燃?xì)夤こ倘細(xì)馊紵纠碚撜n件

第八章燃?xì)馊紵纠碚摰谝还?jié)燃?xì)獾娜紵?jì)算第二節(jié)燃?xì)馊紵^(guò)程第三節(jié)燃?xì)馊紵椒ǖ谒墓?jié)燃?xì)馊紵廴究刂频谖骞?jié)燃?xì)獾幕Q性第八章燃?xì)馊紵纠碚摰谝还?jié)燃?xì)獾娜紵?jì)算1第一節(jié)燃?xì)獾娜紵?jì)算一、燃燒及燃燒反應(yīng)計(jì)量方程式二、燃?xì)鉄嶂档拇_定三、燃燒所需空氣量四、完全燃燒產(chǎn)物的計(jì)算第一節(jié)燃?xì)獾娜紵?jì)算一、燃燒及燃燒反應(yīng)計(jì)量方程式2一、燃燒及燃燒反應(yīng)計(jì)量方程式對(duì)于氣體燃料來(lái)說(shuō)，燃燒是指氣體中的可燃成分在一定條件下與氧發(fā)生劇烈的氧化作用，并產(chǎn)生大量的熱和光的物理化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。燃燒反應(yīng)計(jì)量方程式是進(jìn)行燃燒計(jì)算的依據(jù)。它可以表示出燃燒反應(yīng)前后，燃?xì)庵械母鞣N可燃物質(zhì)與其燃燒產(chǎn)物之間的量值比例關(guān)系。一、燃燒及燃燒反應(yīng)計(jì)量方程式對(duì)于氣體燃料來(lái)說(shuō)，燃燒是指氣體中3一、燃燒及燃燒反應(yīng)計(jì)量方程式任何一種形式的碳?xì)浠衔顲mHn的燃燒反應(yīng)方程式都可以用以下通式表示：一、燃燒及燃燒反應(yīng)計(jì)量方程式任何一種形式的碳?xì)浠衔顲mHn4二、燃?xì)鉄嶂档拇_定在工業(yè)與民用燃?xì)鈶?yīng)用設(shè)備中，煙氣中的水蒸氣通常是以氣體狀態(tài)排出的，因此實(shí)際工程中經(jīng)常用到的是燃?xì)獾牡蜔嶂怠Ｓ袝r(shí)為了進(jìn)一步利用煙氣中的熱量，把煙氣冷卻至其露點(diǎn)溫度以下使水蒸氣冷凝液化，只有這時(shí)才用到燃?xì)獾母邿嶂?。二、燃?xì)鉄嶂档拇_定在工業(yè)與民用燃?xì)鈶?yīng)用設(shè)備中，煙氣中的水蒸氣5二、燃?xì)鉄嶂档拇_定實(shí)際使用的燃?xì)馐呛卸喾N組分的混合氣體?；旌蠚怏w的熱值一般根據(jù)式(1-19)或(1-20)，由各單一氣體的熱值計(jì)算得出。二、燃?xì)鉄嶂档拇_定實(shí)際使用的燃?xì)馐呛卸喾N組分的混合氣體?；?三、燃燒所需空氣量燃燒所需的氧一般是從空氣中直接獲得的。若不考慮空氣中含有的少量的二氧化碳和其他稀有氣體，干空氣的容積成分可按含氧氣21%、含氮?dú)?9%計(jì)算。在燃?xì)獾娜紵^(guò)程中要供給適量的空氣，過(guò)多或過(guò)少都會(huì)對(duì)燃燒產(chǎn)生不利影響。三、燃燒所需空氣量燃燒所需的氧一般是從空氣中直接獲得的。若不7三、燃燒所需空氣量(一)理論空氣需要量(二)實(shí)際空氣需要量三、燃燒所需空氣量(一)理論空氣需要量8(一)理論空氣需要量理論空氣需要量是指按燃燒反應(yīng)計(jì)量方程式，1m3(或1kg)燃?xì)馔耆紵璧目諝饬?，是燃?xì)馔耆紵璧淖钚】諝饬浚瑔挝粸閙3/m3或m3/kg當(dāng)燃?xì)饨M分已知時(shí)，可根據(jù)各組分的反應(yīng)方程式，按下式計(jì)算燃?xì)馊紵璧睦碚摽諝饬?(一)理論空氣需要量理論空氣需要量是指按燃燒反應(yīng)計(jì)量方程式，9V0——理論空氣需要量，m3干空氣/m3干燃?xì)?；一般，燃?xì)獾臒嶂翟礁?，燃燒所需的理論空氣量就越多。V0——理論空氣需要量，m3干空氣/m3干燃?xì)猓?0(二)實(shí)際空氣需要量理論空氣需要量是燃?xì)馔耆紵璧淖钚】諝饬?。由于燃?xì)馀c空氣的混合很難達(dá)到完全均勻，實(shí)際供給的空氣量應(yīng)大于理論空氣需要量，即要供應(yīng)一部分過(guò)?？諝狻＿^(guò)?？諝獾拇嬖谠黾恿巳?xì)夥肿优c空氣分子接觸的機(jī)會(huì)，也增加了其相互作用的機(jī)會(huì)，從而促使其燃燒完全。(二)實(shí)際空氣需要量理論空氣需要量是燃?xì)馔耆紵璧淖钚】?1過(guò)?？諝庀禂?shù)實(shí)際供給的空氣量V與形論空氣需要量V0之比稱為過(guò)?？諝庀禂?shù)α，即通常α>1。實(shí)際中，α的取值取決于所采用的燃燒方法及燃燒設(shè)備的運(yùn)行狀況。在工業(yè)設(shè)備中,α一般控制在1.05～1.20；在民用燃具中，α一般控制在1.3～1.8。過(guò)?？諝庀禂?shù)實(shí)際供給的空氣量V與形論空氣需要量V0之比稱為過(guò)12正確選擇和控制a值α過(guò)小或過(guò)大都會(huì)導(dǎo)致不良后果。α過(guò)小會(huì)導(dǎo)致不完全燃燒，造成能源的浪費(fèi)和對(duì)環(huán)境的污染；α過(guò)大則使煙氣體積增大，爐膛溫度與煙氣溫度降低，導(dǎo)致?lián)Q熱設(shè)備換熱效率的降低與排煙熱損失的增大，同樣造成能源的浪費(fèi)。因此，先進(jìn)的燃燒設(shè)備應(yīng)在保證完全燃燒的前提下，盡量使α值趨近于1。正確選擇和控制a值α過(guò)小或過(guò)大都會(huì)導(dǎo)致不良后果。13四、完全燃燒產(chǎn)物的計(jì)算

燃?xì)馊紵蟮漠a(chǎn)物就是煙氣。當(dāng)只供給理論空氣量時(shí)，燃?xì)馔耆紵螽a(chǎn)生的煙氣量稱為理論煙氣量。理論煙氣的組分有CO2、H2O和N2。一些燃料中含有一定的硫分，則在它們的燃燒產(chǎn)物中還含有SO2。四、完全燃燒產(chǎn)物的計(jì)算燃?xì)馊紵蟮漠a(chǎn)物就是煙氣。當(dāng)只供給理14四、完全燃燒產(chǎn)物的計(jì)算由于在做氣體分析時(shí)，CO2和SO2

