燃烧过程的强化与完善.doc

燃烧过程的强化与完善

如前所述燃烧反应速度，经常用燃烧设备运行的热强度来表示，包括面积热强度Qf和容积热强度Qv。
　　面积热强度，是指燃烧室或火道单位面积上，在单位时间内燃烧所发出的热量：

　　容积热强度，是指燃烧室或火道单位容积，在单位时间内燃烧所发出的热量：

      面积热强度和容积热强度之间有联系，但却有不同的物理意义。面积热强度直接与可燃气体混合物的初速度成正比，它表示可燃混合物进行燃烧反应的速度。容积热强度则与燃烧室的长度有关，它表示燃烧设备的紧凑程度。面积热强度相同的两个燃烧室或火道，可能有不同的容积热强度。
　　一、燃烧过程强化的途径
　　燃气燃烧过程既然包括物理和化学两个过程，所以燃烧速度决定于混合速度利化学反应速度。混合速度由气体流动动力学因素来确定；化学反应速度则由燃气性质、氧化剂性质、可燃混合物的浓度、温度、压力等化学动力学因素所决定。因此，强化燃烧过程主要应从强化气流混合、提升燃烧温度等方面来合计。主要途径有：
　　1．强化气流紊动
　　不管是大气式燃烧，还是扩散式燃烧，强化气流紊动都能提升燃烧强度。
　　在工程上采用的办法就是，在火焰稳定性同意的范围内，尽量提升炉子入口或燃烧室中的气流速度。

　2．应用旋转气流
　　在气体从喷口喷出以前，使其产生旋转，将大大改善气流混合过程，提升燃烧强度。
　　3．预热燃气和空气
　　预热燃气和空气，可以提升火焰传播速度，增加反应区内的反应温度，从而提升燃烧温度，增加燃烧强度。
　　在实际工程中，经常是利用烟气余热来预热空气和燃气，这样既可以强化燃烧，又回收了烟气余热，可降低燃料消耗，提升热效率。
　　4．烟气再循环
　　将一部分煳烧所产生的高温烟气引向燃烧器，使之与尚未着火的或正在燃烧的燃气／空气混合物掺混，可提升反应区的温度，从而增加燃烧强度。
　　烟气再循环的方式，包括内部再循环和外部再循环两种。
　　二、燃烧引起的环境污染与防治
　　世界上的能量主要由燃料燃烧而得，但在燃料燃烧的同时，会产生一系列的燃烧产物，污染环境。燃烧燃料引起的对环境的污染主要是大气污染。地球四周被大气层所包围。它主要由氮和氧组成，此外还有一些其它气体和一些水滴、尘埃等。“洁净空气〞的组成如下：
　　按容积／％ 　　　　　　N2 　　　O2 　　　Ar
　　　　　　　　　　　　　78 　　　21 　　　　1
　　其它微量，按×10-6 　C02 　　　Ne 　　　　He 　　　　CH4 　　　　H2 　　　　Kr 　　　　Xe
　　　　　　　　　　　　　315 　　18 　　　　5．2 　　　1．2 　　　　0. 5 　　　0．5 　　0．08
　　　　　　　　　　　　　N02 　　　03
　　　　　　　　　　　　0．02 　　0．0l～0．04
　　其中虽含有C02、N02、O3等有害气体，但数量极少，对人体和环境均无显然的影响。假设有害气体的浓度超过上列数据，则称为大气被污染。特别是CO、NOx，S02、S03对人的危害最大。
　　对燃气燃烧而言，一般因燃气经过脱硫净化，燃烧以后生成的S02、S03数量很少。而且，只要完全燃烧，烟气中的CO含量也是很小的。因此，燃气燃烧引起对大气环境的污染，其中危害最大且．最难处理的是氮的氧化物NOx
　　燃烧产生的氮的氧化物主要是NO，而N02很少，不过NO排入大气中后，很快就被氧化成N02。N02的毒性五倍于NO，对人类和动植物都有大的危害。更为严重的是，NO2在日光作用下会产生新生态氧原子。这新生态氧原子在大气中将会引起一系列连锁反应井与未燃尽的碳氢化合物一起形成光化学烟雾，其毒性更强。
　　因此，为了防止NO2及其引起的光化学烟雾的危害，就必须抑制燃料燃烧时的NO生成量。
　　燃料燃烧产生的氮氧化物主要来自两个方面：一是燃烧时空气带入的氮，在高温下与氧反应所生成的NO，称为“温度型NO〞(T-NO)；二是来自燃料中固有的氮化合物经过复杂的化学反应生成的氮氧化物，称为“燃料型N0〞(F-NO)。
　　所以，影响NO生成的主要因素为，燃料中氮化合物的含量，火焰温度和高温下的停留时间，燃烧区中氧浓度等。
　　目前，氮氧化物污染防治主要从两方面着手：采用低NOx的燃烧方法和采纳低NOx燃烧器，参见第六章。
　　燃烧的环境污染防治，还包括噪声控制。
　　燃气燃烧的噪声，主要来自风机、燃烧气流和燃烧火焰三个方面。风机在一定工况下运转时，产生激烈的噪声，其中包括空气动力性噪声和机械性噪声；当燃烧系统中的气流形成紊流时出现了速度和压力的脉动，也产生噪声，由于这种被动具有随机性，因此气流噪声是宽频带噪声；火焰噪声是由于燃烧反应的波动引起的局部地区流速和压力变化而产生的。均匀混合的层流火焰是无声的。火焰噪声来源于气流的紊动和局部地区组分不均匀。
　　噪声防治，主要从控制声源和控制噪声传播两方面合计。如提升风机装配的准确度，消除不平衡性；改变喷嘴形状减少噪声的产生等。
　　对已产生的噪声采用吸音、消音、隔音和阻尼等措施来降低和控制噪声的传播，也是十分有效的。常用的减噪装置有：隔声罩、消声器等。