3.4-燃烧过程的基本理论.pptVIP

* * 燃 烧 过 程 基 本 理 论 第 四 节 研究燃料的燃烧机理主要着手于两种基本成分的燃烧：固定碳和可燃气体（对不同的气体进行分析） 第四节 燃烧过程基本理论 燃烧基本条件： (2) 达到着火温度 (1) 燃料与助燃空气混合 对燃烧过程的研究，可从以下几方面入手： (3) 从气体流动的运动动力学方面，研究火焰传播速度和火焰 稳定问题； (4) 从经济观点，研究燃料燃烧完全程度或燃烧室热效率； (5) 从环保方面，研究燃烧产物（烟气）对环境污染或辐射问题。 从热力学和化学平衡方面（传热），可研究着火点、着火 浓度范围； (2) 从化学动力学和扩散动力学方面(传质)，研究各种可燃物 燃烧反应的机制； 第四节 燃烧过程基本理论 一 着火温度 ——由缓慢的氧化反应转变成剧烈的氧化反应 （即燃烧）的瞬间叫着火，转变时的最低温度 叫着火温度。 着火温度不是固定值，它与燃料的性质和 燃烧条件有关。 第四节 燃烧过程基本理论 各种燃料的着火过程有所不同: 液体燃料：加热时，由闪点?燃点?着火点 要想稳定燃烧，t ＞着火点 固体燃料：受热后，先析出挥发分，然后在一定 温度下挥发分先燃着，固定碳（即焦 炭）后燃着。Vdaf??着火点? 气体燃料：着火温度取决于燃料的组成、触媒、 加热条件等。 第四节 燃烧过程基本理论 二 着火浓度范围 气体燃料与助燃空气的比例，必须在一定范 围内才能燃烧(着火)，这一范围叫着火浓度范围。 并有可能在瞬间 t ??，使气体压力陡然??，甚至 引起爆炸！ 煤气在空气中的着火浓度范围 74 31 15 上 限 下 限 21 6 4 混合气体中煤气的含量/体积% 发生炉煤气 焦 炉 煤 气 天 然 气 煤气种类 第四节 燃烧过程基本理论 三 固态碳的燃烧 固态碳的燃烧是两相反应的物理—化学过程。 首先氧气扩散至炭粒表面并与炭作用生成 CO、CO2气体，CO、CO2气体再从表面扩散出来。 关于碳的燃烧反应机理到目前为止研究还不十 分成熟，长久以来存在着三种见解： 第四节 燃烧过程基本理论 有关反应式（如图）： 第四节 燃烧过程基本理论 C + O2 ? CO2 xC + yO2 ? CxOy 1 2 C + O2 ? CO 1 2 CO + O2 ? CO2 1 2 C+O2?CO2 C + O2 ? CO2 CxOy + O2 ? ｍCO+ ｎCO2 CxOy+O2 mCO2＋nCO C CO、CO2、CxOy 空气膜 　　根据实验研究，在900℃－1 200℃时，生成CO与CO2的比例是1∶1，在1 450℃以上时生成的CO与CO2之比为2∶1。所以高温时CO的含量高些，这对于我们是有实际意义的。 第四节 燃烧过程基本理论 四　 可燃气体（H2、CO、CmHn）的燃烧 可燃气体的燃烧是链锁反应，必须有中间 活性物（如H、O及OH等）作链锁刺激物。 第四节 燃烧过程基本理论 １、H2的链锁反应 　 　　H2的分支链锁反应过程： H2 H + O2 H O + H2 H H2O H OH + H2 OH + H2 H2O H 总反应：H + O2 + 3H2 ? 2H2O + 3H 结论：一个刺激物可产生三个刺激物。刺激物 增生，使燃烧反应加速。 第四节 燃烧过程基本理论 第四节 燃烧过程基本理论 ２、ＣＯ的链锁反应　 　　H2的分支链锁反应过程： H + O2 O +ＣＯ ＣＯ２ OH +ＣＯ ＣＯ２ H ? 总反应：H + O2 + ２ＣＯ ? 2ＣO２ + H 实践证明：在CO的燃烧反应中混合物加入7%~9%的水汽对它的反应是很有利的。 第四节 燃烧过程基本理论 ３、烃类的链锁反应　 　　烃类的燃烧比较复杂，今以甲烷为例说明其链锁反应过程: 实践证明：O是发生链锁反应的活化中心，所以，甲醛的存在，能产生氧原子，对烃类的燃烧是有利的。 CH4＋O2→CH4O＋O2 O CH4O2 H2O HCHO+O2 HCOOH O H2O CO＋O→CO2 五 火焰传播速度(如图) wf——火焰传播速度，即前焰面移动速度。单位： m3/m2.s = m/s QV = wf ·A ——是单位时间内在面积A上烧掉的可 燃气体的量。单位：m3/s 第四节 燃烧过程基本理论 A 可燃混合气体 电火花 wf 前焰面锋 燃烧产物 *