下篇--燃料燃烧.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,下篇 燃料燃烧,11-15,章,第1页，共106页。,第,11,章 燃料,11.1,概述,凡是燃烧时能够放出大量的热，并且此热量能够经济地利用在工业和其它方面的物质。,固体燃料：木碳，煤等。,其中煤又分为泥煤、褐煤、烟煤、无烟煤。,液体燃料：石油及其制品。,气体燃料：天然气、人造煤气。,燃料的种类,按状态分：,按来源分：,天然原料：,人工原料：,第2页，共106页。,能源与燃料,能源是自然环境中存在的，通过人类开发能够产生各种能量的物质资源，是人类赖以生存的基础和国民经济发展的动力,根据能量的利用形式和性质分类,燃料能源,以化学能或原子能形式储存于物质中，通过燃烧或原子裂、聚变后释放出热能的自然资源。如化石燃料、草木、沼气、核燃料,非燃料能源,以光能、机械能或热能形式存在可以直接利用的能量资源。如太阳能、水能、风能、地热能,第3页，共106页。,能源与燃料,一次能源,自然界中不需加工，可直接应用的能源。煤、原油、天然气、水能、风能、太阳能等,非再生能源,其中矿物燃料和核燃料的生成速度极慢，而消费速度不断增长，最终会枯竭,再生能源,在自然界的物质和能量循环中能够重复生产的能源，如水能、风能、海洋能、生物质能、太阳能等，能量的消耗速度可与再生速度持平，经久使用而不会枯竭,二次能源,经由一次能源处理和能量形式转换而得到的能源。焦炭、重油、煤气、电力、蒸汽等,第4页，共106页。,常规能源,在工农业生产和人类生活消费中得到广泛应用的部分,煤炭、石油、天然气、水力、核裂变等,新能源,其余的部分,太阳能、风能、地热能、海洋能、核聚变能等，受到现阶段科学技术水平的限制，尚未大规模开发和广泛使用,能源与燃料,第5页，共106页。,能源与燃料,世界能源状况,第6页，共106页。,中国能源现状,第7页，共106页。,中国能源现状,第8页，共106页。,中国能源现状,第9页，共106页。,11.2.1,固液体燃料,常用燃料的组成,可燃质,高分子有机化合物,惰性质,多种矿物质,燃料的化学成分及含量表示方法,元素分析法,C H O N S A M,工业分析法,固定碳,C,gd,、挥发分,V,、水分、灰分。广义上还包括煤的发热量、硫分、焦渣特性及灰的熔点测定,11.2,燃料的组成及其表示方法,第10页，共106页。,碳,(C),氢,(H),硫,(S),氧,(O),氮,(N),水分,(W),灰分,(A),基本成分,1,、燃料的,元素分析,成分,吸附和凝聚在颗粒内部毛细孔。不易蒸发，,105,110,可烘干,机械附着和润湿在燃料颗粒表面及大毛细孔中。易于蒸发,外在水分,(,M,f,),内在水分,(,M,inh,),对于既定燃料，绝对含量不变,随开采、运输、贮存、气候等条件变化,第11页，共106页。,碳,燃料的主要可燃元素，含量最多,纯碳完全燃烧生成,CO,2,，放热,32866,kJ,kg,；不完全燃烧生成,CO,，放热,9270,kJ,kg,煤的含碳量随煤化程度增高而增加,煤的含碳量愈高，其发热量愈高,纯碳不易着火,煤化程度越高，发热量越高，越不易着火,第12页，共106页。,氢,燃料另一重要可燃元素，煤中含量不多，液体含量较高,发热量比碳高，约,120370,kJ,kg,容易着火燃烧,煤化程度愈高，氢含量愈小,燃烧过程容易析出炭黑而冒黑烟、污染大气,第13页，共106页。,氧、氮,不可燃，习惯作为可燃成分，使燃料可燃成分相对减少，发热量降低,氧随煤化程度加深而减少,煤中氮含量很少，属于有害元素,高温条件下，氧化生成,NO,x,，排入大气，破坏生态平衡,第14页，共106页。,硫,可燃，发热量不大,9050,kJ,kg,有害元素,生成物腐蚀锅炉尾部受热面,污染环境,第15页，共106页。,灰分,燃料的主要杂质、有害成分，夹杂在燃料中的不可燃矿物质。