的含量經(jīng)常合在一起，而產(chǎn)生CO2和SO2的化學(xué)反應(yīng)式也有許多相似之處，因此通常將CO2和SO2合稱為三原于氣體，用符號(hào)RO2表示。當(dāng)有過(guò)?？諝鈺r(shí)，煙氣中除上述組分外還含有過(guò)?？諝?，這時(shí)的煙氣量稱為實(shí)際煙氣量。如果燃燒不完全，則除上述組分外，煙氣中還將出現(xiàn)CO、CH4、H2等可燃組分。四、完全燃燒產(chǎn)物的計(jì)算由于在做氣體分析時(shí)，CO2和SO2的15

根據(jù)燃燒反應(yīng)方程式，可以計(jì)算出燃?xì)庵懈骺扇冀M分單獨(dú)燃燒后產(chǎn)生的理論煙氣量。(一)理論煙氣量(α=1)(二)實(shí)際煙氣量(α>1時(shí))根據(jù)燃燒反應(yīng)方程式，可以計(jì)算出燃?xì)庵懈骺扇冀M分單獨(dú)燃燒后產(chǎn)16(一)理論煙氣量(α=1)(1)三原子氣體體積(2)水蒸氣體積(3)氮?dú)怏w積(4)理論煙氣總體積(一)理論煙氣量(α=1)(1)三原子氣體體積17(1)三原子氣體體積(1)三原子氣體體積18(2)水蒸氣體積(2)水蒸氣體積19(3)氮?dú)怏w積(3)氮?dú)怏w積20(4)理論煙氣總體積(4)理論煙氣總體積21(二)實(shí)際煙氣量(α>1時(shí))(1)三原子氣體體積(2)水蒸氣體積(3)氮?dú)獾捏w積(4)過(guò)剩氧體積(5)實(shí)際煙氣總體積(二)實(shí)際煙氣量(α>1時(shí))(1)三原子氣體體積22(1)三原子氣體體積計(jì)算，同式(8-4)。(1)三原子氣體體積計(jì)算，同式(8-4)。23(2)水蒸氣體積(2)水蒸氣體積24(3)氮?dú)怏w積(3)氮?dú)怏w積25(4)過(guò)剩氧體積(4)過(guò)剩氧體積26(5)實(shí)際煙氣總體積(5)實(shí)際煙氣總體積27(三)煙氣的密度在標(biāo)準(zhǔn)狀況下煙氣的密度可按下式計(jì)算：(三)煙氣的密度在標(biāo)準(zhǔn)狀況下煙氣的密度可按下式計(jì)算：28燃?xì)夤こ倘細(xì)馊紵纠碚撜n件29五、燃?xì)馊紵郎囟燃办蕽駡D(一)燃?xì)馊紵郎囟?二)煙氣的焓溫圖五、燃?xì)馊紵郎囟燃办蕽駡D(一)燃?xì)馊紵郎囟?0(一)燃?xì)馊紵郎囟热細(xì)馊紵龝r(shí)所放出的熱量加熱煙氣，使之能達(dá)到的溫度稱為燃?xì)獾娜紵郎囟?。它由燃燒過(guò)程的熱量平衡來(lái)確定。(一)燃?xì)馊紵郎囟热細(xì)馊紵龝r(shí)所放出的熱量加熱煙氣，使之能達(dá)31燃?xì)夤こ倘細(xì)馊紵纠碚撜n件32由此可以得到煙氣溫度：由此可以得到煙氣溫度：33燃燒溫度

為了比較燃?xì)庠诓煌瑮l件下的熱力特性，假設(shè)出多種簡(jiǎn)化了的熱平衡條件，從而得到了不同定義的燃燒溫度：(1)熱量計(jì)溫度tc

(2)燃燒熱量溫度tther(3)理論燃燒溫度tth(4)實(shí)際燃燒溫度tact燃燒溫度為了比較燃?xì)庠诓煌瑮l件下的熱力特性34(1)熱量計(jì)溫度假設(shè)燃燒過(guò)程在絕熱條件下(Q2=0)進(jìn)行，且完全燃燒(Q3=0)，忽略煙氣成分的高溫分解(Q4=0)，由燃?xì)夂涂諝鈳氲娜繜崃客耆糜诩訜釤煔獗旧?，這時(shí)煙氣所能達(dá)到的溫度稱為熱量計(jì)溫度tc，即：(1)熱量計(jì)溫度假設(shè)燃燒過(guò)程在絕熱條件下(Q2=0)進(jìn)行，且35(2)燃燒熱量溫度tther在上述(1)的假設(shè)下，再令I(lǐng)g=Ia=0,a=1(2)燃燒熱量溫度tther在上述(1)的假設(shè)下，再令I(lǐng)g=36(3)理論燃燒溫度tthQ2=0，Q3=0(3)理論燃燒溫度tthQ2=0，Q3=037(4)實(shí)際燃燒溫度tact根據(jù)長(zhǎng)期的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得出的經(jīng)驗(yàn)公式：(4)實(shí)際燃燒溫度tact根據(jù)長(zhǎng)期的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得出的經(jīng)驗(yàn)公式：38(二)煙氣的焓溫圖在進(jìn)行工業(yè)爐和鍋爐熱力計(jì)算時(shí)，必須知道煙氣在不同溫度下的焓。(二)煙氣的焓溫圖在進(jìn)行工業(yè)爐和鍋爐熱力計(jì)算時(shí)，必須知道煙氣39燃?xì)夤こ倘細(xì)馊紵纠碚撜n件40燃?xì)夤こ倘細(xì)馊紵纠碚撜n件41例題8-1例題8-142第二節(jié)燃?xì)馊紵^(guò)程一、燃?xì)馊紵磻?yīng)機(jī)理二、燃?xì)獾闹鹋c點(diǎn)火三、燃?xì)馊紵幕鹧鎮(zhèn)鞑ニ?、燃燒過(guò)程的強(qiáng)化第二節(jié)燃?xì)馊紵^(guò)程一、燃?xì)馊紵磻?yīng)機(jī)理43一、燃?xì)馊紵磻?yīng)機(jī)理古典化學(xué)動(dòng)力學(xué)是從分子的觀點(diǎn)出發(fā)．用化學(xué)反應(yīng)方程式來(lái)研究化學(xué)反應(yīng)的。物質(zhì)能量在分子間的分布總是不均勻的，總存在一些不穩(wěn)定的分子。參與反應(yīng)的物質(zhì)中的這些不穩(wěn)定分子在碰撞過(guò)程中不斷率先變成化學(xué)上很活躍的質(zhì)點(diǎn)——活化中心，這些活化中心大多是不穩(wěn)定的自由原子和游離基?；罨行呐c穩(wěn)定分子相互作用的活化能是不大的，從而使化學(xué)反應(yīng)避開(kāi)了高能的障礙。因此，通過(guò)活化中心來(lái)進(jìn)行反應(yīng)，比原來(lái)的反應(yīng)物直接反應(yīng)容易得多。一、燃?xì)馊紵磻?yīng)機(jī)理古典化學(xué)動(dòng)力學(xué)是從分子的觀點(diǎn)出發(fā)．用化44一、燃?xì)馊紵磻?yīng)機(jī)理通過(guò)活化中心與穩(wěn)定分子的反應(yīng)，又會(huì)不斷形成新的中間活性產(chǎn)物。因此，一旦中間活性產(chǎn)物形成，不僅本身發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而且還會(huì)導(dǎo)致一系列新的活化中心的生成，就像鏈鎖一樣，一環(huán)扣一環(huán)地相繼發(fā)展，使反應(yīng)一直繼續(xù)下去，直到反應(yīng)物消耗殆盡或通過(guò)外加因素使鏈環(huán)中斷。一、燃?xì)馊紵磻?yīng)機(jī)理通過(guò)活化中心與穩(wěn)定分子的反應(yīng)，又會(huì)不斷45最初的活化中心可能是按下列方式得到的：最初的活化中心可能是按下列方式得到的：46活化中心與穩(wěn)定分子相互作用的活化能是不大的，故在系統(tǒng)中可發(fā)生以下反應(yīng)：活化中心與穩(wěn)定分子相互作用的活化能是不大的，故在系統(tǒng)中可發(fā)生47氫和氧的鏈鎖反應(yīng)可以用如下的枝狀圖來(lái)表示：氫和氧的鏈鎖反應(yīng)可以用如下的枝狀圖來(lái)表示：48從一個(gè)氫原子和一個(gè)氧分子開(kāi)始，最后生成兩個(gè)水分子和三個(gè)新的氫原子。新的氫原子可以成為另一個(gè)短環(huán)的起點(diǎn)，使鏈反應(yīng)繼續(xù)下去；也可能在氣相中或在容器壁上銷毀。銷毀的方式可以是：從一個(gè)氫原子和一個(gè)氧分子開(kāi)始，最后生成兩個(gè)水分子和三個(gè)新的氫49二、燃?xì)獾闹鹋c點(diǎn)火燃燒反應(yīng)能夠進(jìn)行必須具備一定的能量條件，即必須有一個(gè)能量積聚的吸熱準(zhǔn)備過(guò)程。除了在一定條件下會(huì)自發(fā)進(jìn)行的自燃著火外，在實(shí)際工程中更廣泛采用的是用強(qiáng)制點(diǎn)火的方法引燃可燃?xì)怏w混合物。常見(jiàn)的點(diǎn)火源有電火花、小火焰及電熱線圈等。二、燃?xì)獾闹鹋c點(diǎn)火燃燒反應(yīng)能夠進(jìn)行必須具備一定的能量條件，50燃?xì)夤こ倘細(xì)馊紵纠碚撜n件51最小點(diǎn)火能與熄火距離圖8-2表示出了點(diǎn)火能與電極間距之間的關(guān)系。另外，最小點(diǎn)火能Emin及熄火距離dq的最小值一般在化學(xué)計(jì)量比附近，同時(shí)Emin及dq隨混合物中燃?xì)夂康淖兓€均呈U形，如圖8-3、8-4所示。由圖8-3可看出，天然氣所需點(diǎn)火能高，而且點(diǎn)火范圍也窄，因此較難點(diǎn)著，而含氫量較高的城市燃?xì)鈩t易于點(diǎn)火。最小點(diǎn)火能與熄火距離圖8-2表示出了點(diǎn)火能與電極間距之間的關(guān)52燃?xì)夤こ倘細(xì)馊紵纠碚撜n件53燃?xì)夤こ倘細(xì)馊紵纠碚撜n件54三、燃?xì)馊紵幕鹧鎮(zhèn)鞑?一)火焰的傳播方式(二)火焰?zhèn)鞑ニ俣萐n

