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第三节 一、热能的获取 机械能转换 电能转换 化学能转换/燃料燃烧 核能转换 太阳能转换 地热 1.燃料燃烧 燃料燃烧是化学能转换为热能的最主要方式。 能在空气中燃烧的物质称为可燃物，但不能把所有的可燃物都称作燃料（如米和沙糖之类的食品）。 所谓燃料就是能在空气中容易燃烧并释放出大量热能的气体、液体或固体物质，是能在经济上值得利用其发热量的物质的总称。 燃料通常按形态分为固体燃料、液体燃料和气体燃料。 天然的固体燃料有煤炭和木材；人工的固体燃料有焦炭、型煤、木炭等。其中煤炭应用最为普遍，是我国最基本的能源。 天然的液体燃料有石油（原油）；人工的液体燃料有汽油、煤油、柴油、重油等。通常所说的燃料油一般是指重油而言，它实际上是渣油、裂化残油及燃料重油的通称。燃料重油则是将渣油、裂化残油或其它油品按一定比例混合调制而成。 天然的气体燃料有天然气，人工的气体燃料则有焦炉煤气、高炉煤气、水煤气和液化石油气等。 固体燃料 二、有关燃烧的知识 1.燃料燃烧的必备条件 燃料燃烧过程是一个很复杂的化学物理过程，燃料燃烧必须具备的条件是： 必须有可能燃烧的可燃物（燃料）； 必须有使可燃物着火的能量（或称热源），即使可燃物的温度达到着火温度以上； 必须供给足够的氧气或空气（因为空气中也含有助燃的氧气）。 根据燃烧状况的好坏可以把燃烧分成完全燃烧和不完全燃烧。完全燃烧是指燃料中的可燃成分全部燃尽。完全燃烧时几乎不冒黑烟，燃烧产物中不含任何可燃物质，燃烧产生的热量也最多。空气供给量不足或供给方式不合适，或者燃烧温度降低，燃烧就会冒大量黑烟，这就是所谓不完全燃烧。此时燃烧产物中会含有一些可燃物质，不完全燃烧时产生的热量也少。 为衡量燃烧的完善程度，引入了燃烧的效率。燃烧效率是燃料燃烧时实际所产生的热量与燃料标准发热量之比。 在能量利用中热效率和经济性是非常重要的两个指标。 由于存在着耗散作用、不可逆过程以及可用能损失，在能量转换和传递过程中，各种热力循环、热力设备和能量利用装置，其效率都不可能是100%的。 2.燃烧所需的空气量 3.燃烧产生的烟气量 三、燃烧设备 1.各种燃烧方法和燃烧过程 煤的燃烧。煤的燃烧基本上有两种：第一种是煤粉悬浮在空间燃烧，称为室燃或粉状燃烧；第二种就是煤块在炉排上燃烧，称为层燃或层状燃烧。 其它燃烧方式，如旋风燃烧只是空间燃烧的一种特殊形式，流化床燃烧则是介于第一种和第二种燃烧方式之间，它既有空间燃烧又有固定排炉。 煤从进入炉膛到燃烧完，一般要经过三个过程，即着火前的准备阶段、挥发分和焦炭着火与燃烧阶段、残碳燃尽形成灰渣阶段。 目前煤的燃烧方式主要是煤粉燃烧和流化床燃烧。我国大型锅炉和工业窑炉大多采用煤粉燃烧。 为了提高煤炭燃烧的效率和减少污染，发展了许多先进的燃烧技术，如煤粉燃烧稳定技术，包括各种新型的燃烧器，煤粉低氮氧化物燃烧技术，高浓度煤粉燃烧技术，流化床燃烧技术等。 油的燃烧。油的燃烧方法有内燃和外燃两种方式。 所谓内燃，是在发动机气缸内部极为有限的空间进行高压燃烧，是一种瞬间的燃烧过程。 所谓外燃，就是不在机器内部燃烧，而在燃烧室内燃烧，并直接利用燃烧发出的热量，如锅炉、窑炉内进行的燃烧。油燃烧的全过程包含着传热过程、物质扩散过程和化学反应过程。 油是最常用的液体燃料。由于油的沸点总是低于其着火温度，因此油总是先蒸发成油蒸汽，再在蒸汽状态下燃烧。其燃烧和气体燃料燃烧几乎完全相同。 油的燃烧实际上包含了油加热蒸发、油蒸汽和助燃空气的混合以及着火燃烧三个过程。其中油加热蒸发是制约燃烧速率的关键。为了加速油的蒸发，扩大油的蒸发面积是主要的方法，为此油总是被雾化成细小油滴来燃烧。 为了实现油的高效低污染燃烧，应从以下来两方面着手： （1） 提高燃油的雾化质量 （2） 实现良好的配风 气体燃料的燃烧。气体燃料的燃烧可以分为容器内燃烧和燃烧器燃烧，它们和油的两种燃烧方式相近。气体燃料的燃烧过程包括三个阶段，即混合、着火和正常燃烧。 气体燃料燃烧的效率主要取决于气体燃料燃烧器。对气体燃烧器的基本要求是： 不完全燃烧损失小，燃烧效率高； 燃烧速率高，燃烧强烈，燃烧热负荷高； 着火容易，火焰稳定性好，既不回火，又不脱火； 燃烧产物有害物质少，对大气污染小； 操作方便，调节灵活，寿命长，能充分利用炉膛空间。 常用的气体燃烧器有扩散式燃烧器，对这类燃烧器可燃气体与助燃空气不预先混合，燃烧所需空气由周围环境或相应管道供应、扩散而来。 另一种是预混式燃烧器。其特点是燃烧前可燃气体与氧化剂已经混合均匀。燃烧时这种燃烧器通常无焰，故也称无焰燃烧器。 此外还有一种部分预混式燃烧器，这种燃烧器的特点是在燃烧器头部设预混段，可燃气体与空气进行部分预混，其余空气靠扩散供应。 2.锅炉 通过燃料燃烧将化学能转换为