燃烧理论基础第七章.pptVIP

第七章 固体燃料的燃烧 汽车与交通工程学院 王维强 Thank you for your attention! 《燃烧理论基础》课件 第7章 固体燃料的燃烧 7.1 煤的生成和特性 7.2 固体燃料煤的燃烧过程 7.3 异相化学反应速度 7.4 固体碳粒的燃烧过程 7.5 碳球燃烧速度 ·地球上的煤炭资源约16.8万亿吨。可开采的煤储量为7600亿吨，年总产量45亿吨，我国的原煤产量约14亿吨，占能源生产总量的70%。 ·由于煤炭的燃烧、排污较严重，要治理耗资巨大，所以我国实行了煤产量总量控制的原则。 背景： Year Electricity Generation (BkWh) Source: DOE/EIA 美国的电力生产能源结构 电力锅炉烟气排放 7.1 煤的生成和特性 一、炭的生态平衡（生产者、消费者、分解者、营养库） ·生态系统的成分可分为两大类：生物成分，非生物成分。 ·生物成分可分为生产者、消费者和分解者。 ·非生物成分指各种环境要素：包括温度、大气、水、土壤、气候、各种矿物质和非生物成分的有机质等。其作用是提供生存的环境和必要的营养元素（库）。 1)生产者－主要是绿色植物，其含有光合作用元素，可利用太阳能把CO2和H2O合成有机物，同时放出氧气，光合作用化学方程式为： 光合作用 2)? 消费者 主要指动物： 一级消费者－以植物为食的食草动物 （野兔、羊……）。 二级消费者－以食草动物为食的动物（狼……）。 三级消费者－以二级消费者为食的动物(虎……）。 3)? 分解者 主要指细菌和真菌等微生物。其作用是把生产者和消费者的残体分解为简单的物质，再供生产者。对生态系统的物质循环具有非常重要的作用。 4）营养库－为各种生物提供必要的生存环境和营养元素。 草原上：青草－野兔－狐狸－狼 湖泊中：藻类－甲壳类－小鱼－大鱼 植物遗体－蚯蚓－线虫类－节肢动物 5) 碳循环 ·大气中的CO2被植物光合作用以有机物形式供消费者利用； ·消费者呼CO2，吸O2，CO2释放至大气中。 ·生产者和消费者残体被分解者分解，把蛋白质、脂肪和碳水化合物分解成CO2、H2O和无机盐，CO2重返大气；动植物残体长期埋藏地层中，形成各种化石燃料。 ·人们燃烧化石燃料，CO2释放至大气中。 ·海洋中的碳酸钙沉积海底，形成新的岩石，使一部分碳较长时间贮藏在地层中。 ·在火山爆发时，又可使地层中的一部分碳回到大气层。 二、煤的生成 1）植物质的堆积阶段 借助地壳的运动，沉积于地面下（泥土、岩石层）。 2）菌分解作用阶段 在隔绝空气条件下，受分解者（细菌、微生物）缓慢的作用（几万年至几亿年），分解至腐烂。其中，木质素、纤维素、树脂等没有分解，仍保留着原有植物形态。其残留体中的氢、氧量相对减少，而碳素含量相对增加－泥煤。 3）炭化作用阶段 ·地质变化，地壳下降。泥煤床被岩石层覆盖。在地热和压力作用下，压缩坚固，水分挥发，逐渐变成坚实的物质－褐煤（C%增大，O、N、H含量减少）。 ·炭化程度（时间、深度）越高，含C量越高，发热量越高，水分越少（无烟煤除外）。 C Hu（kJ/kg） 泥煤 60～70% 8350～10500 褐煤 70～80% 10500～14700 烟煤 80～90% 20900～29400 无烟煤 90～100% 20900～25200 ·生活、工业一般用烟煤和无烟煤。 ·无烟煤几乎为固定碳组成，挥发物少，着火困难。 7.2 固体燃料煤的燃烧过程 1)煤加热，水分蒸发； 2)挥发份析出； 3)挥发份燃烧（约10%时间） ； 4)焦炭燃烧（约90%时间）。 德国西门子 本生锅炉 煤粉炉内燃烧 锅炉内温度和氧浓度分布 （数值模拟结果） 7.3 异相化学反应速度 一、固态燃料化学反应 ·固态燃料属异相（非均相）燃烧。 ·氧化速度表征着煤的燃烧速度。 二、 吸附理论