(三)火焰?zhèn)鞑舛葮O限三、燃?xì)馊紵幕鹧鎮(zhèn)鞑?一)火焰的傳播方式55(一)火焰的傳播方式火焰的傳播有三種形式；正常的火焰?zhèn)鞑?、爆炸和爆燃。燃?xì)庠诠I(yè)與民用燃燒設(shè)備中的燃燒過(guò)程都屬于正?；鹧?zhèn)鞑ミ^(guò)程，在工程中常見(jiàn)的是紊流狀態(tài)下的火焰?zhèn)鞑ァ?一)火焰的傳播方式火焰的傳播有三種形式；正常的火焰?zhèn)鞑?、?6(二)火焰?zhèn)鞑ニ俣萐n

火焰在處于靜止或?qū)恿鳡顟B(tài)下的可燃?xì)怏w混合物中的傳播速度與氣流向管壁的散熱有關(guān)。管徑越大，管壁散熱對(duì)火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊懢驮叫?，火焰?zhèn)鞑ニ俣染驮酱?。?dāng)管徑大到一定程度時(shí)，可以近似認(rèn)為散熱影響消失，這時(shí)火焰?zhèn)鞑ニ俣融吔谝蛔畲笾?，該值稱為法向火焰?zhèn)鞑ニ俣萐n，法向火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊奈锢硪饬x是單位時(shí)間內(nèi)在單位火焰面積上所燃燒的可燃混合物體積，有時(shí)也稱為燃燒速度。(二)火焰?zhèn)鞑ニ俣萐n火焰在處于靜止或?qū)恿鳡顟B(tài)下的可燃?xì)怏w57(二)火焰?zhèn)鞑ニ俣萐nSn(二)火焰?zhèn)鞑ニ俣萐nSn58影響法向火焰?zhèn)鞑ニ俣萐n的因素(1)可燃混合物的性質(zhì):包括可燃混合物的導(dǎo)熱系數(shù)及分子結(jié)構(gòu)等；(2)燃?xì)鉂舛?最大值出現(xiàn)在燃?xì)夂勘然瘜W(xué)劑量略高處；影響法向火焰?zhèn)鞑ニ俣萐n的因素(1)可燃混合物的性質(zhì):包括可59影響法向火焰?zhèn)鞑ニ俣萐n的因素(3)可燃混合物初始溫度:隨可燃物初始溫度的升高，燃燒溫度增加，帶來(lái)化學(xué)反應(yīng)速率增加，從而使Sn顯著增大；(4)可燃混合物的壓力:碳?xì)浠衔?空氣混合物的Sn隨壓力的增大而減??；(5)添加劑:在可燃?xì)怏w混合物中加入添加劑可以增大或減小火焰?zhèn)鞑ニ俣取Ｓ绊懛ㄏ蚧鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣萐n的因素(3)可燃混合物初始溫度:隨可60(三)火焰?zhèn)鞑舛葮O限在燃?xì)狻諝饣旌衔镏?，只有?dāng)燃?xì)馀c空氣的比例在一定極限范圍之內(nèi)時(shí)，火焰才有可能傳播。能使火焰持續(xù)不斷傳播所必需的最低燃?xì)鉂舛?，稱為火焰?zhèn)鞑舛认孪?；能使火焰持續(xù)不斷傳播所必需的最高燃?xì)鉂舛?，稱為火焰?zhèn)鞑舛壬舷蕖Ｏ孪藓蜕舷拗g就是火焰?zhèn)鞑舛葮O限范圍。(三)火焰?zhèn)鞑舛葮O限在燃?xì)狻諝饣旌衔镏?，只有?dāng)燃?xì)馀c空氣61(三)火焰?zhèn)鞑舛葮O限火焰?zhèn)鞑舛葮O限又稱為著火濃度極限。由于火焰?zhèn)鞑舛葮O限范圍內(nèi)的可燃?xì)怏w混合物，在一定條件下會(huì)瞬間完成著火而形成爆炸，因此火焰?zhèn)鞑舛葮O限又稱為爆炸極限。(三)火焰?zhèn)鞑舛葮O限火焰?zhèn)鞑舛葮O限又稱為著火濃度極限。62影響火焰?zhèn)鞑舛葮O限的因素(1)燃?xì)庠诩冄踔兄鹑紵龝r(shí)，火焰?zhèn)鞑舛葮O限范圍擴(kuò)大；(2)提高燃?xì)?空氣混合物溫度，火焰?zhèn)鞑舛葮O限范圍擴(kuò)大；(3)提高燃?xì)?空氣混合物壓力，火焰?zhèn)鞑舛葮O限范圍擴(kuò)大；(4)燃?xì)庵屑尤攵栊詺怏w時(shí)，火焰?zhèn)鞑舛葮O限范圍縮??；(5)含塵量、含水蒸氣量以及容器形狀和壁面材料等因素，有時(shí)也會(huì)影響傳播濃度極限。影響火焰?zhèn)鞑舛葮O限的因素(1)燃?xì)庠诩冄踔兄鹑紵龝r(shí)，火焰63四、燃燒過(guò)程的強(qiáng)化在工程上，為了滿足工藝的需要或者提高加熱效率，往往需要對(duì)基本的燃燒過(guò)程進(jìn)行一定強(qiáng)化，以獲得較高的加熱溫度、減小爐膛空間和加熱時(shí)間。強(qiáng)化燃燒過(guò)程主要應(yīng)從提高溫度和加強(qiáng)氣流混合兩方面來(lái)考慮：(一)預(yù)熱燃?xì)夂涂諝?二)加強(qiáng)氣流紊動(dòng)四、燃燒過(guò)程的強(qiáng)化在工程上，為了滿足工藝的需要或者提高加熱效64(一)預(yù)熱燃?xì)夂涂諝忸A(yù)熱燃?xì)夂涂諝?，可以提高火焰?zhèn)鞑ニ俣?，從而提高燃燒溫度，增大燃燒?qiáng)度。如省煤器和空氣預(yù)熱器。還可以將燃燒產(chǎn)生的部分高溫?zé)煔庵匦乱厝細(xì)?空氣入口處，使之與尚未著火的或正在燃燒的燃?xì)?空氣混合，以提高反應(yīng)區(qū)溫度，從而增大燃燒強(qiáng)度。(一)預(yù)熱燃?xì)夂涂諝忸A(yù)熱燃?xì)夂涂諝?