燃燒學(xué)33道.doc

燃燒學(xué)33題1. 說明煤的化學(xué)組成、揮發(fā)份及灰分、水分、碳分等對煤質(zhì)特性的影響？煤的化學(xué)組成主要由碳(C)、氫(H)、氧(O)、氮(N)、硫(S)等元素組成：碳是煤中主要的可燃元素，在燃燒過程中放出大量的熱；煤的炭化程度越高，含碳量就越大；含碳量高的煤難以著火與燃燼，但是發(fā)熱量很高。氫也是煤中主要的可燃元素，有效氫的發(fā)熱量很高，是碳發(fā)熱量的34倍，煤中氫含量先隨著炭化程度的增加而增加，當(dāng)煤中含碳量為85%時達(dá)到最大值，然后隨著炭化程度的增加而下降。氧是煤中有害的不可燃元素，煤中含氧量隨著炭化程度的增加而下降，煤中氧含量的存在會使煤發(fā)熱量降低。氮是煤中的有害不可燃元素，其存在不但降低煤的發(fā)熱量，而且會生成NOx等污染物；硫是煤中的有害元素，在煤燃燒過程中會生成SOx等有害污染物。揮發(fā)分是煤在隔絕空氣條件下加熱到850時析出的氣體。揮發(fā)分含量多的煤，著火容易，著火溫度低，燃燼容易；揮發(fā)分含量少的煤，著火溫度高，著火困難，燃燼非常困難?；曳质侵该褐兴牡V物質(zhì)在燃燒過程中經(jīng)過高溫分解和氧化作用后生成的一些固體殘留物?；曳趾扛叩拿翰粌H使煤的發(fā)熱量減小，而且影響煤的著火與燃燒。由于燃燒煙氣中飛灰濃度大，使受熱面易受污染影響傳熱、降低效率，并使受熱面易磨損而減少壽命。同時，對排煙中的含塵量必須采用高效除塵措施，使排煙中含塵降低到合格的排放指標(biāo)。在煤的使用過程中，一定要重視煤的灰熔點，否則容易造成結(jié)渣，不利于燃燒過程中空氣的流通和氣流均勻分布，破壞燃燒過程的穩(wěn)定運行。水分是煤中的不可燃成分，其存在不僅降低了燃料的可燃質(zhì)含量，含水量大的燃料發(fā)熱量低，不易著火、燃燒，而且在燃燒時還要消耗熱量使其蒸發(fā)和將蒸發(fā)的水蒸氣加熱，降低燃燒室溫度，使鍋爐效率降低，并使排煙損失加大，還易在低溫處腐蝕設(shè)備。含水量大的煤使得制粉設(shè)備制粉困難，需要高溫空氣或煙氣干燥。同時，水分大的煤也不利于運輸，并使成本增加。但是，在高溫火焰中水蒸氣對燃燒具有催化、媒介作用，可以加速煤粉焦碳的燃燒，可以提高火焰黑度，增加火焰及煙氣的輻射放熱強(qiáng)度，加強(qiáng)燃燒室爐壁的輻射換熱。另外，水蒸氣分解時產(chǎn)生的氫分子和氫氧根可以提高火焰的熱傳導(dǎo)率。這樣，水分使飛灰中碳粒減少，從而使機(jī)械不完全損失減少，TSP減少，同時水分的蒸發(fā)有利于疏松煤層，增加孔隙率，改善燃燒。因此綜合考慮，應(yīng)以合適水分為好。煤中碳分包括固定碳和游離碳。固定碳是指在隔絕空氣的情況下煤中揮發(fā)分析出后剩下的固體物質(zhì)中的含碳量；游離碳是指揮發(fā)分中的含碳量。一般來說，煤的煤化程度越高，揮發(fā)分含量越少，固定碳含量越高。煤中固定碳含量高，不利于煤的著火和燃燒，煤難以燃燼。2.何謂燃料的高位發(fā)熱量和低位發(fā)熱量？ 為什么在工程和設(shè)計計算中使用低位發(fā)熱量？煤的高位發(fā)熱量是指單位質(zhì)量或單位體積的燃料完全燃燒后燃燒產(chǎn)物冷卻到使其中的水蒸汽凝結(jié)成0的水時所放出的熱量；煤的低位發(fā)熱量是指單位質(zhì)量或單位體積的燃料完全燃燒后燃燒產(chǎn)物中的水蒸汽冷卻到20時放出的熱量，不包括水蒸汽潛熱的燃料發(fā)熱量；因為熱力設(shè)備的排煙溫度一般大于100，煙氣中的水蒸氣尚未冷凝而直接排出，使燃料燃燒后煙氣中的水蒸汽潛熱無法回收利用。3.煤的成分分析有幾種基準(zhǔn)？各有什么意義？各用于什么場合？ 應(yīng)用基(收到基，as received basisar)：以收到狀態(tài)下包括全部組分在內(nèi)(包括全部水分和灰分)的燃料成分總量作為計算基準(zhǔn)，用于煤的燃燒產(chǎn)物計算。 Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100空氣干燥基(分析基，air dry basis-ad)：以除去外在水分后的燃料成分總量為計算基準(zhǔn)，燃料被60oC的空氣干燥至風(fēng)干狀態(tài)，外在水分已經(jīng)逸出，燃料中僅剩下內(nèi)在水分，常用于實驗室煤質(zhì)分析。 Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100干燥基(dry basis-d)：以除去全部水分后的燃料成分總量為計算基準(zhǔn)。燃料在烘箱(102-105)中烘干失去全部水分，表示煤中的穩(wěn)定成分，用于不同煤種的質(zhì)量比較。 Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100干燥無灰基(可燃基，dry ash free basis-daf)：以除去水分和灰分后的燃料成分總量為計算基準(zhǔn)。常用于確切地說明煤的化學(xué)組成特點。 Cadf+Hadf+Oadf+Nadf+Sadf=1004.煤中水分有幾種存在方式（內(nèi)水分，外水分）？請用應(yīng)用基（收到基）表示出分析基內(nèi)水分？煤中水分有外水分和內(nèi)水分之分。外水分為環(huán)境條件下機(jī)械地附在燃料表面的水分，與環(huán)境空氣濕度、溫度等外界條件有關(guān)；內(nèi)水分為實驗室條件下的燃料達(dá)到風(fēng)干狀態(tài)而失去外在水分后的剩余水分，主要為化學(xué)吸附水及礦物質(zhì)結(jié)晶水。全水分為外水分和內(nèi)水分之和；外水分的基準(zhǔn)為應(yīng)用基(收到基)；內(nèi)水分的基準(zhǔn)為分析基(空氣干燥基)。M外M外ar； M內(nèi)M內(nèi)ad； Mar=M內(nèi)arM外ar M內(nèi)ar= M內(nèi)ad(100-M外ar)/100水分是煤中的不可燃成分，其存在降低了燃料的可燃質(zhì)含量，含水量大的燃料發(fā)熱量低，不易著火、燃燒，而且在燃燒時還要消耗熱量使其蒸發(fā)和將蒸發(fā)的水蒸氣加熱，降低燃燒室溫度，影響燃料的著火與燃盡，使鍋爐效率降低，并使排煙損失加大，易在低溫處腐蝕設(shè)備，還會造成堵灰等問題。含水量大的煤是的制粉設(shè)備制粉困難，需要高溫空氣或煙氣干燥。同時，水分大的煤也不利于運輸，并使成本增加。但是水分使飛灰中碳粒減少，從而使機(jī)械不完全損失減少，TSP減少，同時水分的蒸發(fā)有利于疏松煤層，增加孔隙率，改善燃燒。因此綜合考慮，應(yīng)以合適水分為好。5. 油的閃點和燃點及著火點？ 閃點：當(dāng)燃料油加熱至一定溫度時，其中分子量較小，沸點低的成分將先由油的表面氣化逸出，形成油蒸氣。油溫升高，油蒸氣越多，油表面附近的油蒸汽濃度越大。此時，有外來火源的情況下，在油面上會出現(xiàn)閃火現(xiàn)象(時間不超過5s)，但是未構(gòu)成持續(xù)燃燒；燃點：當(dāng)燃料油加熱至一定溫度時，其中分子量較小，沸點低的成分將先由油的表面氣化逸出，形成油蒸氣。油溫升高，油蒸氣越多，油表面附近的油蒸汽濃度越大。當(dāng)油的蒸發(fā)速度很快時，在有外來火源情況下，在油面上閃火后持續(xù)燃燒(5s)；著火點：當(dāng)燃料油加熱至一定溫度時，其中分子量較小，沸點低的成分將先由油的表面氣化逸出，形成油蒸氣。油溫升高，油蒸氣越多，油表面附近的油蒸汽濃度越大。在無外來火源的情況下，在油面上形成的持續(xù)燃燒。6.什么叫粘度？重油粘度有幾種表示方法？運動粘度的單位及其換算？ 粘度是表示流體質(zhì)點之間摩擦力大小的物理指標(biāo)，可以用來衡量燃油的流動性，是影響燃料油輸送、霧化質(zhì)量的主要因素。重油的粘度隨溫度的升高而降低，壓力增加，液體粘度增加，但是影響不大。7. 說明燃?xì)飧蓾癯煞值谋硎痉椒皳Q算方法？ 濕成分：包括燃料中水蒸氣組分的表示基準(zhǔn)。 CO濕%+H2濕%+CH4濕%+.+CO2濕%+N2濕%+O2濕%+H2O濕%=100%干成分：不包括燃料中水蒸氣組分的表示基準(zhǔn)。 CO干%+H2干%+CH4干%+.+CO2干%+N2干%+O2干%=100%干、濕成分換算關(guān)系： X濕%=X干%*（100-H2O濕%）/100進(jìn)行燃燒計算時要用氣體燃料的濕成分來算。