燃烧理论基础.pdf

全书内容全书内容全书内容全书内容?第一章第一章 概述概述?第二章第二章 燃料及其燃烧特性燃料及其燃烧特性?第三章第三章 燃料燃烧计算和锅炉机组热平衡燃料燃烧计算和锅炉机组热平衡?第四章第四章 煤粉制备及系统煤粉制备及系统?第五章第五章第五章第五章 燃烧理论基础燃烧理论基础燃烧理论基础燃烧理论基础?第六章第六章 燃烧设备和煤粉燃烧技术燃烧设备和煤粉燃烧技术?第七章第七章 过热器和再热器过热器和再热器?第八章第八章 省煤器和空气预热器省煤器和空气预热器1 樊泉桂 锅炉原理M.第一版.北京：中国电力出版社.2008年9月.全书内容（续）全书内容（续）全书内容（续）全书内容（续）?第九章第九章 锅炉炉膛换热计算锅炉炉膛换热计算?第十章第十章 对流受热面的换热计算对流受热面的换热计算?第十一章第十一章 电站锅炉的受热面布置和优化设计电站锅炉的受热面布置和优化设计?第十二章第十二章 自然循环蒸发系统及安全运行自然循环蒸发系统及安全运行?第十三章第十三章 强制循环锅炉强制循环锅炉?第十四章第十四章 电站锅炉蒸汽品质及其污染防治电站锅炉蒸汽品质及其污染防治?第十五章第十五章 电站锅炉的运行与调节电站锅炉的运行与调节?第十六章第十六章 锅炉动态特性锅炉动态特性1 樊泉桂 锅炉原理M.第一版.北京：中国电力出版社.2008年9月.第五章第五章第五章第五章 燃烧理论基础燃烧理论基础燃烧理论基础燃烧理论基础00300530 锅炉原理1 樊泉桂 锅炉原理M.第一版.北京：中国电力出版社.2008年9月.第五章第五章第五章第五章 燃烧理论基础燃烧理论基础燃烧理论基础燃烧理论基础第一节第一节 化学反应速度化学反应速度第二节第二节 影响化学反应的主要因素影响化学反应的主要因素第三节第三节 热力着火热力着火第四节第四节 链锁反应链锁反应第五节第五节 火焰传播火焰传播第六节第六节 煤粉的燃烧煤粉的燃烧第七节第七节 碳粒燃烧的动力区、扩散区和过渡区碳粒燃烧的动力区、扩散区和过渡区第八节第八节 碳粒的一次反应和二次反应机理碳粒的一次反应和二次反应机理00300530 锅炉原理5.1 5.1 化学反应速度化学反应速度化学反应速度化学反应速度一、质量作用定律一、质量作用定律1 1，质量作用定律，质量作用定律对于化学反应对于化学反应aAaA+bBbB=gGgG+hHhH2 2，质量作用定律的的意义，质量作用定律的的意义33ABAB33GHGHdd mol/(m s)mol/(m s)dddd mol/(m s)mol/(m s)ddCCwwttCCwwtt=iiii(5-2)(5-3)(5-1)5.1 5.1 化学反应速度化学反应速度化学反应速度化学反应速度一、质量作用定律一、质量作用定律2 2，质量作用定律的的意义，质量作用定律的的意义二、多相燃烧的化学反应速度二、多相燃烧的化学反应速度ab3AAAABab3BBBABd=mol/(m s)dd=mol/(m s)dCwk C CtCwk C Ct=ii(5-4)(5-5)b3BBBABd=mol/(m s)dCwk f Ct=i5.1 5.1 化学反应速度化学反应速度化学反应速度化学反应速度三、阿累尼乌斯定律及活化能三、阿累尼乌斯定律及活化能1 1，阿累尼乌斯定律阿累尼乌斯定律2 2，活化能，活化能 E Es0Eexp kg/(ms Pa)RTkk=(5-6)5.2 5.2 影响影响影响影响化学反应速度的主要因素化学反应速度的主要因素化学反应速度的主要因素化学反应速度的主要因素一、反应物浓度的影响一、反应物浓度的影响二、活化能对燃烧速度的影响二、活化能对燃烧速度的影响三、温度对燃烧速度的影响三、温度对燃烧速度的影响5.3 5.3 热力着火热力着火热力着火热力着火一、热力着火理论的实用性一、热力着火理论的实用性1 1，能否着火？