燃烧原理及设备.pptx
《燃烧原理及设备.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《燃烧原理及设备.pptx(28页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、29-1第一节第一节 燃烧基本概念燃烧基本概念 一、燃烧程度一、燃烧程度 燃烧程度即燃烧的完全程度。燃烧有完全燃烧燃烧程度即燃烧的完全程度。燃烧有完全燃烧与不完全燃烧之分。为了减少不完全燃烧热损失,与不完全燃烧之分。为了减少不完全燃烧热损失,提高锅炉热效率,应尽量使燃料燃烧达到完全程度。提高锅炉热效率,应尽量使燃料燃烧达到完全程度。燃烧的完全程度可用燃烧效率表示。即输入锅燃烧的完全程度可用燃烧效率表示。即输入锅炉的热量扣除机械不完全燃烧损失的热量和化学不炉的热量扣除机械不完全燃烧损失的热量和化学不完全燃烧损失的热量后占输入锅炉热量的百分比,完全燃烧损失的热量后占输入锅炉热量的百分比,用符号用符
2、号 r r表示,并可用下式计算,即表示,并可用下式计算,即第1页/共28页29-2 二、燃烧速度二、燃烧速度 燃烧的定义燃烧的定义 当燃料与氧化剂属于同一形态,称为均相当燃料与氧化剂属于同一形态,称为均相燃烧或单相燃烧;当燃料与氧化剂不属于同燃烧或单相燃烧;当燃料与氧化剂不属于同一形态,称为多相燃烧,例如固体燃料在空一形态,称为多相燃烧,例如固体燃料在空气中的燃烧。气中的燃烧。锅炉内的燃烧化学反应可用如下的通式来锅炉内的燃烧化学反应可用如下的通式来表示:表示:aA aA 十十 bB bB gG gG 十十 hH hH 燃料燃料 氧化剂氧化剂 燃烧产物燃烧产物第2页/共28页29-3 对于均相燃
3、烧,燃烧速度是指单位对于均相燃烧,燃烧速度是指单位时间内参与燃烧反应物质的浓度变化率,时间内参与燃烧反应物质的浓度变化率,kmo1kmo1(m(m s)s);对于多相燃烧,燃烧速;对于多相燃烧,燃烧速度是指单位时间内参与燃烧反应的氧浓度是指单位时间内参与燃烧反应的氧浓度变化率,度变化率,kmo1kmo1(m(m s)s)。燃烧速度的快慢取决于燃烧过程中燃烧速度的快慢取决于燃烧过程中化学反应时间的快慢化学反应时间的快慢(即化学反应速度即化学反应速度)和氧化剂供给燃料时间的快慢,最终取和氧化剂供给燃料时间的快慢,最终取决于两者之中较慢者决于两者之中较慢者。第3页/共28页29-4 碳粒的燃烧机理:
4、碳粒的燃烧机理:碳粒的燃烧机理是比较复杂的。大多数研究碳粒的燃烧机理是比较复杂的。大多数研究认为,碳与氧作用同时生成认为,碳与氧作用同时生成C0C02 2和和COCO,其反应式,其反应式为:为:C+0C+02 2C0C02 2 2C+0 2C+02 2 2CO 2CO 上述反应式称为上述反应式称为一次反应一次反应,其反应生成的,其反应生成的C0C02 2和和COCO还伴随有下述反应,即:还伴随有下述反应,即:C0C02 2+C 2CO+C 2CO 2CO+0 2CO+02 2 2CO2CO2 2 上述反应式称为上述反应式称为二次反应二次反应,反应中生成的,反应中生成的COCO和和C0C02 2
5、称为二次产物。称为二次产物。第4页/共28页29-5 碳粒在静止的空气中燃烧:碳粒在静止的空气中燃烧:碳粒在静止的空气中或碳粒与空气两者碳粒在静止的空气中或碳粒与空气两者无相对运动燃烧时,在不同温度下,上述这无相对运动燃烧时,在不同温度下,上述这些反应以不同方式组合成碳粒的燃烧过程。些反应以不同方式组合成碳粒的燃烧过程。当温度低于当温度低于12001200时时,按下示反应式进,按下示反应式进行燃烧反应:行燃烧反应:4C+304C+302 2 2CO+2C0 2CO+2C02 2 此时由于温度较低,在碳粒表面生成的此时由于温度较低,在碳粒表面生成的C0C02 2不不能与能与C C发生上式所示发生
6、上式所示气化反应气化反应。碳粒表面周围氧浓度和燃烧产物浓度变碳粒表面周围氧浓度和燃烧产物浓度变化如下图化如下图(a)(a)所示。所示。第5页/共28页29-6第6页/共28页29-7 当温度高于当温度高于12001200以后以后,碳粒燃烧开,碳粒燃烧开始转向如下反应:始转向如下反应:3C+203C+202 2 2CO+C0 2CO+C02 2 此时,由于温度升高加速了碳粒表面的此时,由于温度升高加速了碳粒表面的反应,生成更多的反应,生成更多的COCO。同时气化反应也因。同时气化反应也因温度升高而显著地进行。温度升高而显著地进行。COCO在向外扩散途在向外扩散途中遇到远处向碳粒表面扩散的氧而产生