8.何謂理論空氣量？單位質(zhì)量或單位體積的燃料完全燃燒(無剩余可燃組分和CO)時所需要的最小空氣量(燃燒產(chǎn)物中氧氣為零)，即從燃燒化學(xué)反應(yīng)式出發(fā)計算出的1kg(或1m3)燃料所含可燃元素完全燃燒所需的空氣量稱為理論空氣量。一般來說，燃料的理論空氣量與其發(fā)熱量大致成正比關(guān)系。1000kcal熱量的燃料燃燒時約需1Nm3空氣量。9.何謂理論煙氣量？何謂實際煙氣量？其煙氣成分中有何差別？為什么？ 理論煙氣量：1kg或1m3燃料在a=1的情況下完全燃燒，所生成的煙氣量為理論煙氣量。實際煙氣量：1kg或1m3燃料在a1的情況下完全燃燒，所生成的煙氣量為實際煙氣量。與理論煙氣量相比，實際煙氣組分上多了一項O2；在煙氣總量上，多了過量空氣(a-1)V0以及隨過量空氣帶入煙氣中的水蒸氣，這部分過量空氣包括0.21(a-1)V0的氧氣和0.79(a-1)V0的氮氣。理論煙氣量只與燃料的成分有關(guān)，而實際煙氣量不但與燃料成分有關(guān)，還與空氣消耗系數(shù)a有關(guān)。在理論燃燒狀態(tài)下，空氣中的氧被全部消耗，因此煙氣中沒有氧；而實際燃燒過程中，當(dāng)空氣過量時(a1)，煙氣中多了一部分過?？諝饬?a-1)V0。10. 何謂過量空氣系數(shù)(空氣消耗系數(shù))？過量空氣系數(shù)的大小對燃燒及設(shè)備效率有何影響？過量空氣系數(shù)a為實際空氣量Vk與理論空氣量V0之比，其大小直接影響燃燒效率和設(shè)備效率。實際煤正常的燃燒過程中空氣消耗系數(shù)通常大于1，而實際煤氣化過程中空氣消耗系數(shù)通常小于1。在燃燒設(shè)備中，燃燒過程一般在爐膛出口處結(jié)束，因此對燃燒有重大影響的是爐膛出口處的過量空氣系數(shù)a。a太大會造成過大的排煙熱損失，使得設(shè)備效率降低，并使?fàn)t溫偏低，不利于爐內(nèi)燃燒；a太小會造成固體及氣體燃料不完全燃燒損失過大，使得燃燒效率降低，污染物排放濃度高；對于不同燃料和不同的燃燒方式，a大不相同，存在一個最佳值，應(yīng)在設(shè)計和運行中接近此值。11. 不同的過量空氣系數(shù)情況下的燃燒產(chǎn)物有何區(qū)別？a1：完全燃燒時，燃燒產(chǎn)物中除了CO2、H2O、SO2、NOx之外，還有剩余的氧； 不完全燃燒時，燃燒產(chǎn)物中除了CO2、H2O、SO2、Nox、O2之外，還有不完全燃燒產(chǎn)物CO和H2以及CH4等。此時，不完全燃燒程度越嚴(yán)重，燃燒產(chǎn)物體積增加的也就越多。a1：燃料與空氣混合均勻，燃燒產(chǎn)物中可能有CO、H2、CH4，但是沒有O2； 燃料與空氣混合不充分，燃燒產(chǎn)物中有CO、H2、CH4，但是有O2；此時，將會使燃燒產(chǎn)物生成量有所減少。12. 何謂燃燒溫度？理論燃燒溫度？理論發(fā)熱溫度？各有什么意義？ 燃燒溫度：燃料在爐內(nèi)實際燃燒后煙氣所達(dá)到的溫度(有散熱)，它是在邊燃燒邊傳熱的情況下煙氣達(dá)到的溫度，在高度方向和爐膛截面的不同處，其燃燒溫度是不相同的；此外還與燃燒完全程度及燃料是否熱解有關(guān)。理論燃燒溫度(絕熱燃燒溫度)：假定爐膛邊界不傳熱(絕熱系統(tǒng))時，燃料完全燃燒(不完全燃燒熱損失為零)時爐內(nèi)煙氣所能達(dá)到的最高溫度(a不等于1，燃料和空氣均可預(yù)熱)。理論燃燒溫度是燃料燃燒的一個重要指標(biāo)，為某種燃料在某一燃燒條件下所能達(dá)到的最高溫度，其對于爐內(nèi)過程分析和熱工計算都是一個極其重要的依據(jù)，對于燃料與燃燒條件的選擇，溫度水平的估計和爐內(nèi)換熱計算，都有實際意義。理論發(fā)熱溫度：假定爐膛邊界不傳熱(絕熱系統(tǒng))時，燃料完全燃燒(不完全燃燒熱損失為零)，燃料和空氣均不預(yù)熱時，空氣消耗系數(shù)為1時，爐內(nèi)煙氣能達(dá)到的溫度稱為理論發(fā)熱溫度。理論發(fā)熱溫度只和燃料性質(zhì)有關(guān)，是從燃燒溫度的角度評價燃料性質(zhì)的一個指標(biāo)。