，能否着火？2 2，燃烧是否稳定？，燃烧是否稳定？二、实现稳定着火的两个条件二、实现稳定着火的两个条件1 1，放热量等于散热量，放热量等于散热量 Q Q1 1=Q Q2 22 2，放热量对温度的导数大于散热量对温度的导，放热量对温度的导数大于散热量对温度的导数数12dd ddQQTT(5-8)(5-7)5.3 5.3 热力着火热力着火热力着火热力着火三、着火温度与熄火温度三、着火温度与熄火温度nm310O2frexp kJ/(ms)EQkC C QRT=(5-10)(5-9)()320 kJ/(ms)SQTTV=5.3 5.3 热力着火热力着火热力着火热力着火三、着火温度与熄火温度三、着火温度与熄火温度5.4 5.4 链锁反应链锁反应链锁反应链锁反应自由基自由基链的激发链的激发链的传递链的传递链的终止链的终止2HM2HM+2222HOOHOO+HOH+HOH+HH OH+222HMHMOH+H+MH O+M+5.4 5.4 链锁反应链锁反应链锁反应链锁反应气体燃料的燃烧过程以及煤粉气流的爆燃过程气体燃料的燃烧过程以及煤粉气流的爆燃过程是链式反应。是链式反应。5.5 5.5 火焰传播火焰传播火焰传播火焰传播一、火焰传播形式一、火焰传播形式1 1，层流火焰传播，层流火焰传播2 2，湍流火焰传播，湍流火焰传播二、炉膛内的火焰传播二、炉膛内的火焰传播1 1，正常的火焰传播（缓慢燃烧），正常的火焰传播（缓慢燃烧）13m/s13m/s2 2，反应速度失去控制的高速爆炸性燃烧，反应速度失去控制的高速爆炸性燃烧10003000m/s,600010003000m/s,6000,2.065MPa2.065MPa5.5 5.5 火焰传播火焰传播火焰传播火焰传播二、炉膛内的火焰传播二、炉膛内的火焰传播3 3，正常燃烧向爆炸性燃烧的转变，正常燃烧向爆炸性燃烧的转变三、不同燃料的火焰传播速度三、不同燃料的火焰传播速度四、煤粉气流火焰传播速度的影响因素四、煤粉气流火焰传播速度的影响因素1 1，挥发分；，挥发分；2 2，发热量；，发热量；3 3，水分；，水分；4 4，灰分；，灰分；To be continued5.5 5.5 火焰传播火焰传播火焰传播火焰传播四、煤粉气流火焰传播速度的影响因素（续）四、煤粉气流火焰传播速度的影响因素（续）5 5，煤粉细度；，煤粉细度；6 6，煤粉浓度；，煤粉浓度；7 7，煤粉气流混合物的初温；，煤粉气流混合物的初温；8 8，煤粉气流的速度；，煤粉气流的速度；9 9，燃烧温度；，燃烧温度；5.5 5.5 火焰传播火焰传播火焰传播火焰传播5.6 5.6 煤粉的燃烧煤粉的燃烧煤粉的燃烧煤粉的燃烧一、煤粉的燃烧过程一、煤粉的燃烧过程水分、挥发分析出燃烧水分、挥发分析出燃烧焦炭颗粒燃尽焦炭颗粒燃尽二、煤粉的燃烧时间二、煤粉的燃烧时间1.51.81.51.8秒秒5.6 5.6 煤粉的燃烧煤粉的燃烧煤粉的燃烧煤粉的燃烧三、煤粉燃烧的主要特征三、煤粉燃烧的主要特征1 1，高温；，高温；13001600130016002 