，可以提高火焰?zhèn)鞑ニ俣龋?5(二)加強(qiáng)氣流紊動(dòng)燃?xì)馊紵幕瘜W(xué)反應(yīng)速度要遠(yuǎn)大于燃?xì)夥肿优c氧氣分子之間相互擴(kuò)散混合的速度，因此，制約燃燒速度提高的主要因素是燃?xì)狻諝庵g的混合過(guò)程。如果能夠提高燃?xì)狻諝庵g混合的速度，將會(huì)極大提高燃燒速度。(二)加強(qiáng)氣流紊動(dòng)燃?xì)馊紵幕瘜W(xué)反應(yīng)速度要遠(yuǎn)大于燃?xì)夥肿优c氧66(二)加強(qiáng)氣流紊動(dòng)工程上最常見(jiàn)的方法是應(yīng)用旋轉(zhuǎn)氣流來(lái)提高氣流混合速度。采用旋轉(zhuǎn)氣流可以大大改善混合過(guò)程。產(chǎn)生旋流的常見(jiàn)方法主要有以下兩種：(1)使氣流切向進(jìn)入主通道；(2)在軸向管道中設(shè)置導(dǎo)流葉片，使氣流旋轉(zhuǎn)。(二)加強(qiáng)氣流紊動(dòng)工程上最常見(jiàn)的方法是應(yīng)用旋轉(zhuǎn)氣流來(lái)提高氣流67燃?xì)夤こ倘細(xì)馊紵纠碚撜n件68第三節(jié)燃?xì)馊紵椒ㄈ細(xì)獾娜紵譃槿N基本方式，即；擴(kuò)散式燃燒、部分預(yù)混式燃燒和完全預(yù)混式燃燒。根據(jù)燃?xì)馀c空氣在燃燒前的混合情況，燃燒所需要的空氣可分為一次空氣和二次空氣。第三節(jié)燃?xì)馊紵椒ㄈ細(xì)獾娜紵譃槿N基本方式，即；擴(kuò)散式69第三節(jié)燃?xì)馊紵椒ㄒ淮慰諝馐侵冈谌紵叭細(xì)庵袚交斓目諝?，一次空氣占燃燒所需理論空氣量的比例叫一次空氣系?shù)α’；二次空氣是指燃?xì)庠谌紵^(guò)程中依靠擴(kuò)散作用從周圍獲得的空氣，二次空氣占燃燒所需理論空氣量的比例叫二次空氣系數(shù)。第三節(jié)燃?xì)馊紵椒ㄒ淮慰諝馐侵冈谌紵叭細(xì)庵袚交斓目諝猓?0一、擴(kuò)散式燃燒如果在點(diǎn)燃前，燃?xì)馀c空氣不相接觸(α’＝0)，而燃燒所需的氧氣完全依靠擴(kuò)散作用從周圍大氣獲得，燃?xì)馀c空氣在接觸面處邊混合邊燃燒，這種燃燒方式稱為擴(kuò)散式燃燒。流態(tài)不同，擴(kuò)散的方式也不同。一、擴(kuò)散式燃燒如果在點(diǎn)燃前，燃?xì)馀c空氣不相接觸(α’＝0)，71(一)層流擴(kuò)散火焰結(jié)構(gòu)燃料燃燒所需的全部時(shí)間通常由兩部分組成，即氧化劑與燃料之間發(fā)生物理性接觸所需的時(shí)間和進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)所需要的時(shí)間?；鹧驽F頂與噴口之間的距離稱為火焰長(zhǎng)度或火焰高度。對(duì)于層流擴(kuò)散火焰，其火焰高度與燃?xì)饬髁砍烧?，而與氣體的擴(kuò)散系數(shù)成反比，有(一)層流擴(kuò)散火焰結(jié)構(gòu)燃料燃燒所需的全部時(shí)間通常由兩部分組成72燃?xì)夤こ倘細(xì)馊紵纠碚撜n件73氧氣燃?xì)馊紵a(chǎn)物氧氣燃?xì)馊紵a(chǎn)物74(二)層流擴(kuò)散火焰向紊流擴(kuò)散火焰的過(guò)渡在紊流擴(kuò)散火焰中無(wú)法區(qū)分焰面和其他部分，在整個(gè)火焰內(nèi)都進(jìn)行著燃?xì)馀c空氣的混合、預(yù)熱和化學(xué)反應(yīng)。這種火焰的形狀和長(zhǎng)度完全取決于燃?xì)馀c空氣的流動(dòng)方向(交角)和流動(dòng)特性?；鹧骈L(zhǎng)度與氣流速度無(wú)關(guān)。(二)層流擴(kuò)散火焰向紊流擴(kuò)散火焰的過(guò)渡在紊流擴(kuò)散火焰中無(wú)法區(qū)75(三)擴(kuò)散火焰中的多相過(guò)程一般來(lái)說(shuō)，燃?xì)饣鹧媸遣话l(fā)光的透明火焰。但實(shí)際中，會(huì)發(fā)現(xiàn)擴(kuò)散火焰往往呈現(xiàn)出明亮的淡黃色的顏色。這不是氣體燃料本身燃燒形成的，而是由于燃料氣在高溫缺氧的環(huán)境下發(fā)生熱分解而產(chǎn)生的固體碳的顆粒燃燒造成的。(三)擴(kuò)散火焰中的多相過(guò)程一般來(lái)說(shuō)，燃?xì)饣鹧媸遣话l(fā)光的透明火76(三)擴(kuò)散火焰中的多相過(guò)程碳?xì)浠衔镞M(jìn)行擴(kuò)散燃燒時(shí)，可能出現(xiàn)兩個(gè)不同的燃燒區(qū)域：一個(gè)是真正的擴(kuò)散火焰，它是從燃燒器出口向上伸展的一個(gè)很薄的反應(yīng)層，不發(fā)光；另一個(gè)是光焰區(qū)，其中有固體碳粒的燃燒，呈現(xiàn)出明亮的淡黃色的光焰。(三)擴(kuò)散火焰中的多相過(guò)程碳?xì)浠衔镞M(jìn)行擴(kuò)散燃燒時(shí)，可能出現(xiàn)77燃?xì)夤こ倘細(xì)馊紵纠碚撜n件78二、部分預(yù)混式燃燒在燃燒前預(yù)先混入部分空氣，一部分預(yù)先混合好的燃?xì)?空氣混合物一出噴口即可燃燒，而其余的燃?xì)鈩t需通過(guò)與周圍空氣(即二次空氣)的擴(kuò)散混合燃燒掉，這種燃燒方式稱為部分預(yù)混式燃燒。二、部分預(yù)混式燃燒在燃燒前預(yù)先混入部分空氣，一部分預(yù)先混合好79(一)部分預(yù)混層流火焰