13. 何為阿累尼烏斯定律？何為活化能E？活化能與何因素有關(guān)？ 阿累尼烏斯定律：阿累尼烏斯通過對反應(yīng)過程中濃度隨時間的變化關(guān)系的研究發(fā)現(xiàn)，溫度對反應(yīng)速率的影響，集中反映在反應(yīng)速率常數(shù)k上，即 。阿累尼烏斯定律說明了燃料本身的活性與反應(yīng)溫度對化學(xué)反應(yīng)速度的影響。阿累尼烏斯定律是實驗得出的結(jié)果，并不是所有的化學(xué)反應(yīng)都符合阿累尼烏斯定律?；罨?E)：根據(jù)活化分子碰撞理論，活化分子所具有的平均能量(Ee)與反應(yīng)物分子的平均能量(Em)之差稱為活化能,表明反應(yīng)物分子由普通分子轉(zhuǎn)化為活化分子所需要吸收的平均能量，單位kJmol-1。在一定溫度下，某一燃料的活化能越小，其反應(yīng)能力越強(qiáng)，反應(yīng)速度受溫度的影響也就越小，在較低的溫度下也容易著火與燃盡；活化能越大的燃料，其反應(yīng)能力越差，反應(yīng)速度受溫度的影響越大，不但著火困難，而且需要在較高的溫度下經(jīng)過長時間才能燃盡?；罨艿乃绞菦Q定燃燒反應(yīng)速度的內(nèi)因條件?；罨艿挠绊懸蛩兀悍磻?yīng)物性質(zhì)及濃度、溫度、壓力、反應(yīng)混合物中惰性物質(zhì)、催化劑等。14. 何為質(zhì)量作用定律？化學(xué)反應(yīng)速度與哪些因素有關(guān)？ 質(zhì)量作用定律反映了參加反應(yīng)物質(zhì)的濃度對化學(xué)反應(yīng)速度的影響，其意義為：對于均相反應(yīng)，在一定溫度下，簡單反應(yīng)或復(fù)雜反應(yīng)的基元反應(yīng)，其反應(yīng)速率與各反應(yīng)物濃度以其化學(xué)計量系數(shù)為指數(shù)冪的乘積成正比，即 。影響因素：溫度、活化能、反應(yīng)物濃度、壓力、混合氣組成、反應(yīng)混合氣中不可燃?xì)怏w組成。15. 鏈鎖反應(yīng)過程由幾個步驟組成？ 鏈的激發(fā)過程、鏈的傳遞過程、鏈的終止過程。16. 什么是均相燃燒、異相燃燒？什么是動力燃燒、擴(kuò)散燃燒及中間態(tài)(過渡態(tài))燃燒？(舉幾個動力燃燒的例子？)為什么工程上常用擴(kuò)散燃燒方式？ 均相燃燒：燃料和氧化劑的物態(tài)相同，如氣體燃料在空氣中的燃燒，燃料和氧化劑都是氣體，屬于同相燃燒。異相燃燒：燃料和氧化的物態(tài)不同，如固體燃料在空氣中的燃燒屬于異相燃燒。動力燃燒：燃料與氧化劑混合時間遠(yuǎn)小于燃料與氧化劑的混合物為達(dá)到開始燃燒反應(yīng)的溫度時所需的加熱時間和完成化學(xué)反應(yīng)所需時間之和，擴(kuò)散性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過化學(xué)反應(yīng)性能，燃燒速度取決于化學(xué)反應(yīng)性能，而與擴(kuò)散性能無關(guān)。此時，擴(kuò)散性能很強(qiáng)，燃料表面有足夠的氧氣，阻礙燃燒的是不能迅速進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。如預(yù)先混合好的可燃?xì)怏w與空氣混合物的燃燒過程、層燃爐尾部燃燼區(qū)的燃燒過程、細(xì)小顆粒煤粉的燃燒過程和煤粉爐尾部的燃燒等，即動力燃燒不只在氣體燃料燃燒時才存在。其主要影響因素是可燃物與氧的化學(xué)反應(yīng)速度，化學(xué)反應(yīng)速度與反應(yīng)空間的壓力、溫度、反應(yīng)物質(zhì)濃度有關(guān)。對于鍋爐的實際燃燒，影響化學(xué)反應(yīng)速度的主要因素是爐內(nèi)溫度，爐溫高，化學(xué)反應(yīng)速度快。