2，温升速率快：，温升速率快：500010000 500010000/s/s；3 3，挥发分、小颗粒首先燃烧；，挥发分、小颗粒首先燃烧；5.6 5.6 煤粉的燃烧煤粉的燃烧煤粉的燃烧煤粉的燃烧三、煤粉燃烧的主要特征三、煤粉燃烧的主要特征5.7 5.7 碳粒燃烧动力区、扩散区、过渡区碳粒燃烧动力区、扩散区、过渡区碳粒燃烧动力区、扩散区、过渡区碳粒燃烧动力区、扩散区、过渡区一、碳粒表面的燃烧过程一、碳粒表面的燃烧过程2OCbbkk=(5-11)()30 kg/(ms)dwkCCC=(5-12)3 kg/mddCk=+(5-13)5.7 5.7 碳粒燃烧动力区、扩散区、过渡区碳粒燃烧动力区、扩散区、过渡区碳粒燃烧动力区、扩散区、过渡区碳粒燃烧动力区、扩散区、过渡区一、碳粒表面的燃烧过程一、碳粒表面的燃烧过程2O20b kg/(ms Pa)11dCkkCk=+0.61/3mp(5-15)Nu20.37RePr=+(5-16)pRew/=(5-17)5.7 5.7 碳粒燃烧动力区、扩散区、过渡区碳粒燃烧动力区、扩散区、过渡区碳粒燃烧动力区、扩散区、过渡区碳粒燃烧动力区、扩散区、过渡区一、碳粒表面的燃烧过程一、碳粒表面的燃烧过程(5-18)dmNuD=(5-19)(5-20)传质煤粉炉，w=0,Re=0dmNu2D=2d2 kg/(ms Pa)D=5.7 5.7 碳粒燃烧动力区、扩散区、过渡区碳粒燃烧动力区、扩散区、过渡区碳粒燃烧动力区、扩散区、过渡区碳粒燃烧动力区、扩散区、过渡区二、碳粒燃烧的动力区、扩散区、过渡区二、碳粒燃烧的动力区、扩散区、过渡区1 1，动力区，动力区2 2，扩散区，扩散区3 3，过渡区：介于动力区与扩散区之间，过渡区：介于动力区与扩散区之间dk?dk?5.7 5.7 碳粒燃烧动力区、扩散区、过渡区碳粒燃烧动力区、扩散区、过渡区碳粒燃烧动力区、扩散区、过渡区碳粒燃烧动力区、扩散区、过渡区二、碳粒燃烧的动力区、扩散区、过渡区二、碳粒燃烧的动力区、扩散区、过渡区3 3，过渡区：介于动力区与扩散区之间，过渡区：介于动力区与扩散区之间C/C00，扩散区C/C01，动力区dmSk=5.7 5.7 碳粒燃烧动力区、扩散区、过渡区碳粒燃烧动力区、扩散区、过渡区碳粒燃烧动力区、扩散区、过渡区碳粒燃烧动力区、扩散区、过渡区二、碳粒燃烧的动力区、扩散区、过渡区二、碳粒燃烧的动力区、扩散区、过渡区3 3，过渡区：介于动力区与扩散区之间，过渡区：介于动力区与扩散区之间5.7 5.7 碳粒燃烧动力区、扩散区、过渡区碳粒燃烧动力区、扩散区、过渡区碳粒燃烧动力区、扩散区、过渡区碳粒燃烧动力区、扩散区、过渡区三、碳粒燃烧异相反应理论三、碳粒燃烧异相反应理论1 1，氧气向碳粒表面的扩散；，氧气向碳粒表面的扩散；2 2，氧气被吸附在碳粒表面；，氧气被吸附在碳粒表面；3 3，进行燃烧反应，生成气态产物；，进行燃烧反应，生成气态产物；4 4，燃烧产物解吸附；，燃烧产物解吸附；5 5，脱附后的产物向碳粒四周扩散。，脱附后的产物向碳粒四周扩散。