如灰分含量多：,着火燃烧困难,容易积灰，如提高烟速加剧受热面磨损,污染环境,若灰熔点低，受热面容易结渣，破坏燃烧、恶化传热,液体和气体燃料灰分含量少,第16页，共106页。,水分,主要杂质,随煤化程度增高而减少,如水分多,煤发热量降低,汽化吸热导致炉膛温度下降，影响煤着火燃烧,增大烟气体积，排烟热损失增加,加剧尾部受热面的腐蚀和堵灰,燃料油一般需进行脱水处理,第17页，共106页。,固液体燃料成分分析数据的基准与换算,燃料各成分百分数经常变化，提供或应用燃料成分分析数据，须表明其分析基准（计算基数）,元素分析和工业分析，常采用四种分析基准,燃料的实际应用成分,实验室条件下风干后的成分,不受水分影响,稳定成分，用于判断煤的燃烧特性和分类,第18页，共106页。,常用煤的基准：,（,1,）,收到基,(,应用基,),（,2,）空气干燥基（分析基,),（,3,）干燥基,(,干燥基,),（,4,）干燥无灰基（可燃基）,（,1,）,收到基,（,应用基）,：,以实际使用的煤为基准而测出的煤各元素的质量百分组成。,收到基,（应用基）,收到基水分,M,ar,有两种：外在水,M,ar.,f,和内在水,M,ar.i,n,第19页，共106页。,（,2,）,空气干燥基,（,分析基）,：,以实验室使用的风干煤样（用温度为,20,，相对湿度为,70%,的空气）为基准而测出的煤各元素的质量百分组成。,分析基,空气干燥基,（,3,）,干燥基,（干燥基）：,以无水的煤为基准而测出的煤各元素的质量百分组成。,干燥基,干燥基,第20页，共106页。,（,4,）干燥无灰基,（可燃基）,：,以无水、无灰的煤为基准而测出的煤各元素的质量百分组成。,干燥无灰基,（可燃基）,第21页，共106页。,各种基换算,已知,C,daf,，求,C,ar,换算公式,x,Kx,0,换算基相应成分,已知基相应成分,换算系数,第22页，共106页。,11.2.2,气体燃料,11.2,燃料的组成及其表示方法,第23页，共106页。,2,、工业分析法,：,挥发分（,V,）,+,固定碳（,FC,）,+A+M=100%,工业分析规程：,煤在隔绝空气的条件下加热，随温度升高发生的变化：,100,150,：外部水分蒸发,200,450,：碳氢化合物分解释放出可燃气体,（,CH,4,、,H,2,、,C,m,H,n,）。矿物结晶水逸出,-850,：气体挥发停止,10001100,：,完全停止一切气体逸出，残留下固体焦炭,.,第24页，共106页。,第25页，共106页。,气体燃料组成表示方法及换算关系,第26页，共106页。,11.3,固体燃料及其特性,煤的分类,按照煤化程度分类,埋藏在地层深处的古代植物残骸，在地壳压力、地热和隔绝空气等条件作用下，经过几千万年乃至上亿年逐渐碳化而形成的有机生物岩,煤化程度逐年加深，所含水分和挥发物随之减少，碳含量相应增大,形成各类不同品种的煤，表现出不同的特性,按干燥无灰基挥发分（煤化程度）多少，对煤分类,第27页，共106页。,煤的分类,我国动力用煤的分类,第28页，共106页。,气化燃烧法的过程：分六个阶段,第104页，共106页。,若Q137%),。易着火燃烧，燃烧时火焰很长。这种煤不耐烧，结焦后呈粉状，贮存时易风化和自燃，故只宜作动力用煤。,气煤,易于着火燃烧，具有焦结性，发热量略高于长焰煤，其挥发分较高（干燥无灰基挥发份,37%),。这种煤宜用于制气。,弱还原煤,这种煤根据焦结性可再分为不黏结煤和弱黏结煤。其挥发分甚高（干燥无灰基挥发份,20-37%),易于着火燃烧，火焰短而明亮，但焦结性很差，不结焦或稍结焦，故宜作动力用煤。,半炼焦煤与焦煤,这两种煤挥发分均偏低，故较难着火燃烧，火焰短而明亮，但焦结性强（尤其是焦煤），制出的焦炭质量很高，强度也较高，故这两种煤主要作为炼焦原料。,肥煤,其挥发分很高（干燥无灰基挥发份,26-37%),燃烧时有长而亮的火焰。