圖8-9為部分預(yù)混層流火焰結(jié)構(gòu)。它由內(nèi)焰和外焰構(gòu)成。(一)部分預(yù)混層流火焰圖8-9為部分預(yù)混層流火焰結(jié)構(gòu)。它80(二)部分預(yù)混層流火焰的穩(wěn)定層流時(shí)，管道橫截面上氣體的速度呈拋物線分布。噴口中心氣流速度最大，至管壁處降為零。在火焰根部，靠近壁面處氣流速度逐漸減小至零，但該處的火焰?zhèn)鞑ニ俣纫蚬鼙谏嵋矞p小了，因此火焰并不會(huì)傳到燃燒器里去。(二)部分預(yù)混層流火焰的穩(wěn)定層流時(shí)，管道橫截面上氣體的速度呈81點(diǎn)火環(huán)的存在的條件如果燃燒強(qiáng)度不斷增大，氣流速度等于法向火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊钠胶恻c(diǎn)就逐漸靠近火孔出口，點(diǎn)火環(huán)逐漸變窄，最終消失?；鹧婷撾x燃燒器出口，在一定距離以外燃燒，這種現(xiàn)象稱為離焰。點(diǎn)火環(huán)的存在的條件如果燃燒強(qiáng)度不斷增大，氣流速度等于法向火焰82點(diǎn)火環(huán)的存在的條件若氣流速度再增大，火焰將被吹熄，稱為脫火。如果混合氣流速度不斷減小，藍(lán)色錐體越來(lái)越低，最終由于氣流速度小于火焰?zhèn)鞑ニ俣龋鹧鎸⒖s進(jìn)燃燒器向內(nèi)傳播，稱為回火。點(diǎn)火環(huán)的存在的條件若氣流速度再增大，火焰將被吹熄，稱為脫火。83燃?xì)夤こ倘細(xì)馊紵纠碚撜n件84(三)部分預(yù)混紊流火焰當(dāng)可燃混合氣流從層流變?yōu)槲闪鲿r(shí)，火焰發(fā)生顯著變化。部分預(yù)混紊流火焰的結(jié)構(gòu)與層流火焰相比，其長(zhǎng)度明顯地縮減，而且頂部較圓。焰面由光滑變?yōu)榘櫱?，火焰厚度增加，火焰總表面積也相應(yīng)增加，燃燒得到強(qiáng)化。(三)部分預(yù)混紊流火焰當(dāng)可燃混合氣流從層流變?yōu)槲闪鲿r(shí)，火焰發(fā)85(三)部分預(yù)混紊流火焰當(dāng)紊動(dòng)尺度很大時(shí)，焰面將強(qiáng)烈擾動(dòng)，氣體各個(gè)質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)焰面，分散成許多燃燒的氣體微團(tuán)，它們隨著可燃混合物和燃燒產(chǎn)物的流動(dòng)而不斷飛散，最后完全燃盡。這時(shí)焰面變?yōu)橛稍S多燃燒中心組成的一個(gè)燃燒層，其厚度取決于在該氣流速度下質(zhì)點(diǎn)燃盡所需的時(shí)間。(三)部分預(yù)混紊流火焰當(dāng)紊動(dòng)尺度很大時(shí)，焰面將強(qiáng)烈擾動(dòng)，氣體86紊流火焰結(jié)構(gòu)可分為三個(gè)區(qū)。焰核3是燃?xì)?空氣混合物尚未點(diǎn)著的冷區(qū)；焰面2為著火與燃燒區(qū)，大約90%的燃?xì)庠谶@里燃燒；在燃盡區(qū)1完成全部燃燒過(guò)程，這個(gè)區(qū)的邊界是看不見(jiàn)的，要通過(guò)氣體分析來(lái)確定。紊流火焰結(jié)構(gòu)可分為三個(gè)區(qū)。87(四)部分預(yù)混紊流火焰的穩(wěn)定在紊流條件下，可燃預(yù)混氣體的流速較之層流有極大提高，其流速往往接近或超過(guò)穩(wěn)定燃燒的脫火極限。而對(duì)于同種燃?xì)鈦?lái)說(shuō)，雖然隨著氣流混合強(qiáng)度的加劇火焰?zhèn)鞑ニ俣纫驳靡蕴岣?，但與流速的增大相比畢竟有限。(四)部分預(yù)混紊流火焰的穩(wěn)定在紊流條件下，可燃預(yù)混氣體的流速88(四)部分預(yù)混紊流火焰的穩(wěn)定因此，對(duì)于部分預(yù)混紊流火焰的穩(wěn)定，主要考慮的是如何防止脫火現(xiàn)象的發(fā)生。(四)部分預(yù)混紊流火焰的穩(wěn)定因此，對(duì)于部分預(yù)混紊流火焰的穩(wěn)定89(四)部分預(yù)混紊流火焰的穩(wěn)定為了使火焰穩(wěn)定，應(yīng)當(dāng)在局部地區(qū)保持氣流速度和火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊钠胶??？梢詮母淖儦饬鞯乃俣戎?，用流體力學(xué)的方法進(jìn)行穩(wěn)焰；也可以從改變火焰?zhèn)鞑ニ俣戎?，用熱力學(xué)或化學(xué)的方法進(jìn)行穩(wěn)焰。(四)部分預(yù)混紊流火焰的穩(wěn)定為了使火焰穩(wěn)定，應(yīng)當(dāng)在局部地區(qū)保90(四)部分預(yù)混紊流火焰的穩(wěn)定為了防止脫火，最常用的方法是在燃燒器出口設(shè)置一個(gè)點(diǎn)火源，可以對(duì)可燃混合氣體連續(xù)點(diǎn)火。點(diǎn)火源可以是連續(xù)作用的人工點(diǎn)火裝置，如熾熱物體或穩(wěn)定的輔助點(diǎn)火小火焰。另外，也可以在可燃預(yù)混氣流中設(shè)置鈍體穩(wěn)焰器，使熾熱的燃燒產(chǎn)物回流到火焰根部而形成點(diǎn)火源。(四)部分預(yù)混紊流火焰的穩(wěn)定為了防止脫火，最常用的方法是在燃91三、完全預(yù)混式燃燒完全預(yù)混式燃燒是在部分預(yù)混式燃燒的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。它是按一定比例(通常a’=a=1.05-1.10)先將燃?xì)夂涂諝饩鶆蚧旌?，再?jīng)燃燒器火孔噴出進(jìn)行燃燒。三、完全預(yù)混式燃燒完全預(yù)混式燃燒是在部分預(yù)混式燃燒的基礎(chǔ)上發(fā)92三、完全預(yù)混式燃燒由于預(yù)先混合均勻，可燃混合氣一到達(dá)燃燒區(qū)就能在瞬間燃燒完畢，燃燒火焰極短且不發(fā)光，常?？床坏?，故也稱為無(wú)焰燃燒。由于預(yù)先混合均勻，所以完全預(yù)混式燃燒能在較小的過(guò)?？諝庀禂?shù)下實(shí)現(xiàn)完全燃燒，因此燃燒溫度可以很高。三、完全預(yù)混式燃燒由于預(yù)先混合均勻，可燃混合氣一到達(dá)燃燒區(qū)就93三、完全預(yù)混式燃燒完全預(yù)混火焰的傳播速度很快，火焰穩(wěn)定性較差，很容易發(fā)生回火。為了防止回火，必須盡可能使氣流的速度場(chǎng)均勻，以保證在最低負(fù)荷下各點(diǎn)的氣流速度都大于火焰?zhèn)鞑ニ俣?。三、完全預(yù)混式燃燒完全預(yù)混火焰的傳播速度很快，火焰穩(wěn)定性較差94三、完全預(yù)混式燃燒采用小火孔，增大火孔壁對(duì)火焰的散熱，從而降低火焰?zhèn)鞑ニ俣?，是防止發(fā)生回火的有效措施。小火孔燃燒器廣泛應(yīng)用于民用燃具，不適合工業(yè)燃燒器。工業(yè)上可以采用水冷卻燃燒器頭部的方式來(lái)加強(qiáng)對(duì)火焰的散熱，從而降低火焰?zhèn)鞑ニ俣?。三、完全預(yù)混式燃燒采用小火孔，增大火孔壁對(duì)火焰的散熱，從而降95為了防止脫火，工業(yè)上的完全預(yù)混式燃燒器常常用一個(gè)緊接著的火道來(lái)穩(wěn)焰。為了防止脫火，工業(yè)上的完全預(yù)混式燃燒器常常用一個(gè)緊接著的火道96第四節(jié)燃?xì)馊紵廴究刂迫細(xì)怆m為較清潔的燃料，但通過(guò)在高溫下的燃燒，產(chǎn)生的部分燃燒產(chǎn)物不可避免地將對(duì)人體和大氣環(huán)境產(chǎn)生危害。燃燒過(guò)程也不可避免地會(huì)產(chǎn)生噪聲。只有清楚這些污染產(chǎn)生的原因后，才能采取有效的措施對(duì)其加以控制。第四節(jié)燃?xì)馊紵廴究刂迫細(xì)怆m為較清潔的燃料，但通過(guò)在高溫下97一、煙氣污染煙氣中的有害物質(zhì)主要包括：CO2、CO、NOx、SOx等。碳?xì)浠衔锏娜紵豢杀苊獾貢?huì)產(chǎn)生CO2，其本身并沒(méi)有毒性，但CO2卻是造成大氣溫室效應(yīng)，導(dǎo)致全球氣候變暖的重要物質(zhì)。一、煙氣污染煙氣中的有害物質(zhì)主要包括：CO2、CO、NOx、98一、煙氣污染因此節(jié)能降耗，提高燃料利用效率，減少燃料耗量從而減少煙氣排放總量就很重要。而CO、NOx和SOx均具有較大的毒性，對(duì)人體危害很大，其排放水平應(yīng)嚴(yán)加控制。一、煙氣污染因此節(jié)能降耗，提高燃料利用效率，減少燃料耗量從而9920世紀(jì)重大污染事件馬斯河谷事件：1930年12月1～5日，比利時(shí)馬斯河谷工業(yè)區(qū)。該工業(yè)區(qū)處于狹窄盆地中，發(fā)生氣溫逆轉(zhuǎn)，工廠排出的有害氣體在近地層積累。3天后，有人發(fā)病，癥狀為胸痛、咳嗽、呼吸困難等。一周內(nèi)有60多人死亡。心臟病、肺病患者死亡率最高。多諾拉事件：1948年10月26～31日，美國(guó)賓夕法尼亞州多諾拉鎮(zhèn)。該鎮(zhèn)處于河谷，10月最后一個(gè)星期大部地區(qū)受反氣旋和逆溫控制，加上26～30日持續(xù)有霧，使大氣污染物在近地層積累。二氧化硫及其氧化作用的產(chǎn)物與大氣中塵粒結(jié)合是致害因素。發(fā)病者