800800以下，零级反应以下，零级反应80012008001200，一级反应，一级反应5.8 5.8 碳粒的一次、二次反应机理碳粒的一次、二次反应机理碳粒的一次、二次反应机理碳粒的一次、二次反应机理一、碳粒的一次反应机理一、碳粒的一次反应机理(5-22)2mnnmCOC O2+mn2C OCOCO+(5-23)5.8 5.8 碳粒的一次、二次反应机理碳粒的一次、二次反应机理碳粒的一次、二次反应机理碳粒的一次、二次反应机理一、碳粒的一次反应机理一、碳粒的一次反应机理1 1，13001300以下的反应以下的反应2 2，16001600以上的反应以上的反应(5-24)2343C2OC O+3422C OCO2CO2CO+(5-25)224C3O2CO2CO+(5-26)5.8 5.8 碳粒的一次、二次反应机理碳粒的一次、二次反应机理碳粒的一次、二次反应机理碳粒的一次、二次反应机理一、碳粒的一次反应机理一、碳粒的一次反应机理2 2，16001600以上的反应以上的反应3 3，1300160013001600的反应的反应(5-27)2343C2OC O+342C OCOCO+(5-28)223C3OCO2CO+(5-29)5.8 5.8 碳粒的一次、二次反应机理碳粒的一次、二次反应机理碳粒的一次、二次反应机理碳粒的一次、二次反应机理一、碳粒的一次反应机理一、碳粒的一次反应机理3 3，1300160013001600的反应的反应CO/COCO/CO2 2比例决定于下列反应的比例，可按照一比例决定于下列反应的比例，可按照一级反应处理。级反应处理。224C3O2CO2CO+223C2OCO2CO+5.8 5.8 碳粒的一次、二次反应机理碳粒的一次、二次反应机理碳粒的一次、二次反应机理碳粒的一次、二次反应机理二、碳粒的二次反应机理二、碳粒的二次反应机理1 1，80012008001200的反应的反应2 2，1200130012001300的反应的反应224C3O2CO2CO+222COO2CO+223C2OCO2CO+222COO2CO+5.8 5.8 碳粒的一次、二次反应机理碳粒的一次、二次反应机理碳粒的一次、二次反应机理碳粒的一次、二次反应机理二、碳粒的二次反应机理二、碳粒的二次反应机理第五章第五章第五章第五章 授课内容结束授课内容结束授课内容结束授课内容结束?请同学们提问。请同学们提问。请同学们提问。请同学们提问。锅炉原理锅炉原理延伸阅读延伸阅读延伸阅读延伸阅读 0101第五章第五章第五章第五章 基本要求基本要求基本要求基本要求1 1，掌握质量作用定律、阿累尼乌斯定律，掌握质量作用定律、阿累尼乌斯定律2 2，掌握热力着火与熄火的条件，掌握热力着火与熄火的条件3 3，掌握煤粉颗粒群的燃烧过程及其特点，掌握煤粉颗粒群的燃烧过程及其特点4 4，掌握碳粒燃烧的一次、二次反应机理，掌握碳粒燃烧的一次、二次反应机理延伸阅读延伸阅读延伸阅读延伸阅读 0202第五章第五章第五章第五章 重点重点重点重点1 1，掌握不同煤种的火焰传播速度，掌握不同煤种的火焰传播速度2 2，掌握不同燃料的着火温度，掌握不同燃料的着火温度延伸阅读延伸阅读延伸阅读延伸阅读 0303第五章第五章第五章第五章 难点难点难点难点1 1，煤粉与煤块燃烧过程的区别。，煤粉与煤块燃烧过程的区别。2 2，固体、液体、气体燃料的燃烧过程的，固体、液体、气体燃料的燃烧过程的特点与区别。特点与区别。延伸阅读延伸阅读延伸阅读延伸阅读 0404第五章第五章第五章第五章 关键词关键词关键词关键词质量作用定律质量作用定律扩散燃烧扩散燃烧阿累尼乌斯定律阿累尼乌斯定律火焰传播速度火焰传播速度着火温度着火温度碳粒燃烧过程碳粒燃烧过程着火条件着火条件柴油燃烧过程柴油燃烧过程熄火条件熄火条件一次、二次反应一次、二次反应