这种煤有很好的焦结性，因此是最理想的炼焦原料，用于生产优质冶金焦。,瘦煤,其挥发分不高（干燥无灰基挥发份,14-20%),，较难着火燃烧，火焰短而眩目。这种煤在长期贮存时会丧失焦结性，故常用作动力煤，亦可掺和其他煤种炼焦贫煤,为烟煤中最接近无烟煤的煤种。由于炭化程度高，含碳量高而挥发分低，故着火燃烧困难，火焰短而呈黄色，焦炭呈粉状。此煤种通常作为动力用煤。,第29页，共106页。,发热量,燃料的发热量,单位质量,(,单位容积,),燃料完全燃烧所放出的热量。,kJ,kg,或,kJ,Nm,3,高位发热量,Q,gr,每,kg,燃料完全燃烧后所产生的热量，包括燃料燃烧时所生成的水蒸气的汽化潜热，水蒸气全部凝结成水,排烟温度在,110,200,，水蒸气处于蒸汽状态，汽化潜热随烟气带走,低位发热量,Q,net,从高位发热量中扣除水蒸气的汽化潜热,Q,net,接近实际情况，在设计、试验中以此作为计算依据,第30页，共106页。,发热量间的换算,高低位发热量间关系,计算发热量时，各种基,Q,gr,间可用表,11-10,的换算系数进行换算。而,Q,net,必须考虑水分的汽化潜热,？,对于高位发热量来说，水分只是占据了质量的一定分额而使发热量降低；对于低位发热量，水分不仅占据了质量的一定分额，而且还要吸收汽化潜热,第31页，共106页。,将,Q,net,ad,换算成,Q,net,ar,第32页，共106页。,第33页，共106页。,发热量近似计算,取决于燃料中可燃成分的多少。,不等于所含各可燃元素的发热量算术和，难以准确计算,燃料不是各种成分的机械混合物，而包括极其复杂的化合关系。,由氧弹发热量计算,门捷列夫公式煤科院,第34页，共106页。,标准煤,假想煤，规定其收到基低位发热量为,29308kJ,kg,（,7000kcal/kg),标准煤消耗量,燃煤实际消耗量,第35页，共106页。,固体燃料发热量的测定,方法,：固体燃料热值的测定通常采用氧弹量热仪,第36页，共106页。,挥发分,失去水分的干燥煤样在隔绝空气下,加热,至一定温度时，所析出的气态物质,其百分数含量即为,挥发分,由各种碳氢化合物、,H,2,、,CO,、,H,2,S,等可燃气体和少量,O,2,、,CO,2,、,N,2,不可燃气体等组成,不是现成状态存在于燃料中，在加热中形成,第37页，共106页。,挥发分,煤分类的重要依据之一,煤的挥发分大小，大致代表煤的煤化程度,一般煤的挥发分随煤化程度加深而减少,不同煤种挥发分析出的温度与煤化程度有关,煤化程度越浅，挥发分开始析出的温度愈低。,130400,挥发分含量对燃烧过程的发生和发展有较大影响,含量高的煤，着火迅速，燃烧稳定，易于燃烧完全,窑炉结构和运行方法与挥发分有关,第38页，共106页。,焦结性,焦炭,煤在隔绝空气加热时，水分蒸发、挥发分析出后的固体残余物,煤的焦结性,焦炭的性状随煤种变化，呈粉末状、焦块等,煤的焦结性对煤在炉内的燃烧过程和燃烧效率有很大影响,层燃炉不宜燃用不粘结或强粘结的煤,第39页，共106页。,灰熔点,灰分,焦炭中的可燃物（固定碳）燃尽的残留物,灰熔点,反映灰分的熔融性。灰分没有固定熔点，只有融化温度范围,角锥法测灰熔点,一般以软化温度,t,2,作为衡量熔融性主要指标,难熔融性，,t,2,1425,可熔融性，,1200,1425,易熔融性，,t,2,1200,第40页，共106页。,液体燃料的分类,天然液体燃料（石油及其加工产品）,人造液体燃料（从煤中提炼出的各种燃料油）,燃料油及其分类,石油经过蒸馏、裂化等一系列加工处理后的部分产品，如汽油、煤油、柴油和重油等,利用石油中不同成分具有不同沸点的原理，进行加热蒸馏，将石油分成不同沸点范围（馏程）的蒸馏产物,11.4,液体燃料及其特性,第41页，共106页。