擴(kuò)散燃燒：燃料與氧化劑混合時間遠(yuǎn)大于燃料與氧化劑的混合物為達(dá)到開始燃燒反應(yīng)的溫度時所需的加熱時間和完成化學(xué)反應(yīng)所需時間之和，化學(xué)反應(yīng)性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過擴(kuò)散性能時，燃燒速度取決于擴(kuò)散性能，而與化學(xué)反應(yīng)能力無關(guān)，化學(xué)反應(yīng)能力很強(qiáng)，只要氧氣擴(kuò)散到燃料表面，就能立即燃燒掉，阻礙燃燒的是氧氣供給不足。如氣體燃料與空氣分別由兩個噴口進(jìn)入燃燒室的燃燒過程和大顆粒煤的燃燒過程。對于擴(kuò)散燃燒，對其燃燒進(jìn)行強(qiáng)化的主要方法是加強(qiáng)燃料與空氣的混合，其次是提高二者的溫度等。其主要影響因素是氧和可燃物的物理混合速度，而物理混合速度取決于空氣與燃料的相對速度、氣流擾動情況、擴(kuò)散速度等。中間(過渡)態(tài)燃燒：當(dāng)燃燒過程處于擴(kuò)散燃燒與動力燃燒兩種極限情況之間時，擴(kuò)散能力和化學(xué)反應(yīng)能力相差不大，燃料的燃燒速度與擴(kuò)散能力和化學(xué)反應(yīng)能力都有關(guān)系。為什么工程上常用擴(kuò)散燃燒方式：擴(kuò)散燃燒較穩(wěn)定，安全性高，不會回火；火焰長度可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)，燃燒熱功率大，可以適應(yīng)工程的各種需要，操作方便，故在工程上獲得廣泛應(yīng)用。17. 什么是著火溫度和著火？什么是點火溫度和點火？著火與點火的相同點與不同點是什么？ 預(yù)混可燃?xì)怏w由于自身溫度的升高而導(dǎo)致可燃混合物系統(tǒng)化學(xué)反應(yīng)自行加速、不需要外界作用而引起的著火燃燒稱為“自燃著火”或“著火”；可燃混合物熱自燃需要有一定的能量儲存過程?？扇蓟旌衔锵到y(tǒng)化學(xué)反應(yīng)可以自動加速、不需要外界作用而達(dá)到自燃著火的最低溫度稱為“著火溫度”。對某一可燃混合物來說，著火溫度隨著具體的熱力條件變化而變化，并不是一個物性參數(shù)。用小火焰或高溫氣體、熾熱物體、電火花等外界能量強(qiáng)迫可燃混合物的化學(xué)反應(yīng)速度急劇加快所引起的著火過程，即用一個不大的點熱源，使某一局部可燃混合物著火燃燒，依靠火焰?zhèn)鞑ナ拐麄€可燃混合物達(dá)到著火燃燒稱“被迫著火”或“強(qiáng)制點火”，簡稱“點火”。能使可燃混合物點燃的最低溫度稱為“點火溫度”。影響預(yù)混可燃?xì)怏w點燃的主要因素有：可燃混合物的性質(zhì)(發(fā)熱量、導(dǎo)熱系數(shù)、活化能、濃度、流速、溫度、化學(xué)反應(yīng)常數(shù)等)；點火熱源的性質(zhì)(點火能量、固體表面的比表面積、形狀大小與催化性質(zhì)等)；可燃混合物的流速及速度場分布等。自燃和點燃的相同之處在于燃燒反應(yīng)都有低速度突然加速為極高速度的過程；不同之處：a. 點燃促使混合氣體局部(點火源附近)化學(xué)反應(yīng)加速，而自燃則在整個預(yù)混可燃?xì)怏w內(nèi)進(jìn)行；b. 點燃溫度一般高于自燃溫度；c. 預(yù)混可燃?xì)怏w能否點燃不僅取決于點火源附近局部預(yù)混氣體能否著火，而且取決于火焰能否在混合氣中順利傳播。 18. 著火溫度和著火濃度界限的影響因素有哪些？影響著火溫度和著火濃度界限的因素有：可燃混合物的壓力、成分、溫度、惰性氣體含量、流速、可燃預(yù)混混合物的初始溫度等。19.試解釋氣體燃料著火半島的三限各自的著火機(jī)理？ 某些氣體燃料著火出現(xiàn)著火半島現(xiàn)象，如H2+O2，CO+O2 的著火，其著火界限分三限：低界限為鏈鎖自燃，一般發(fā)生于低壓下氣體燃料的著火；高界限，隨著氣體壓力的增加，氣體濃度增大，活化中心相互碰撞失去活性，壓力高于該界限，不會發(fā)生著火。第三界限為熱力著火界限，超過該界限，反應(yīng)放熱顯著，放熱量大于散熱量，溫度增加，反應(yīng)自動加速。20.何謂火焰?zhèn)鞑ニ俣龋炕鹧鎮(zhèn)鞑サ奶卣魇鞘裁?？按照氣體的流動狀況，預(yù)混可燃?xì)怏w中的火焰?zhèn)鞑タ煞譃槟膸追N？