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燃气燃烧与应用 世界各国都以城市燃气气化率作为衡量一个国家城市现代化以及经济发展水平的重要标志。 原料天然气的分类：气田天然气、油田伴生气、煤层气、矿井气。 燃气是各种气体燃料的总称,它是一种混合气体,可燃组分有碳氢化合物、氢气及一氧化碳,不可燃组分有氮、二氧化碳及氧。我们要利用的就是燃气燃烧时放出的热量。 燃烧：气体燃料中的可燃成分(H2、CO、CmHn和H2S等)在一定条件下与氧发生激烈的氧化作用，并产生大量的热和光的物理化学反应过程称为燃烧。 燃气中的可燃成分和（空气中的）氧气需按一定比例呈分子状态混合；参与反应的分子在碰撞时必须具有破坏旧分子和生成新分子所需的能量；具有完成反应所必需的时间。 高热值是指1Nm3燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，而其中的水蒸气以凝结水状态排出时所放出的热量。地热值是指1Nm3燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，但烟气中的水蒸气仍为蒸气状态时所放出的热量。 H=H1r1+H2r2+……+Hnrn，H——KJ/Nm3, 干空气的容积成分可按氧21，氮气79%计算。 理论空气需要量，是指每立方米（或公斤）燃气按燃烧反应计量方程式完全燃烧所需的空气量，单位为标准立方米每标准立方米或标准立方米每公斤。 过剩空气系数α——即实际供给空气量V与理论空气需要量V0之比。通常α1。实际中，α的取值取决于所采用的燃烧方法及燃烧设备的运行状况。在工业设备中，α控制在1.05～1.20;在民用燃具中,α控制在1.3 ～ 1.8。若α过小，使燃料的化学热不能充分发挥，过大使烟气体积增大，炉膛温度降低，增加了排烟热损失，其结果都将使加热设备的热效率下降。 反应速度的影响因素：浓度、压力、温度。 可燃气体的燃烧反应都是链反应。 着火：由稳定的氧化反应转变为不稳定的氧化反应而引起燃烧的一瞬间，称为着火。 当一微小热源放入可燃混合物中时，贴近热源周围的一层混合物被迅速加热，并开始燃烧产生火焰，然后向系统其余冷的部分传播，使可燃混合物逐步着火燃烧。这种现象称为点火。 把两个电极放在可燃混合物中，通高压电打出火花释放出一定能量，使可燃混合物点着，称为电火花点火。 最小点火能：当电极间隙内的可燃混合物的浓度、温度和压力一定时，若要形成初始火焰中心，放电能量必须有的一最小极限值。熄火距离：点燃可燃混合物所需的能量与电极间距有关，当d小到无论多大的火花能量都不能使可燃混合物点燃时，这个最小距离为熄火距离。 燃烧(爆炸)浓度极限：在可燃混合气体中，当浓度低于某一最低浓度或高于某一最高浓度，火焰便不能蔓延，燃烧也就不能进行。在火源作用下，可燃气体在空气中，恰足以使火焰蔓延的最低浓度称为该气体与空气混合物的爆炸下限，也称燃烧下限。在火源作用下，可燃气体在空气中，恰足以使火焰蔓延的最高浓度称为该气体与空气混合物的爆炸上限，也称燃烧上限。 火焰传播的方式：正常的火焰燃烧、爆炸、燃烧。 正常的火焰传播指的是仅由于热作用，高温焰面将热量传给未燃气体，并使其着火燃烧的火焰传播过程。 燃气作正常燃烧时，这种静止的可燃气体焰面的移动过程就是火焰的传播过程，也称燃烧过程；焰面移动的速度叫燃烧速度，又称火焰传播速度。 当管子直径减小到某-数值时，散热就会相对增加迅速,使火焰在管中难以传播，则火焰只停留在人工点火时一端，出现这种状态的管径称为临界管径。 燃气燃烧的稳定性是判别一个燃烧器是否良好的重要依据。 当燃气喷离火孔的速度大于燃烧速度时，火焰就不能维持稳定，而会离开火孔一定距离继续燃烧，这时的火焰呈现颤动，这种现象称为离焰。 如果燃气离开火孔的速度继续加大，则火焰会继续上移，燃烧稳定性遭到破坏．火焰就会飘忽不定，以至最后完全熄灭，这种现象称为脱火。 当燃气离开火孔的速度小于燃烧速度时，火焰将缩入火孔内部，导致混合物在燃烧器内进行燃烧、加热，破坏一次空气的引射，并形成不完全燃烧，这种现象称为回火。 燃气的燃烧分为三种基本方式：扩散式燃烧、部分预混式燃烧和完全预混式燃烧。 一次空气是指在燃烧前燃气中掺混的空气，一次空气占燃烧所需理论空气量的比例为一次空气系数α′；二次空气是指燃气在燃烧过程中依靠扩散作用从周围获得的空气，二次空气占燃烧所需理论空气量的比例为二次空气系数。 如果在点燃前，燃气与空气不相接触（α′=0），而燃烧所需的氧气完全依靠扩散作用从周围大气获得，燃气与空气在接触面处边混合边燃烧，这种燃烧方式称为扩散式燃烧。 扩散火焰（层流扩散火焰、紊流扩散火焰）的特征:碳氢化合物进行扩散燃烧时，可能出现两个不同的燃烧区域：一个是真正的扩散火焰，它是从燃烧器出口向上伸展的一个很薄的反应层，不发光；另一个是光焰区，其中有固体碳粒的燃烧，呈现出明亮的淡黄色的火焰。 部分预混式燃烧的一次空气系数一般在0.2~0.8之间。内焰：不发光的淡蓝色锥形火焰。