,液体燃料的主要特性,特性指标,影响输运、贮存和燃烧使用的正常和安全,密度,粘度,凝固点,比热容,闪点和燃点,爆炸极限,第42页，共106页。,煤在隔绝空气的条件下加热，随温度升高发生的变化：,3 不完全燃烧时烟气量计算,第87页，共106页。,乳化油然后再雾化燃烧法进行燃烧。,（CH4、H2、CmHn）。,5 漏入空气量的计算的计算,对于低位发热量，水分不仅占据了质量的一定分额，而且还要吸收汽化潜热,第50页，共106页。,根据煤气与空气的混合情况分为,空、煤气预热受限制，稳定性较差。,第105页，共106页。,燃油与介质的交角。,完全燃烧式：=1，=0；,第91页，共106页。,这种煤不耐烧，结焦后呈粉状，贮存时易风化和自燃，故只宜作动力用煤。,1.,密度,20,柴油：,0.8310.862,重油：,0.940.98,t,=,20,-(t-20),密度越小，含氢量越多，含碳量越小，发热量越高,第43页，共106页。,2.,粘度,表征流动性能的特性指标,粘度大，流动性差，在管道内输送阻力大，装卸和雾化困难,燃料油在,t,时的恩氏粘度,E,t,t,20,o,E,换算：,运动粘度,恩氏粘度,燃料油粘度与其成分、温度、压力有关，温度提高后粘度降低,在运输、装卸和燃用时需预热，通常要求喷嘴前油温在,100,以上，粘度不大于,4,o,E,200ml,试验油在温度为,t,时从恩氏粘度计中流出的时间,粘度计常数：,200ml,20,的蒸馏水从同一粘度计中流出的时间（,511s,）,第44页，共106页。,3.,凝固点,燃料油由液态变为固态时的温度,复杂的混合物，没有一定的凝固点：随温度逐渐降低时，变得越来越稠，直到完全丧失流动性,测定方法,将试样油放在试管中冷却，倾斜,45,0,，试管中的油面经过,510s,保持不变时的油温,汽油：,1),含过量,O,2,理论烟气量与过量空气之和,气体燃料,12.2,燃烧生成的烟气量计算,理论烟气量,V,y,o,计算,(=1),不含,O,2,第62页，共106页。,12.3,不完全燃烧时烟气量计算,不完全燃烧产物：,CO,、,H,2,、,CH,4,已知条件：,元素组成：,C,、S,干,烟气成分：,RO,2,、,CO,、,CH,4,固液体燃料,第63页，共106页。,已知条件：,燃料,中成分：,CO,、,CO,2,、,C,n,H,m,、,H,2,S,干,烟气成分：,RO,2,、,CO,、,CH,4,气体燃料,12.3,不完全燃烧时烟气量计算,第64页，共106页。,12.4,空气消耗系数的检测计算,条件：已知燃料的组成和烟气的组成。,计算原则：氧平衡法和氮平衡法,。,(1),氧平衡法：适用于在空气、富氧空气或纯氧中燃烧计算。,燃料完全燃烧时与不燃料完全燃烧时的计算略有不同。,第65页，共106页。,当燃料完全燃烧时,令,RO,2,为烟气中,CO,2,和,SO,2,的百分含量之和，,H,2,O,为烟气中水气的百分含量，分别为生成,1Nm,3,RO,2,和,H,2,O,的需氧量。,则理论需氧量为,过剩氧量为,O,2,则：,设：,k,为单位量的燃料燃烧时理论需氧量与该烟气中,RO,2,百分含量的比值，,则：,即：,k,值的选取见教材,P.,297,表,12-4,第66页，共106页。,当燃料不完全燃烧时,烟气中仍有,CO,、,H,2,、,CH,4,和,C,粒等可燃成分，,则：,CO,、,H,2,、,CH,4,分别为烟气中的含量,第67页，共106页。,(2),氮平衡法：,适用于在空气中燃烧计算。,对于固、液体燃料,，,由于燃料中,N,2,量很小时，可忽略。,则有,CO,、,O,2,、,N,2,为烟气中含量,对于气体燃料,，,由于燃料中含氮量较高，故不能忽略；而干烟气中又含有,CO,、,H,2,、,C,m,H,n,、,O,2,等成分。,则有,燃料中,N,2,量,第68页，共106页。,注意,：基准要统一。若以,100Nm,3,的干烟气为基准，则燃料的,N,2,量,(N,2,f,),应换算为同一基准。