华科大电站锅炉原理课件06燃烧过程的基本理论.docxVIP

1

回顾1，几种热损失。为了减小热损失，锅炉燃烧需

回顾

1，几种热损失。为了减小热损失，锅炉燃烧需要作到：快速着火，稳定燃烧、充分燃尽。

2，为实现该目的，需寻找强化燃烧的方法，这就要认识燃烧过程的本质。从而，需要学习基础燃烧理论。

燃烧概述

一、燃烧本质

燃烧是气体、液体或固体燃料与氧化剂之间发生的一种强烈的化学反应；

流动、传热、传质和化学反应同时发生有相互作用的综合现象；

典型的物理化学过程；

化学反应动力学、流体力学、传热传质学是研究燃烧反应过程的基础知识；

本章重点

掌握“动力燃烧区域”、“扩散燃烧区域”

了解燃烧过程着火与熄火的热力条件

掌握影响煤粉气流着火的因素

掌握燃烧完全的条件

第六章燃烧过程的基本理论

重要性

燃烧过程对火力发电机组安全经济运行的影响

稳定燃烧

高效燃烧

着火燃烧燃尽

二、当代对燃烧应用的要求

要求燃烧不断强化和趋于更高能量水平；

探讨高温、高压、高速、强湍流条件下的燃烧

要求燃烧过程高效率，节省燃料等；

洁净燃烧，减轻环境污染

火灾的起因与防治

第一节化学反应速度及其影响因素

广义来讲影响化学反应速度的因素

燃烧本质上是一种发光发热的化学反应

一、均相反应与多相反应

一、均相反应与多相反应

均相反应同一相态：如气态燃料CH4在空气中燃烧多相反应不同相态交界面上发生反应：如焦炭燃烧

2

二、化学反应速度对任一化学反应，可写出其化学计量方程式：aA+bB

二、化学反应速度

对任一化学反应，可写出其化学计量方程式：

aA+bB?gG+hH

则：

可以用反应物浓度减少的速度表示：

可以用生成物浓度增加的速度表示：

ω2=k2CC

逆反应速度：

K1，k2化学反应速率常数，与浓度无关，只和温度有关

浓度平衡常数：

压力平衡常数：

浓度平衡常数（压力平衡常数）反映了一定温度下各平衡混合物的浓度（分压）

2、温度的影响

阿累尼乌斯定律:温度T与化学反应速度常数k的关系

k

k0

活化能E达到活化状态所需能量

活化能反应活泼性，是否易于反应，E↓易反应

E的大小与煤种有关

0T

三、影响化学反应速度的因素

反应物浓度、压力、温度、催化作用、连锁反应等

1、反应物浓度的影响

质量作用定律：一定温度下，化学反应速率与该瞬间各反应物浓度幂的乘积成正比。（各反应物浓度的幂指数等于其相应的化学计量系数）

正反应速度：ω1=k1CC

k:反应速度常数，与温度等因素有关

对于异相反应－煤粉与空气混合物

w=kfAC

fA—单位容积可燃混合物内煤粉的表面积；

CB—氧气的浓度。

3、压力的影响

压力P↑浓度C↑W↑

与系统压力的n次方成正比

PFBC-CC增压循环流化床锅炉蒸汽燃气联合循环

4、催化作用可快，可慢

实质改变了化学反应的活化能

不能改变反应的进行程度

5、链锁反应自动连续加速进行，活性分子，活性链链的激发形成过程：活性分子的形成

链的传递过程：活性分子参与反应，反应又生成了新的活性分子

链的断裂过程：活性分子失去能量，消失。

3

一、煤燃烧的四个阶段第二节煤、焦炭和煤粉的燃烧1.

一、煤燃烧的四个阶段

第二节煤、焦炭和煤粉的燃烧

1.预热、干燥(吸热)

2.挥发分析出(热解)，并着火

3.燃烧(挥发分、焦炭)(保证O2、足够温度)

4.燃尽(残余焦炭灰渣)q4

如何强化着火第四节

如何强化燃烧、燃尽第五节

而煤粉的燃烧，四个阶段往往交错进行，挥发分析出几乎延续到煤粉燃烧的最后阶段，甚至是更小的粒子先着火

碳的燃烧反应的三种理论

只要有足够O2CO2

1、一次反应C+O2?CO2

二次反应C+CO2?2CO

2、一次反应2C+O2?2CO二次反应2CO+O2?2CO2

3、一次反应xC+0.5yO2?CxOy(络合物)二次反应络合物分解为CO、CO2

途径a）CxOy?nCO+mCO2

途径b）CxOy?CO2

CO2+C?2CO

1．碳粒表面化学反应速度表达式

异相化学反应：碳表面发生化学反应所消耗氧量应等于扩散到表面氧量

消耗氧量

氧量的扩散速率

w1=kCf

w2=β(C0?Cf)

C??碳颗粒表面上氧的浓度

C－－环境中氧的浓度k－－化学反应速度常数β--扩散速度常数

二、碳的燃烧反应

碳是固体燃料的主要成分，对着火、燃尽、发热量