7、燃中遇到远处向碳粒表面扩散的氧而产生燃烧,并将烧,并将氧全部消耗氧全部消耗掉。反应生成的掉。反应生成的C0C02 2同同时向碳粒表面和周围环境两方扩散。碳粒时向碳粒表面和周围环境两方扩散。碳粒表面周围氧浓度和燃烧产物浓度变化如上表面周围氧浓度和燃烧产物浓度变化如上图图(b)(b)所示。所示。第7页/共28页29-8 碳粒受到空气流冲刷时的燃烧:碳粒受到空气流冲刷时的燃烧:碳粒受到空气流冲刷,即碳粒与空气流碳粒受到空气流冲刷,即碳粒与空气流两者之间有相对运动时的燃烧过程如图两者之间有相对运动时的燃烧过程如图6-56-5所示。所示。在碳粒的迎风面上发生如下反应:在碳粒的迎风面上发生如下反应:4C+
8、304C+302 22C02C02 2+2CO+2CO 3C+20 3C+202 22CO+C02CO+C02 2 产生的产生的C02C02也可能再引起如下气化反应:也可能再引起如下气化反应:C+C0C+C02 22CO 2CO 第8页/共28页29-9第9页/共28页29-10 由于气流的冲刷,因而氧气供应充分,由于气流的冲刷,因而氧气供应充分,燃烧产物燃烧产物COCO2 2与与COCO容易从碳表面被气流吹走,容易从碳表面被气流吹走,所以只要温度比较高,其燃烧速度比碳粒在所以只要温度比较高,其燃烧速度比碳粒在静止空气流中的燃烧速度快得多,而且其燃静止空气流中的燃烧速度快得多,而且其燃烧速度随
9、相对速度的提高而增大。烧速度随相对速度的提高而增大。在煤粉炉中,炉内煤粉处于悬浮状态,在煤粉炉中,炉内煤粉处于悬浮状态,煤粉与空气流之间的相对速度很小,可认为煤粉与空气流之间的相对速度很小,可认为焦炭粒子是在静止空气流中进行燃烧焦炭粒子是在静止空气流中进行燃烧的;而的;而在旋风炉和沸腾炉中,煤粒是在空气流的强在旋风炉和沸腾炉中,煤粒是在空气流的强烈冲刷下进行燃烧的。烈冲刷下进行燃烧的。第10页/共28页29-11 三、化学反应速度及其影响因素三、化学反应速度及其影响因素 对于多相燃烧,其化学反应速度用下式表示对于多相燃烧,其化学反应速度用下式表示 影响燃烧化学反应速度的因素:影响燃烧化学反应速
10、度的因素:1.1.反应物质的浓度反应物质的浓度 反应物质浓度对化学反应速度的影响用质量作用反应物质浓度对化学反应速度的影响用质量作用定律来说明。由于煤粉的燃烧反应在其表面进行,定律来说明。由于煤粉的燃烧反应在其表面进行,可认为固体燃料的浓度不变,即燃烧化学反应速度可认为固体燃料的浓度不变,即燃烧化学反应速度只与燃料表面的氧浓度成正比,并用下式表示只与燃料表面的氧浓度成正比,并用下式表示第11页/共28页29-12 2 2温度温度 温度对化学反应速度有很大影响。当反应物质温度对化学反应速度有很大影响。当反应物质的浓度不随时间变化时,反应速度就可用反应速度的浓度不随时间变化时,反应速度就可用反应速
11、度常数常数k k来表示。而来表示。而k k值主要决定于反应温度和参加反值主要决定于反应温度和参加反应的燃料性质,其相互关系如下:应的燃料性质,其相互关系如下:这一关系式称为阿累尼乌斯定律。这一关系式称为阿累尼乌斯定律。式中式中 koko频率因子,它是和分子碰撞数目有关的频率因子,它是和分子碰撞数目有关的 一个常数;一个常数;E E反应活化能,反应活化能,kJkJ(kmoI)(kmoI),其值可由实验,其值可由实验 确定;确定;R R通用气体常数,通用气体常数,R R8 8314kJ314kJ(kmol(kmolK)K);T T反应温度,反应温度,K K。第12页/共28页29-13 对于多相燃
12、烧,上式可变为对于多相燃烧,上式可变为 阿累尼乌斯键指出,分子间的碰撞不是都能阿累尼乌斯键指出,分子间的碰撞不是都能发生化学反应的,只有那些碰撞能量足以破坏现发生化学反应的,只有那些碰撞能量足以破坏现存化学键并建立新的化学键的才是有效的。为使存化学键并建立新的化学键的才是有效的。为使某一化学反应得以进行,分子所需的最低能量称某一化学反应得以进行,分子所需的最低能量称为为活化能活化能,以,以E E表示。能量达到或超过活化能表示。能量达到或超过活化能E E的的分子称为活化分子。活化分子的碰撞才是发生反分子称为活化分子。活化分子的碰撞才是发生反应的有效碰撞。所以反应只能在活化分于之间进应的有效碰撞。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 燃烧 原理 设备
限制150内