,计算方法,：先利用,C,平衡求出生成,100Nm,3,干烟气时所需要的燃料量，然后根据燃料组成，再计算出该燃料中的,N,2,量。,第69页，共106页。,12.5,漏入空气量的计算的计算,测定窑炉系统内不同负压处的烟气组成，则两测量点之间漏入空气量的计算式为：,Nm,3,/,h,燃料量，,kg,/,h,或,Nm,3,/,h,不同测点处计算所得的空气系，其中,2,测点在后,第70页，共106页。,12.5,燃烧温度的计算,定义,：燃料燃烧时，燃烧产物的温度叫,燃烧温度,。,分为：量热计式燃烧温度、理论燃烧温度和实际燃烧温度。,燃烧过程中热量收支情况,(,基准：,1kg,或,1 Nm,3,燃料，,0),：,收入热量,：,燃料的化学热，即低位发热量，,Q,net,；,燃料带入的物理热，,Q,f,=,c,f,t,f,；,空气带入的物理热，,Q,a,=,V,a,c,a,t,a,支出热量,：,烟气所含的物理热，,Q,=,V,c t,p,；,传给周围物体的热量，,Q,l,；,机械不完全燃烧的热损失，,Q,ml,；,化学不完全燃烧的热损失，,Q,ch,；,烟气中部分,CO,2,和,H,2,O,在高温下分解消耗的热量，,Q,di,；,灰渣带走的物理热，,Q,a,s,。,第71页，共106页。,(,一,),量热计式燃烧温度,(,t,m,),定义：指在绝热条件下，燃料完全燃烧放出的全部热量均用于加热燃烧产物，并且不考虑燃烧产物在高温下的分解时，所得燃烧产物的温度。,燃烧过程中的热平衡式为：,Q,net,+,Q,f,+,Q,a,=,Q,有,当,t,f,=,t,a,=0,、且,=1,时，量热计式燃烧温度又称为“燃烧理论发热温度”或“发热温度”、“产热度”，用,t,o,m,表示，即：,由此可知，,t,o,m,只与燃料性质有关，,t,o,m,，燃烧温度,。,第72页，共106页。,(,二,),理论燃烧温度,(,t,th,),(theoreticai combustion temperture),定义：燃料在绝热系统中完全燃烧放出的热量，只考虑烟气中部分,CO,2,和,H,2,O,在高温,(1600),下分解消耗的热量时，所得燃烧产物的温度。,燃烧过程中的热平衡式为：,Q,net,+,Q,f,+,Q,a,=,Q,+,Q,di,有,在无机材料工业窑炉内的燃烧温度下，,CO,2,和,H,2,O,分解的量极小，故,Q,di,可忽略，则有：,第73页，共106页。,(,三,),实际燃烧温度,(,t,p,),(practical combustion temperture),定义,：,燃料燃烧时，燃烧产物的实际温度。,燃烧过程中的热平衡式为：,Q,net,+,Q,f,+,Q,a,=,Q,+,Q,l,+Q,ml,+Q,ch,+Q,di,+Q,a,s,有,(,四,),窑炉的高温系数,(,),定义,：,实际燃烧温度与理论燃烧温度的比值,。,数学式为：,值与窑炉型式和结构、燃料种类、燃烧方式、被加热制品的种类、操作条件等因素有关。,第74页，共106页。,(,五,),实际燃烧温度的计算,由于,Q,l,、,Q,ml,、,Q,ch,、,Q,di,、,Q,a,s等不易获得，因此,t,p,无法直接按其计算式进行计算，而是通过计算理论燃烧温度,(,t,th,),、选取,值，再求出,t,p,值。,计算,t,p,的具体步骤如下：,1.,t,th,的计算，采用“试算法”和“内插法”，其步骤为：,(1),求出：,Q,Q,net,c,f,t,f,V,a,c,a,t,a,(2),设,t,1,，查得,c,1,(,见教材,P.,255,表,4-18),，计算出：,Q,1,V,c,1,t,1,，,若,Q,1,=,Q,，则假设温度,t,1,=,t,th,若,Q,1,Q,，则设,t,2,t,1,-100,，查得,c,2,，计算出,Q,2,V,c,2,t,2,依次类推，直至计算到,Q,值正好介于两个相邻的计算,Q,值中间。