气量： ③烟气组成与密度 aCO2为烟气中各成分的体积分数 烟气的密度可以用加和原理计算，得： ④燃烧温度的计算 根据能量守恒规律，进入窑炉的热量必等于支出的热量。 收入的热量： 燃料的化学热（即燃料的低位发热量）Qnet 燃料带入的物理热：Qf 空气带入的物理热：Qa 支出的热量： 燃烧产物所含的物理热：Q = VCtp 燃烧产物中部分CO2和H2O在高温下热分解反应消耗的热量：Qdi 由于化学不完全燃烧造成的热损失：Qch 由燃烧产物传给周围物体的热量：Ql 实际燃烧温度 则，可得： 但是不能用来直接计算实际燃烧温度，采用间接法。先确定理论燃烧温度，而后估算实际燃烧温度。 理论燃烧温度 定义：燃料完全燃烧放出的热量和燃料及空气带入的物理热全部用于加热烟气，在此情况下达到的烟气温度。即燃料在燃烧过程中没有任何热损失时，烟气所达到的温度。 由于C是温度的函数，因此，上式仍不能直接算出温度，采用图解法。 （1）令燃烧产物单位体积的理论热含量Ith=Ctp，则 （2）根据Ith，查I-t图（P80页），确定 tth。 实际燃烧温度估算 目前一般按下式估算实际燃烧温度 tp= ηtth η为燃烧温度系数 3.3 燃料燃烧过程的基本原理 概念 可燃物质组成：可燃气体、固定碳 燃烧：燃料中的可燃物与空气的氧产生剧烈的氧化反应，产生大量的热量并伴随着有强烈的发光现象。 基本阶段 任何燃料的燃烧过程包括三个基本阶段: ①燃料与氧气的混合（扩散） ②可燃烧混合物达到着火温度的加热阶段 ③可燃烧成分与氧气进行燃烧反应 基本条件 ①可燃烧物与空气充分混合； ②可燃物达到着火温度； ③可燃混合物中燃料浓度必须介于着火浓度范围内。 着火温度 燃烧过程两个阶段：“着火”及“燃烧” 着火温度：由缓慢的氧化反应转变为剧烈的氧化反应的瞬间，转变时的最低温度。 着火、燃烧过程： 热源——燃料局部被加热、引燃——传热给周围的燃料——温度升高到着火温度——周围燃料持续燃烧 着火浓度范围 气体燃料与空气混合后，体积比必须在一定的范围内，才能着火燃烧，这一范围称为着火浓度范围或着火极限。 混合气体中可燃气体的含量低于下限或高于上限时均不能着火燃烧。 当低于下限时，空气过多；高于上限时，空气过少，局部点燃时，其氧化反应所产生的热量不足以使邻近气层气体加热至着火温度以上而燃烧。所以，可燃气体浓度在上、下限以外时，燃烧不能继续进行。 火焰的传播 火焰的传播：燃烧焰面不断向未燃气体移动的现象称为火焰的传播（扩散）现象。 火焰传播速度 ：单位时间内，在火焰单位面积上所烧掉的气体体积。方向与焰面垂直，又称为法向火焰传播速度。 影响火焰传播速度的因素 ①混合物的组成（火焰传播速度最大值常在空气消耗系数接近1或略小于1时） ②初始温度（提高可显著提高火焰传播速度） ③层流或紊流 ④绝热或散热 凡是能加速化学反应过程和燃烧区向预热区传热、传质的因素都与提高火焰传播速度有关。 燃烧机理 可燃气体的燃烧 可燃气体的燃烧按链锁反应的方式进行的。 H、O、OH等为连锁反应刺激物，是反应进行的必要条件生成连锁刺激物的反应如下： H2→2H O2→2O H+O2→OH+O O+H2→OH+H 氢的燃烧 链锁反应过程 （产生三个刺激物H原子） H O+H2 H2O H +O2 OH+H2 H2 OH+H2 H2O H H H 总反应 H+3H2+O2→2H2O+3H 速度最慢 一氧化碳的燃烧 H和OH为链锁刺激物，连锁反应过程： 总反应 2CO+O2 +H→2C2O+H 氢气和水气所产生的刺激物H、OH可加速一氧化碳的燃烧 ? O + CO