燃烧学 第3版 PPT课件 第4章 着火理论.ppt

对于存在烟气回流的情况，由于系统流动和化学反应工况的整体不变，所以停留时间和产热量不变。根据热平衡的原理，烟气回流实际上相当于把排烟损失中的部分热量返回了进口烟气，减少了散热量。 ?qV qv,T0 qv,T2 V，T 散热 产热 若以实际排烟温度来计算散热量，得到 对比得： 烟气回流实际上相当于抵消了部分的散热，进口温度T0不变，而排烟温度降低。 与 当回流量?qV↑，q2曲线在T轴上的节距不变，但斜率发生变化，q2曲线绕T0点向右旋转，改善了燃烧稳定性，从不能着火状态变为正常燃烧的工况。 回流量对燃烧热工况的影响 零元系统燃烧热工况的结论 因素名称 符号 趋势 燃烧稳定性 炉膛容积 V ↑ ↑ 燃料流量 qV ↑ ↓ 燃料发热量 Q ↑ ↑ 燃料活性 k0,E k0 ↑,E ↓ ↑ 气流初温 T0 ↑ ↑ 炉膛吸热 ↑ ↓ 烟气回流 ?qV ↑ ↑ 4.6.2 一元系统的燃烧热工况 一元系统：系统中在气流的横截面上温度、浓度等参数是均匀的，仅沿气流方向这些参数才有变化。一元系统中可以对气流燃烧过程进行计算 。 曾经有人对马弗炉里煤粉与空气气流的燃烧过程进行了一元系统的燃烧热工况计算。一共进行了四种方案的计算。 马弗炉是一种不用燃油而用煤块与煤粉升火的燃烧器。煤粉炉升火时先用煤块在手烧炉排上烧着，然后把手烧炉烧旺使马弗炉的炉体烧到800~1000℃的高温。这时将煤粉与空气气流送进马弗炉，使气流在马弗炉内着火，着火以后的煤粉气流吹进煤粉炉，这样就慢慢地使煤粉炉升火。 方案1 所有空气（ ? =0.5）作为一次风和煤粉一起进入炉内（即??1＝? = 0.5） 从这个方案可以看出，全部空气都用作一次风，提高了最初的煤粉气流的热容量，使加热到着火的时间（由此也决定了空间长度）延长，这样就不能缩短整个火焰长度。 方案2 空气分成一次风(??1 =0.15)与二次风(??2=0.35)，二次风过早进入。 从这个方案可以看出，二次风过早地在一次风与煤粉气流尚未着火燃烧以前送入，其结果与全部空气都作为一次风一样，也不能缩短火焰长度。 方案3 空气分成一次风(??1 =0.15)与二次风(??2=0.35)，推迟二次风加入点。 从这个方案可以看出，二次风在一次风中的氧消耗完以后加入，对于缩短火焰长度是有帮助的。但是一次加入的二次风过多，使燃烧中断，所以火焰长度缩短得不多。 方案4 二次风分为两批，空气分成一次风(??1 =0.15)与二次风(??21=0.15和??22=0.2)。 从这个方案可以看出，二次风加入点燃烧温度高，虽然温度略在降低，但燃烧依然十分强烈 ，温度又较快回升上去。 四种方案比较 一元系统的燃烧热工况分析可以正确地反映合理组织气流燃烧过程的方法。归纳起来，可列成下列原则： 1）供应的空气应该分成一次风与二次风，可以加快气流的升温着火。 2）二次风应分批加入，第一批烧完了再加入第二批。 3）二次风每批送入的数量应有限制，避免中途淬熄、保证燃烧继续进行。 * * * * * * * * * ? 反应区能量方程 ? 即(l 假定为常数 ) ? 边界条件： 当x＝0时，T＝Tb ， 当x＝d 时，T＝Tr，dT/dx＝0 ? 求解反应区能量方程，可得 ? 于是，可得 ? 略去预热区内的少量反应，则 ? 因此 ?假定着火温度与火焰温度非常接近： ? 因此可得： ? 假设燃烧反应为n级化学反应，则 ? 作指数展开，并求解得 ? 对于一维定常流动，可燃混合气进口流速v0恰好保持火焰前 锋静止不动，v0即为火焰前锋的正常传播速度vL 4.5.4 正常火焰传播速度的主要影响因素 主要影响因素： ? 可燃混合气自身的特性 ? 压力 ? 温度 ? 组成结构 ? 惰性气体含量 ? 添加剂等 （1）. 过量空气系数的影响 典型燃料的层流火焰传播速度与过量空气系数的关系 参数 H2 CO CH4 C2H2 C2H4 C2H6 C3H6 C3H8 C4H8 C4H10 wl, max/(m·s-1) 2.8 0.56 0.38 1.52 0.67 0.43 0.50 0.42 0.46 0.38 a 0.57 0.46 0.90 — 0.85 0.90 0.90 1.00 1.00 1.00 单一可燃气体与空气混合物的最大火焰传播速度与相应的过量空气系数 （2）. 燃料分子结构的影响 典型燃料的层流火焰传播速度 与过量空气系数的关系 燃料分子中碳原子数对 最大火焰传播速度的影响 （3）. 温度的影响 1) 可燃混合气初始温度T0 的影响 预热温度对燃烧速度的影响 ? 预热温度对城市煤气 (热值为20934 kJ·m-3，密度 为0.5 kg·m-3)燃烧速度的影响 ? 可燃混合气初始温度