,若,Q,1,Q,，则设,t,3,t,2,-100,，查得,c,3,，计算出,Q,3,V,c,3,t,3,同样，直至计算到,Q,值正好介于两个相邻的计算,Q,值中间。,若,Q,2,Q,，则设,t,3,t,2,+100,，查得,c,3,，计算出,Q,3,V,c,3,t,3,第75页，共106页。,(3),用“内插法”计算,t,th,：如图,2-1,所示,图,2-1,Q,Q,2,Q,1,Q,t,t,2,t,1,t,th,有,则，,2.,选取,值。根据实际情况，综合分析后选取,值。,3.,t,p,的计算：,t,p,=,t,th,第76页，共106页。,六,),提高实际燃烧温度的途径,由,分析得：,1.,选取,Q,net,高的燃料。但是当,Q,net,的提高与烟气量,V,增加速度相对应时，,Q,net,对,t,p,效果不明显。因此要选择,Q,net,高而,V,小的燃料。,2.,控制适当的空气系数,。即在保证燃料完全燃烧的前提下，采用最小的,值，使,略大于,1,。,3.,预热空气或燃料，。但对于固、液体燃料不易预热，故通常采用预热空气的方法。,4.,富氧燃烧。使,V,a,，则,V,。,5.,减少散热损失，加强窑体保温。,第77页，共106页。,第,13,章 气体燃料的燃烧过程及燃烧设备,一、火焰的描述,火焰,：指燃烧着的燃料与空气的混合气流火焰的特性：,火焰的性质,(,即气氛,),：,通常用“,五度,”来描述,温度,长度,刚度,黑度,宽度,(,铺展性,),氧化焰,还原焰,中性焰,第78页，共106页。,二、燃烧过程,(,一,),过程,包括,混合,、,着火,和,燃烧,三个阶段，其中,混合速度最慢,，因此由混合速度决定燃烧速度和燃烧的完全程度。,(,二,),燃烧方法,根据煤气与空气的混合情况分为,长焰燃烧,短焰燃烧,无焰燃烧,第79页，共106页。,1.,长焰燃烧,(,又叫扩散式燃烧,),(1),定义,：,煤气在烧嘴内完全不与空气混合，喷出后靠扩散作用进行混合而燃烧，火焰长。,火焰的长度、宽度及温度分布,主要主要取决于煤气与空气的混合条件，如煤气的喷出速度、煤气与空气的相对速度和交角、旋流强度等。,(2),火焰的形状,：有两种,层流扩散火焰：,煤气与空气分别以层流流动进入燃烧室时，就得到层流的扩散火焰。,其火焰形状：,煤气,第80页，共106页。,湍流扩散火焰：当煤气喷出速度增大到一定值时，就形成了有噪音的湍流扩散火焰。,火焰特点：,无法区分火焰焰面与混合区等部分，在整个燃烧火焰内都进行着混合、着火和燃烧，其形状和长度决定于煤气与空气的交角和流动特性。,(3),长焰燃烧的特点：,燃烧速度慢，火焰长度长；,在火焰长度方向上温度分布均匀；,火焰黑度大；,喷射压力低，耗能低；,稳定性好，不易发生回火现象，易控制火焰，但易产生脱火现象；,空、煤气预热不受限制，有利于回收余热和节约燃料；,混合均匀性差，,值大,(,=1.2,1.6),、燃烧温度低，易出现不完全燃烧现象。,第81页，共106页。,2.,短焰燃烧,(1),定义,：,煤气在烧嘴内预先与部分空气,(,一次空气，,0,1,1),混合，喷出后燃烧并进一步与二次空气混合燃烧，火焰较短。,(2),火焰的形状,：,由内焰和外焰两个锥面构成 。,可燃混合气,(3),特点,：,燃烧温度较高,值较小，燃烧较易完全；,混合较好，燃烧速度快，火焰较短；,稳定性差，易发生脱火及回火，并且,1,越大，稳定性越差。,第82页，共106页。,3.,无焰燃烧,(1),定义,：,(2),火焰的形状,：,只有一个锥形焰面，火焰短而透明，无明显轮廓。,煤气与空气在烧嘴内完全混合，喷出后立即燃烧，几乎无火焰。,(3),特点,：,混合均匀性好，,小,(,一般在,1.05,左右,),；,燃烧温度高，燃烧更完全，但火焰黑度小；,空、煤气预热受限制，稳定性较差。