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人，占全鎮(zhèn)總?cè)丝?3%。癥狀是眼痛、肢體酸乏、嘔吐、腹瀉；死亡17人。20世紀(jì)重大污染事件馬斯河谷事件：1930年12月1～5日，10020世紀(jì)重大污染事件洛杉磯光化學(xué)煙霧事件：20世紀(jì)40年代初期，美國(guó)洛杉磯全市50

多萬(wàn)輛汽車每天消耗汽油約1600萬(wàn)升，向大氣排放大量碳?xì)浠衔?、氮氧化物、一氧化碳。該市臨海依山，處于50千米長(zhǎng)的盆地中，汽車排出的廢氣在日光作用下，形成以臭氧氣為主的光化學(xué)煙霧。倫敦?zé)熿F事件：1952年12月5～8日，英國(guó)倫敦市。5～8日，英國(guó)幾乎全境為濃霧覆蓋，4天中死亡人數(shù)較常年同期約多4000人：45

歲以上的死亡最多，約為平時(shí)3倍；1歲以下死亡的，約為平時(shí)2倍。事件發(fā)生的1周中，因支氣管炎死亡的人數(shù)是平時(shí)的9.3倍。20世紀(jì)重大污染事件洛杉磯光化學(xué)煙霧事件：20世紀(jì)40年代初10120世紀(jì)重大污染事件四日市哮喘事件：1961年，日本四日市。1955年以來(lái)，該市石油冶煉和工業(yè)燃油產(chǎn)生的廢氣嚴(yán)重污染城市空氣。重金屬微粒與二氧化硫形成硫酸煙霧。1961年，哮喘病發(fā)作。1967年，一些患者不堪忍受痛苦而自殺。1972年，全市共確認(rèn)哮喘病患者達(dá)817

人，死亡10多人。米糠油事件：1968年3月，日本北九洲市、愛(ài)知縣一帶生產(chǎn)米糠油時(shí)所用的脫臭熱載體多氯聯(lián)苯，由于生產(chǎn)管理不善，混入米糠油中，人食用后中毒，患病者超過(guò)1400人。至7～8月份，患病者超過(guò)5000人，其中16人死亡，實(shí)際受害者約13000