火焰?zhèn)鞑ニ俣龋寒?dāng)一個熾熱物體或電火花將可燃混合氣的某一局部點燃著火時，將形成一個薄層火焰面?；鹧婷鎸⑽慈?xì)怏w與已燃的煙氣分隔開來，燃燒反應(yīng)只在火焰面內(nèi)進(jìn)行?；鹧婷娈a(chǎn)生的熱量將加熱臨近層的未燃混合氣，使其溫度升高直至著火燃燒。這樣一層層地著火燃燒，把燃燒逐漸擴(kuò)展到整個混合氣，這種現(xiàn)象稱為火焰?zhèn)鞑ァ；鹧媲把孛嬖谄浔砻娴姆ň€方向上相對于新鮮混合氣的移動速度稱為火焰?zhèn)鞑ニ俣??；鹧鎮(zhèn)鞑サ奶卣鳎喝紵磻?yīng)不是在整個混合氣體內(nèi)同時發(fā)生，而是集中在火焰面內(nèi)進(jìn)行并逐層傳播、逐層進(jìn)行，傳播速度的大小取決于預(yù)混氣體的物理化學(xué)性質(zhì)與氣體的流動狀況。按照流動狀況，預(yù)混可燃?xì)怏w中的火焰?zhèn)鞑タ煞譃閷恿骰鹧鎮(zhèn)鞑?層流燃燒)和湍流火焰?zhèn)鞑?湍流燃燒)。其中層流氣流的火焰?zhèn)鞑ニ俣仁穷A(yù)混可燃?xì)怏w的物性參數(shù)，即其大小取決于預(yù)混氣體的物理化學(xué)性質(zhì)。21.層流火焰?zhèn)鞑ニ俣?正?；鹧?zhèn)鞑ニ俣?的主要影響因素是什么？ 主要影響因素：可燃?xì)怏w的種類不同，則其密度、發(fā)熱量、反應(yīng)速度、熱容等性質(zhì)均不相同，其層流火焰?zhèn)鞑ニ俣炔煌豢扇細(xì)鉂舛?或空氣消耗系數(shù)a)影響大，存在最大值及不可傳播區(qū)域；可燃?xì)怏w的正常火焰?zhèn)鞑ニ俣扰c導(dǎo)熱系數(shù)成正比，導(dǎo)熱系數(shù)大的可燃?xì)怏w，火焰?zhèn)鞑ニ俣萓L也大；燃料分子結(jié)構(gòu)；含惰性氣體N2等，可使火焰?zhèn)鞑ニ俣萓L變小：UUL(1-0.01N2-0.012CO2)；氧化劑中含氧量，富氧燃燒，火焰?zhèn)鞑ニ俣萓L變大；提高可燃?xì)獬跏紲囟?，火焰?zhèn)鞑ニ俣萓L變大；在冷卻系統(tǒng)中，火焰?zhèn)鞑ニ俣萓L變小，甚至熄滅。22.何謂熄滅直徑？有何實際應(yīng)用？ 熄滅直徑：在強(qiáng)化冷卻系統(tǒng)中，燃燒傳播的速度將減小。管子直徑越小，相對冷卻表面積越大，而且火焰?zhèn)鞑r活性中間產(chǎn)物碰壁銷毀的機(jī)率增大，燃燒傳播速度將越小，發(fā)生回火的可能性越小。管子直徑小于某一值時，燃燒將不能傳播，這一直徑為燃燒傳播臨界直徑或者熄滅直徑。實際應(yīng)用：煙氣取樣管的直徑應(yīng)小于熄滅直徑，以免煙氣中的可燃成分在取樣管中繼續(xù)燃燒而不能反映取樣點的真實成分。 23.湍流火焰前沿傳播理論主要有哪些？基本內(nèi)容和觀點是什么？湍流火焰前沿傳播理論主要有皺折表面燃燒理論和容積燃燒理論。皺折表面燃燒理論：在湍流火焰中，有許多大小不同的微團(tuán)在不規(guī)則的運動，根據(jù)這些微團(tuán)的平均尺寸大小L和可燃預(yù)混氣體的層流燃燒前沿厚度dL之間的關(guān)系，分為小尺度湍流火焰、大尺度弱湍流火焰和大尺度強(qiáng)湍流火焰。小尺度湍流火焰的火焰前沿較規(guī)則，燃燒區(qū)厚度略大于層流火焰前沿面厚度，Re為23006000，微團(tuán)平均尺寸L6000，微團(tuán)平均尺寸LL，微團(tuán)脈動速度u6000，微團(tuán)平均尺寸LL，脈動速度u層流火焰?zhèn)鞑ニ俣萿L。容積燃燒理論：在大尺度強(qiáng)湍流條件下，燃燒的可燃預(yù)混氣體微團(tuán)中，并不存在著能夠?qū)⑽慈細(xì)怏w和已燃?xì)怏w截然分開的正?；鹧媲把孛妫紵磻?yīng)不僅僅局限在火焰前沿面厚度內(nèi)；每個湍動的氣團(tuán)內(nèi)，溫度和濃度是均勻的，但是不同氣團(tuán)的溫度和濃度是不同的；在每個湍動的微團(tuán)中，不同成分和溫度的物質(zhì)激烈混合，并進(jìn)行著不同快慢程度的化學(xué)反應(yīng)，達(dá)到著火條件的微團(tuán)整體燃燒，沒有著火的微團(tuán)，則在其脈動和其它已燃微團(tuán)作用下，達(dá)到著火條件而燃燒，或與其它微團(tuán)結(jié)合，形成新微團(tuán)；每個微團(tuán)以及同一個微團(tuán)內(nèi)的各個部分的脈動速度不同，各部分的位移不同，火焰不能保持連續(xù)的、很薄的火焰前沿面。