,第83页，共106页。,三、燃烧设备,1.,长焰烧嘴：,单管式、多管式,2.,短焰烧嘴：,低压涡流式（,DW,型,3.,无焰烧嘴：,喷射式高压煤气烧嘴,4.,高速烧嘴：,其特点：,(1),喷出速度大，沿流动方向温差小；,(2),喷出气流温度可任意调节（,200,1800,）；,(3),有利于窑内气体循环，提高对流传热量，使窑内温度气氛均匀,;,(4),燃烧迅速，热效率高，燃烧温度高；,(5),燃烧完全，对环境污染小。,第84页，共106页。,长焰烧嘴,单管式,多管式,单管式,第85页，共106页。,短焰烧嘴,第86页，共106页。,无焰烧嘴,第87页，共106页。,第,14,章 液体燃料的燃烧过程及燃烧设备,一、燃油的燃烧方法与燃烧过程,(,一,),燃烧方法,：,有三种方法,1.,雾化燃烧法：,将燃油喷成雾滴，再与空气混合燃烧。,喷成雾滴的目的就是为了极大地增加与空气的接触面积。,2.,气化燃烧法：,将燃油裂化成油气，再按气体燃料的燃烧方法进行燃烧。,3.,乳化燃烧法：,在燃油中掺入一定量水，混合均匀后的液体叫乳化油乳化油然后再雾化燃烧法进行燃烧。,乳化油的类型有：,油包水型、水包油型和多重型，主要为油包水型。,乳化燃烧法的优点：,节油,加水,13,15,，节油,8,10,；,火焰变短发亮、刚性增强，火焰温度稍有增高；,基本上消除了化学不完全燃烧现象，黑烟少。,第88页，共106页。,(,二,),燃烧过程,1.,雾化燃烧法的过程：,分四个阶段,雾化,蒸发,混合,着火燃烧,其中,雾化,是决定整个过程的关键。,2.,气化燃烧法的过程：,分六个阶段,加热,蒸发汽化,高温裂化,洗涤净化,混合,着火燃烧,第89页，共106页。,二、重油雾化燃烧过程,(,一,),对雾化的要求,(1),雾滴要细,，一般要求直径不大于50,m,，但也不能太细，否则要消耗更多的能量。,(2),雾滴大小要均一,，要求,50,m,的雾滴量,85%,。,(10,100,m),(3),油流股断面上雾滴的分布要均匀。,总之，要喷得细，喷得均。,(,二,),雾化的方法,：,有两种,机械雾化（间接雾化）,介质雾化（直接雾化）,第90页，共106页。,1.,机械雾化,：,是将燃油加以高压,(,一般为,10,30atm),，以较大的速度并以旋转运动的方式从小孔喷入气体空间使油雾化。由于是靠油本身的高压，故又称,油压雾化,。,特点,雾滴较粗,(,直径约,100,200,m),，,燃烧不完全，耗油量大,；,喷出的火焰瘦长，刚度大；,动力消耗低，设备简单紧凑；,在可调节范围内调节方便，无噪音。,最大的缺点为耗油量大,第91页，共106页。,2.,介质雾化,：,是利用以一定角度高速喷出的雾化介质,(,即雾化剂,),，使油流股分散成细雾。,常用的雾化剂：空气、压缩空气、水蒸气。,(1),雾化原理：,主要是靠雾化介质对油流股的机械作用，当摩擦力或冲击力大于油的表面张力时，油流先分散成夹有空隙气泡的细流，继而破裂成细带或细线，后者又在油本身的表面张力作用下形成雾滴。,(2),介质雾化的种类：,按压力不同划分,低压雾化,中压雾化,高压雾化,第92页，共106页。,低压雾化：,介质压力：,2.03,12.16kPa(0.02,0.12atm),雾化介质及用量：,用,65,100,助燃空气作为雾化介质。,特点：,其混合好，但限制助燃空气的温度,350,，火焰长度适中，喷油量小，火焰具有一定的刚性。,中压雾化：,介质压力：,10.13,101.33kPa(0.1,1atm),雾化介质：,压缩空气或水蒸气,。,雾化介质用量：,约占助燃空气,15%,左右。,特点：,火焰极短，扩散角较大，且较稳定。,第93页，共106页。,高压雾化：,介质压力：,101.33,709.28kPa(1,7atm),介质种类：,压缩空气或过热水蒸气。