人。20世紀(jì)重大污染事件四日市哮喘事件：1961年，日本四日市。10220世紀(jì)重大污染事件水俁病事件：1953～1956

年，日本熊本縣水俁市含甲基汞的工業(yè)廢水污染水體，使水俁灣的魚中毒，人食毒魚后受害。1972年，日本環(huán)境廳公布：水俁灣和新縣阿賀野川下游汞中毒者有

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人，其中60人死亡。痛痛病事件：1955～1972年，日本富山縣神通川流域鋅、鉛冶煉工廠等排放的含鎘廢水污染了神通川水體。兩岸居民利用河水灌溉農(nóng)田，使稻米含鎘，居民食含鎘稻米和飲用含鎘水而中毒。1963～1979年3月，共有患者130人，其中死亡

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人。20世紀(jì)重大污染事件水俁病事件：1953～1956

年，日本103一、煙氣污染在正常條件下，氣體燃料在使用前都必須經(jīng)過(guò)脫硫凈化處理，燃料中的含硫量可以得到有效控制。因此對(duì)于氣體燃料燃燒以后產(chǎn)生的SOx數(shù)量很少。氣體燃料的燃燒，重點(diǎn)是研究如何通過(guò)有效的方法來(lái)降低排煙中CO和NOx的含量。一、煙氣污染在正常條件下，氣體燃料在使用前都必須經(jīng)過(guò)脫硫凈化104(一)CO與NOx的危害CO是人類最早認(rèn)識(shí)到的燃燒污染物。它是無(wú)色無(wú)味的氣體，是燃料不完全燃燒的產(chǎn)物，當(dāng)CO被吸入人體后，與血色素結(jié)合成一氧化碳血色素(COHb)，CO與血液中的血色素的親合力高于O2，它阻礙了氧隨血液的輸送，造成人體組織缺氧，進(jìn)而引起各種疾病甚至死亡。(一)CO與NOx的危害CO是人類最早認(rèn)識(shí)到的燃燒污染物。105(一)CO與NOx的危害已經(jīng)知道的氮的氧化物有NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4、N2O5等。在燃燒過(guò)程中生成的氮氧化物幾乎全是NO和NO2，因此我們通常所說(shuō)的NOx也主要是指燃燒過(guò)程中生成的NO和NO2。(一)CO與NOx的危害已經(jīng)知道的氮的氧化物有NO、NO2、106(一)CO與NOx的危害NO是無(wú)色無(wú)味的氣體，微溶于水，在空氣中易氧化為NO2。NO與血液中的血色素的親和力約為CO的數(shù)百倍，很容易和人體或動(dòng)物血液中的血色素結(jié)合生成氮氧血紅蛋白(NOHb)或氮氧-正鐵血紅蛋白。它們是變性血色素，不能再與氧結(jié)合，從而不能將氧氣輸送到人體的各器官，使人缺氧而引起中樞神經(jīng)麻痹、痙攣等癥狀。此外，NO還有致癌作用，對(duì)細(xì)胞分裂及遺傳信息的傳遞亦有不良影響。(一)CO與NOx的危害NO是無(wú)色無(wú)味的氣體，微溶于水，在空107(一)CO與NOx的危害NO2是一種有窒息性臭味的紅棕色氣體，是由NO氧化而來(lái)的，它可以與冷水或鹽的水溶液作用生成亞硝酸、硝酸及其鹽類。NO2毒性比NO高4-5倍，對(duì)人體的呼吸系統(tǒng)、心臟、肝臟、腎臟以及造血組織有很大危害。NO2對(duì)人的最低致死量為100ppm，相當(dāng)于CO在1000PPm以上或SO2在300ppm以上的毒性。NO2參與光化學(xué)煙霧的形成，會(huì)產(chǎn)生更強(qiáng)的毒性。(一)CO與NOx的危害NO2是一種有窒息性臭味的紅棕色氣體108(一)CO與NOx的危害除了對(duì)人體健康產(chǎn)生危害，NOx對(duì)森林和農(nóng)作物的損害也相當(dāng)大。會(huì)損壞機(jī)體的細(xì)胞和組織，阻礙各種代謝功能。此外，由NOx生成的硝酸與SO2生成的硫酸等一起形成的酸雨中，NOx約占整個(gè)來(lái)源的40%。酸雨不僅對(duì)人、植物有嚴(yán)重危害，對(duì)水源、建筑物等都有嚴(yán)重的污染和侵蝕損害。(一)CO與NOx的危害除了對(duì)人體健康產(chǎn)生危害，NOx對(duì)森林109光化學(xué)煙霧形成過(guò)程光化學(xué)煙霧形成過(guò)程110光化學(xué)煙霧實(shí)例光化學(xué)煙霧形成前光化學(xué)煙霧形成后光化學(xué)煙霧實(shí)例光化學(xué)煙霧形成前光化學(xué)煙霧形成后1111952年12月倫敦?zé)熿F事件中死亡人數(shù)與大氣中煙塵和二氧化硫濃度的相關(guān)性1952年12月倫敦?zé)熿F事件中死亡人數(shù)與大氣中煙塵和二氧化硫112(二)NOx的生成特點(diǎn)(1)NOx的生成途徑(2)影響NOx

