4.燃烧过程摘要.ppt

3.3 燃料燃烧及燃烧设备 可燃物质组成：可燃气体（H2 、 CO 、 CnHm等）、固定碳 燃烧条件：燃料、助燃空气、着火温度 3.3.1 着火温度 燃烧过程分两个阶段：着火、燃烧 着火温度:着火是燃烧的准备阶段，在该阶段燃料进行着缓慢的氧化，氧化时放出的热量只有一部分传到外面，另一部分用来提高本身温度，使氧化过程增强，放出了比开始更多的热量，这样逐步地使过程强化起来，最后放出的热量与散失的热量相等，即进入了相当于临界温度——着火点的热平衡状态。这个平衡很容易被破坏，只要温度略高于该临界温度就能着火燃烧，因此，把该温度称为着火温度。 * * 300~400 硫化氢 630~650 一氧化碳 600~700 焦炭 540~590 氢 600~700 无烟煤 530~570 乙烷 300~500 低挥发分烟煤 600~800 甲烷 200~400 高挥发分烟煤 300~350 重油 640~650 发生炉煤气 200~350 褐煤 350~380 轻柴油 640~650 焦炉煤气 225~250 泥煤 415~430 汽油 530 高炉煤气 250~300 木柴 380~530 原油 530 天然气 着火温度（℃ ） 燃料种类 着火温度（℃ ） 燃料种类 着火温度（℃ ） 燃料种类 各类燃料的着火温度 3.3.2 火焰传播速度 工艺点火： 窑炉中可燃混合物的着火不是自动进行的，而是靠明火或燃烧室炽热 墙壁的辐射热而点燃的，即热源在某处点火，燃烧火焰向其它方向传播。 火焰传播过程： 当可燃气体混合物处于静止状态时，由于 前焰面将热量传递给预热区的可燃混合物使其 着火燃烧，形成新的前焰面，即可以看成前焰 面以一定的速度向前推进。前焰面在其法线方 向上的移动速度称为火焰传播速度。当前焰面 固定不动时，火焰传播速度可用可燃混合物进 入燃烧区的速度来表示。 影响火焰传播速度的因素 火焰传播过程是一个化学反应过程，同时又是传热、传质过程。因此，凡能加速化学反应过程和燃烧区向预热区传热、传质的因素，都有助于提高火焰传播速度。 3.3.3 可燃气体（H2 、CO 、 CnHm）的燃烧 可燃气体的燃烧是按链锁反应的方式进行的 链锁反应的理论认为，燃烧反应是通过一些化学性极活泼的中间物质“活性核心”来实现的，它们主要是氢原子(H)、氧原子(O)以及氢氧基(OH)。它们的产生是由于分子受到高温的激发作用而分解生成的。由于它们具有较大的活化能，促进了链锁反应的开始和传递。氢的燃烧反应为典型的链锁反应，其过程如下： 第一个活化氢可以这样获得： 式中 M---是不参加反应的催化物质。 原子氢(即活性核心)是链锁反应的基础，它与氧分子碰撞后，又生成活化的氧原子(O)以及氢氧基(OH)，其链锁反应如下： 总反应式 从上可知，一个氢原子能产生三个新的氢原子，而三个氢原子分别参加反应的结果又产生九个氢原子，这样链锁反应结果，氢在燃烧过程中不但没有减少，反而越来越多，从而大大加速了燃烧反应速度，这样就保证了燃烧过程的持续、顺利进行。 CO 和CnHm的燃烧同H2的燃烧相似，也属于分枝的链锁反应，只不过比较复杂而已。 另外，在链锁反应中，反应物质的温度越高，反应速度就越快，在高温下燃烧反应可以在瞬间内完成。 3.3.4 气体燃料燃烧过程及燃烧设备 气体燃料(煤气)能与空气均匀混合，燃烧所需空气过剩系数小，因此可以得到较高的燃烧强度和完全燃烧程度，同时燃烧操作简单，燃烧过程易于实现自动化，所以气体燃料是窑炉中主要应用的燃料之一。 煤气的燃烧过程基本上可归纳为：煤气与空气的混合；将混合物加热到着火温度；煤气中的可燃组分与空气中的氧发生激烈的化学反应进行燃烧。在上述过程中，煤气与空气的混合过程是一种物理扩散过程，需要一定时间，因此它是决定燃烧速度的主要因素。 根据煤气与空气混合条件不同，煤气的燃烧方法和燃烧设备(烧嘴)基本上可以分为两大类：“有焰燃烧”，所用烧嘴为“有焰烧嘴”；“无焰燃烧”，所用烧嘴为“无焰烧嘴”。 1. 有焰