24.何為火焰穩(wěn)定性？何謂回火？何謂脫火？工程上如何防止回火和脫火？ 火焰穩(wěn)定性：火焰?zhèn)鞑ニ俣扰c新鮮可燃混合氣的流動速度兩者大小相等，方向相反?；鼗穑侯A(yù)混可燃?xì)怏w的火焰?zhèn)鞑ニ俣萓L大于新鮮可燃混合氣的流動速率W，火焰前沿位置將向新鮮可燃物的上游方向移動，則火焰向預(yù)混氣體內(nèi)部燒去稱為回火?；鼗鸩粌H僅發(fā)生于預(yù)混可燃?xì)怏w的燃燒過程中，在固體燃料如煤粉燃燒過程中，也會發(fā)生回火。在工程上采用小孔或縮口等方法減小噴口直徑、均勻噴口流速及冷卻噴口等措施防止回火。具體措施如下：可燃混合氣體從燒嘴流出的速度必須大于某一臨界速度，后者與煤氣成分、預(yù)熱溫度、燒嘴口徑及氣流性質(zhì)等有關(guān)；當(dāng)空氣或煤氣預(yù)熱時，其出口速度還應(yīng)該提高；注意保證出口斷面上速度的均勻分布，避免使氣流受到外界的擾動；對于燃燒能力大的燒嘴，需用氣冷或水冷將燒嘴頭進(jìn)行冷卻。脫火：預(yù)混可燃?xì)怏w的火焰?zhèn)鞑ニ俣萓L遠(yuǎn)小于新鮮可燃混合氣的流動速率W，火焰前沿位置將向燃燒產(chǎn)物的下游方向移動，則火焰被吹息或吹脫稱為脫火。工程上采用各種形式的氣流穩(wěn)焰器或組織大小適中的高溫回流區(qū)、合理控制預(yù)混氣體流速W、各種形式的鈍體等綜合措施來防止脫火。具體措施如下：使氣體的噴出速度與火焰?zhèn)鞑ニ俣认噙m應(yīng)；采取措施構(gòu)成強(qiáng)有力的點火源，如：燃燒通道突擴(kuò)保證部分高溫?zé)煔饣亓鞯交鹧娓浚徊捎脦u流穩(wěn)定器或帶點火環(huán)的燒；在燃燒器上安裝輔助點火燒嘴或者在燒嘴前方設(shè)置起點火作用的高溫砌體。25.影響湍流預(yù)混火焰長度的主要因素有哪些？如何保證其穩(wěn)定性？ 主要因素：湍流預(yù)混火焰的長度與氣流速度、燃燒傳播速度以及噴嘴尺寸有關(guān)。氣流速度增加，火焰長度增加；燃燒傳播速度增加，火焰長度縮短；當(dāng)燒嘴尺寸變大時，如果氣流速度不變，則流量增加，火焰長度增加。湍流預(yù)混火焰的穩(wěn)定性問題主要是脫火問題，因為此時氣流速度已經(jīng)增大到回火臨界速度之上，不會再發(fā)生回火。湍流預(yù)混氣體燃燒時，由于質(zhì)點向不同方向的脈動，正在燃燒的微團(tuán)或高溫燃燒產(chǎn)物，可能返回新鮮的可燃混合物中，因此，這些高溫質(zhì)點便起到連續(xù)點火的熱源的作用。但是，在高強(qiáng)度燃燒時，即氣流速度更大的情況下，單靠火焰內(nèi)部自然形成的回流微團(tuán)的點火將不足以維持火焰的穩(wěn)定。此時，通常采用一些附加手段，如采用穩(wěn)定火焰的裝置“穩(wěn)焰器”，使燃燒產(chǎn)物更多低循環(huán)回流到火焰根部，或采用附加的點火小燒嘴，以強(qiáng)化點火。 26.什么叫無焰燃燒？無焰燃燒的特征與特點是什么？燃?xì)馀c空氣預(yù)先混合均勻后，再送入燃燒室燃燒，稱為預(yù)混可燃?xì)怏w的燃燒。此時，預(yù)混氣體的燃燒速度主要取決于著火和燃燒反應(yīng)速度，此時的火焰沒有明顯的輪廓，又稱為無焰燃燒。特征：無焰燃燒屬于動力燃燒，其燃燒速度主要取決于預(yù)混可燃?xì)怏w的化學(xué)反應(yīng)速度。特點：沒有明顯的火焰輪廓，火焰很短，幾乎看不見，火焰溫度高，火焰黑度低；空氣消耗系數(shù)小(1.021.05)，預(yù)混均勻，屬于動力燃燒；燃燒速度快，燃燒室熱強(qiáng)度比有焰燃燒大1001000倍；容易回火，燃燒穩(wěn)定性差；空氣與煤氣溫度不能預(yù)熱過高以防止回火；為了防止回火和爆炸，燒嘴的燃燒能力不能太大；常用于小容量燃燒室燃機(jī)燃?xì)馊紵郀t燃?xì)馊紵?7.什么叫有焰燃燒？