,介质流速：,300,400m/s,介质用量：,约占助燃空气,2,15%,左右,特点：,火焰较长，呈圆锥形，扩散角小第94页，共106页。,(3),影响介质雾化的因素：,油温。,T,，,，对雾化有利，故燃烧前先加热；但是一般控制重油加热温度在,110,125,，否则油温过高会造成油析渣和气阻现象。,油压。,油压越高，则油的动量越大，对雾化不利，故油压不能过高。,介质压力。,越高越有利，但越高，动力消耗越大。,介质温度。,对于高压，一般要预热，但对于低、中压不作要求。,介质流量。,越大效果越好，尤其对低压雾化。,燃油与介质的交角。,越大越好。,烧嘴结构的影响。,另外，,还可以采用一些强化雾化的方法，如将重油进行磁化处理。,第95页，共106页。,三、重油的燃烧设备,(,一,),要求,1.,雾化质量好，雾化剂用量少；,2.,火焰满足工艺要求，能调节控制；,3.,结构简单，坚固可靠，易维修。,(,二,),烧嘴的种类,几种常见的烧嘴,R,型低压烧嘴,外混涡流式高压烧嘴,GNB,内混式高压烧嘴,第96页，共106页。,机械雾化烧嘴,第97页，共106页。,介质（蒸汽）雾化烧嘴,第98页，共106页。,介质（空气）雾化烧嘴,第99页，共106页。,第,15,章 固体燃料的燃烧过程及燃烧设备,一、固体燃料的燃烧过程,(,一,),准备阶段,：,包括燃料的,干燥、预热和干馏,。,1.,干燥：,在,110,左右，吸附水,(,即物理水,),全部逸出，吸热过程，水分越多，,Q,吸,，干燥时间越长。,2.,预热：,干燥后，燃料温度继续升高。,3.,干馏：,当温度升高到一定值时，便开始分解，放出挥发分，剩下固定炭。,V,，开始放出挥发分的温度越低。,煤的干馏温度：褐煤：,130,；烟煤,130,400,；无烟煤,400,。,影响因素：煤的性质、水分、燃烧室的结构及温度等。,此阶段不需要氧气，为吸热阶段，一般希望此阶段所需的时间越短越好。,第100页，共106页。,(,二,),燃烧阶段：,包括,挥发分,V,和固定炭,FC,的燃烧,。,由于挥发分的着火温度,FC,的着火温度，通常把,V,的着火温度粗略地看作煤的着火温度，,V,，着火温度。,一般地，褐煤：,250,350,；烟煤,250,400,；无烟煤,350500,。,在此温度下，虽然能着火燃烧，但其速度很慢，因此往往把燃料加热到较高的温度，并且供给充足的空气，才能加快燃烧速度和燃烧完全程度。,如，褐煤加热到,550,600,；烟煤加热到,750,800,；,无烟煤加热到,900,950,。,(,三,),燃烬阶段（或称灰渣形成阶段,),：,它是固体燃料所特有的阶段,由于焦炭将烧完时，外壳包裹了一层灰渣，阻碍了空气向里扩散，因而使燃烧速度变慢，尤其灰分高的煤更难燃烬。为了使燃烧完全，此阶段要保持一定的温度和时间。,第101页，共106页。,二、燃烧方式,(,一,),按热能利用方式分,其中,分为,完全燃烧式：,=1,，,=0,；,完全气化式：,=01,，用于煤气发生炉上；,半气化式：,0,1,，,0,1,，用于窑炉上。,(,二,),按燃料在炉内的状态分,分为,层燃式,喷燃式,沸腾式,第102页，共106页。,三、煤的燃烧设备,(,一,),层燃燃烧室,其工作原理，结合结构图进行分析。,(,二,),煤粉燃烧设备,1.,煤粉燃烧过程的特点：,煤粉随空气喷入燃烧室后，呈悬浮状态，一边随气流继续往前流动，一边依次进行干燥、预热、挥发分逸出和燃烧、焦炭粒子燃烧等过程。,2.,组织燃烧时的注意事项：,(1),合理组织炉内气流以加速煤粉着火；,(2),合理控制好一次风量、风温和喷出速度；,(3),控制合理的空气系数，水泥回转窑的,值一般为,1.05,1.15,。,(4),注意加速焦炭粒子的燃烧；,(5),制备细度合理、颗粒均匀的煤粉。,第103页，共106页。,层燃燃烧,第104页，共106页。,旋风式燃烧,第105页，共106页。,沸腾燃烧,第106页，共106页。,