有焰燃燒的特征與特點是什么？燃?xì)夂脱趸瘎╊A(yù)先不混合，而是通過各自的單獨管道分別進(jìn)入燃燒室，此時燃?xì)鈨?nèi)部無一次空氣，燃?xì)馀c空氣在燃燒室內(nèi)邊混合邊燃燒，燃燒速度受氣體擴(kuò)散混合速度的限制，為氣相擴(kuò)散燃燒。擴(kuò)散燃燒的火焰比預(yù)混火焰長，亮度大，有明顯的輪廓，又稱為有焰燃燒。特征：擴(kuò)散燃燒大都屬于有焰燃燒，其燃燒速度主要取決于煤氣與空氣的混合擴(kuò)散速度。特點：煤氣與空氣的混合速度控制，與可燃?xì)怏w的物理化學(xué)性質(zhì)無關(guān)；有明顯的火焰輪廓，火焰較長；由于燃料中的碳?xì)浠衔锏臒峤猓鹧嬷刑己诹Ｗ佣?，火焰黑度大，輻射?qiáng)；不會產(chǎn)生回火，火焰穩(wěn)定性好，安全、易控制；單機(jī)功率大，應(yīng)用廣泛；煤氣與空氣可分別預(yù)熱以提高溫度，燒嘴能力范圍大。 28.油霧化特性的主要指標(biāo)有哪些？影響油霧化特性的因素有哪些？ 油霧化性能指標(biāo)：霧化細(xì)度(最大油粒直徑、索太爾平均直徑(S.M.D.)、質(zhì)量中間直徑(M.M.D.)及均勻性指數(shù)；流量特性曲線；霧化角(條件霧化角及出口霧化角)，霧化角越大，油霧異相火焰越短，燃燒強(qiáng)度越大；流量密度分布；油霧射程；調(diào)節(jié)比；對于介質(zhì)霧化還有氣耗率等。影響因素：a. 油溫：提高油溫可降低粘度，改善霧化質(zhì)量；b. 霧化劑壓力與流量：提高壓力，噴出速度增加，顆粒平均直徑減小。低壓燒嘴，霧化劑流速不大，需要霧化劑多；當(dāng)霧化劑量少時，影響霧化質(zhì)量；高壓時，對霧化影響不大，需霧化劑單位耗量稍小些。c. 油壓力：對于氣體介質(zhì)霧化式，油壓不宜過高，速度太高不利霧化；但油壓應(yīng)高于霧化劑反壓力，否則油噴不出。d. 燒嘴結(jié)構(gòu)：霧化劑 / 油的出口面積、夾角、旋轉(zhuǎn)度、孔數(shù)、孔形狀(霧化角出口斷面，油出口斷面，霧化劑與油流股交角，油旋轉(zhuǎn)角度，霧化劑旋轉(zhuǎn)角度，霧化劑與油相遇位置，霧化劑或油出口孔數(shù)，各孔的形狀，各孔之間的相對位置，燒嘴調(diào)節(jié)方法)等等，要實際試驗，還要考慮制造、油嘴堵塞等問題。29.改善油霧化特性有哪些措施？改善霧化性能的措施：減小油的粘度；增加霧化動力如霧化氣量或霧化壓力(機(jī)械式霧化時，油壓高好)；改進(jìn)噴嘴結(jié)構(gòu)，適當(dāng)增加霧化劑與油的交角，造成流股的旋轉(zhuǎn)、分級霧化、多孔流出、內(nèi)部混合等；提高加工質(zhì)量等。30.煤層燃燒的主要過程是什么？如何提高其燃燒效率？過程：煤的預(yù)熱；水分析出；揮發(fā)份析出；揮發(fā)份著火及燃燒；焦炭的著火和燃燒；焦炭的燃燼。提高燃燒效率的措施：分段送風(fēng)，按煤的不同燃燒過程需要風(fēng)量合理配風(fēng)及送風(fēng)：分段送風(fēng)(分倉送風(fēng))，按煤的不同燃燒過程需要風(fēng)量合理配風(fēng)及送風(fēng)，寬度均勻送風(fēng)；提高爐膛溫度：加前后爐拱，確保前部適時穩(wěn)定的著火，后部保溫促燃；加二次風(fēng)，增加爐內(nèi)氣體擾動，利于混合與燃燼；合理的煤層厚度和爐排行進(jìn)速度。31.試簡述煤粉爐燃燒的原理及特點？原理：是將煤磨細(xì)到一定的細(xì)度(2070mm)的煤粉，被預(yù)熱空氣連續(xù)不斷地送入爐內(nèi)，使其在懸浮運動過程中完成燃燒反應(yīng)，并能形成象氣體燃料那樣的具有明顯輪廓的火炬。由于顆粒很小，煤粉與空氣的接觸面積大大增加，二者混合好，容易著火，燃燒劇烈，燃盡綠高，過量空氣系數(shù)較低，熱效率高。特點：可以大量地使用難著火或質(zhì)量較差的燃料，如劣質(zhì)煤和煤屑，甚至可以摻用一部分無煙煤和焦炭，煤種適應(yīng)性廣，最好使用揮發(fā)分高的煤，同時控制原煤的含水量；煤磨成煤粉(2070微米)，增加了反應(yīng)表面積(幾百倍)，促進(jìn)混合擴(kuò)散，顯著地