生成的因素(二)NOx的生成特點(diǎn)(1)NOx的生成途徑113(1)NOx的生成途徑固定燃燒裝置排放的NOx中90%-95%為NO，因此研究NOx的生成機(jī)理及抑制途徑主要是針對(duì)NO而言。NO生成途徑有以下三種：1)溫度型NO(簡(jiǎn)稱T—NO)2)快速型NO(簡(jiǎn)稱P—NO)3)燃料型NO(簡(jiǎn)稱F-NO)(1)NOx的生成途徑固定燃燒裝置排放的NOx中90%-91141)溫度型NO(簡(jiǎn)稱T—NO)NO的生成速度可用如下一組不分支鏈反應(yīng)來(lái)說(shuō)明：按照化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的方法，可以得到NO生成速度的公式1)溫度型NO(簡(jiǎn)稱T—NO)NO的生成速度可用如下一組不分1151)溫度型NO(簡(jiǎn)稱T—NO)由此可知，影響T—NO生成的主要因素為燃燒溫度、氧氣濃度及煙氣在高溫區(qū)停留的時(shí)間。1)溫度型NO(簡(jiǎn)稱T—NO)由此可知，影響T—NO生成的主1162)快速型NO(簡(jiǎn)稱P—NO)P-NO是在燃料濃度較大，氧濃度較低時(shí)產(chǎn)生。因此，要降低P-NO，只要供給足夠的氧氣就可以了。P-NO產(chǎn)生于火焰面內(nèi)，是富碳化氫類燃料燃燒時(shí)特有的現(xiàn)象。通常P-NO生成量比T-NO生成量小一個(gè)數(shù)量級(jí)。P-NO的生成量與溫度關(guān)系不大。2)快速型NO(簡(jiǎn)稱P—NO)P-NO是在燃料濃度較大，氧濃1173)燃料型NO(簡(jiǎn)稱F-NO)F-NO是以化合物形式存在于燃料中的氮原子被氧化而生成的。其生成溫度約為600-900℃，具有中溫生成特性。由于一般燃燒溫度都遠(yuǎn)高于此值，因此燃燒溫度對(duì)F-NO的生成影響不大。由于氣體燃料中氮的化合物含量很少，故F-NO可以不考慮。3)燃料型NO(簡(jiǎn)稱F-NO)F-NO是以化合物形式存在于燃118綜上所述，氣體燃料燃燒所生成的NO大部分為T-NO因此，抑制T-NO的生成是減少NOx排放的主要措施之一。綜上所述，氣體燃料燃燒所生成的NO大部分為T-NO因此，抑制119(2)影響NOx生成的因素1)過(guò)量空氣系數(shù)的影響：燃燒溫度與氧氣濃度是影響NO生成量的主要因素。2)燃燒熱負(fù)荷的影響：一般認(rèn)為，燃燒熱負(fù)荷的變化會(huì)引起火焰溫度的改變，進(jìn)而對(duì)NO生成量也產(chǎn)生影響。除了甲醇，其他燃料的NOx濃度均隨著熱負(fù)荷的增加而增加。(2)影響NOx生成的因素1)過(guò)量空氣系數(shù)的影響：燃燒溫度120(三)CO的生成特點(diǎn)燃燒室中CO的形成是碳?xì)浠衔锶紵龣C(jī)理中的主要反應(yīng)過(guò)程之一，其過(guò)程可用下式表示碳?xì)湓訄F(tuán)(三)CO的生成特點(diǎn)燃燒室中CO的形成是碳?xì)浠衔锶紵龣C(jī)理121(三)CO的生成特點(diǎn)由此可以得出結(jié)論：燃料中最初所含的碳都將生成CO；CO是由含碳燃料氧化而必然產(chǎn)生的一種中間產(chǎn)物。因此，控制CO的排放的注意力應(yīng)集中在如何使CO再完全氧化，而不是集中在限制它的形成上。(三)CO的生成特點(diǎn)由此可以得出結(jié)論：燃料中最初所含的碳都將122二、噪聲污染聲音是由物體(固體、液體和氣體)的振動(dòng)而產(chǎn)生的。當(dāng)聲音干擾了人們休息、學(xué)習(xí)和工作時(shí)，就成為噪聲。噪聲已嚴(yán)重地破壞了人類的生活環(huán)境，危害了人體健康，影響了人們的日常工作和生產(chǎn)活動(dòng)，被列為國(guó)際三大公害(大氣傳染、水污染和噪聲污染)之一。目前，世界各國(guó)都在采取各種措施對(duì)噪聲污染嚴(yán)加控制。二、噪聲污染聲音是由物體(固體、液體和氣體)的振動(dòng)而產(chǎn)生的。123(一)噪聲的來(lái)源在燃燒系統(tǒng)中，噪聲主要來(lái)源于風(fēng)機(jī)、氣流和火焰。燃燒系統(tǒng)噪聲按來(lái)源不同可分為機(jī)械噪聲、空氣動(dòng)力噪聲、燃燒噪聲和振蕩燃燒噪聲。(一)噪聲的來(lái)源在燃燒系統(tǒng)中，噪聲主要來(lái)源于風(fēng)機(jī)、氣流和火焰124(一)噪聲的來(lái)源(1)機(jī)械噪聲，機(jī)械噪聲主要是指來(lái)源于燃燒及輔助設(shè)備的機(jī)械振動(dòng)引起的噪聲；(2)空氣動(dòng)力噪聲，當(dāng)燃燒系統(tǒng)中的氣流形成紊流時(shí)，出現(xiàn)速度和壓力的脈動(dòng)，便產(chǎn)生了噪聲。(一)噪聲的來(lái)源(1)機(jī)械噪聲，機(jī)械噪聲主要是指來(lái)源于燃燒及125(一)噪聲的來(lái)源(3)燃燒噪聲，燃燒噪聲是由于燃燒反應(yīng)的波動(dòng)引起的局部區(qū)域氣體流速和壓力的變化而產(chǎn)生的。(4)振蕩燃燒噪聲，所謂振蕩燃燒，是由燃燒放熱反應(yīng)脈動(dòng)引起燃燒速度和釋熱率的周期性變化，從而激發(fā)的不穩(wěn)定燃燒現(xiàn)象。(一)噪聲的來(lái)源(3)燃燒噪聲，燃燒噪聲是由于燃燒反應(yīng)的波動(dòng)126(二)噪聲的消除與控制噪聲系統(tǒng)是由噪聲源、傳聲途徑、接受器組成的，因此控制噪聲就要從這三個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)考慮。(二)噪聲的消除與控制噪聲系統(tǒng)是由噪聲源、傳聲途徑、接受器組127(1)控制噪聲聲源控制噪聲聲源是控制噪聲的最根本和最有效的途徑。常采用的方法有以下幾種：1)提高風(fēng)機(jī)裝配的精確度，消除不平衡性。2)改變噴嘴形狀減少噪聲的產(chǎn)生。3)減少燃燒器熱負(fù)荷，可以減少噪聲。(1)控制噪聲聲源控制噪聲聲源是控制噪聲的最根本和最有效128(2)控制噪聲傳播途徑1)吸聲材料2)隔聲罩3)消聲器(聲學(xué)濾波器)(2)控制噪聲傳播途徑1)吸聲材料129(3)在噪聲接收點(diǎn)進(jìn)行防護(hù)當(dāng)其他措施不能實(shí)現(xiàn)時(shí)，或只有少數(shù)人在吵鬧環(huán)境中工作時(shí)，個(gè)人保護(hù)是一種經(jīng)濟(jì)而又有效的措施。常用的防護(hù)裝置有：耳塞、耳罩、頭盔等。(3)在噪聲接收點(diǎn)進(jìn)行防護(hù)當(dāng)其他措施不能實(shí)現(xiàn)時(shí)，或只有少數(shù)人130第五節(jié)燃?xì)獾幕Q性一、燃?xì)饣Q性與燃具適應(yīng)性二、燃?xì)饣Q性的判定第五節(jié)燃?xì)獾幕Q性一、燃?xì)饣Q性與燃具適應(yīng)性131一、燃?xì)饣Q性與燃具適應(yīng)性任何燃具都是按特定燃?xì)獬煞衷O(shè)計(jì)的。當(dāng)燃?xì)獬煞职l(fā)生變化而導(dǎo)致其熱值、密度和燃燒特性發(fā)生變化時(shí)，燃具燃燒器的熱負(fù)荷、燃燒穩(wěn)定性、火焰結(jié)構(gòu)、煙氣中有害成分的含量等燃燒工況就會(huì)改變。一、燃?xì)饣Q性與燃具適應(yīng)性任何燃具都是按特定燃?xì)獬煞衷O(shè)計(jì)的132一、燃?xì)饣Q性與燃具適應(yīng)性設(shè)某一燃具以a燃?xì)鉃榛鶞?zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于某種原因要以s燃?xì)庵脫Qa燃?xì)?，如果燃燒器此時(shí)不加任何調(diào)整而能保證燃具正常工作，則表示s燃?xì)饪梢灾脫Qa燃?xì)?，或稱s燃?xì)鈱?duì)于a燃?xì)舛跃哂小盎Q性”。a燃?xì)夥Q為“基準(zhǔn)氣”，s燃?xì)夥Q為“置換氣”。一、燃?xì)饣Q性與燃具適應(yīng)性設(shè)某一燃具以a燃?xì)鉃榛鶞?zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)133一、燃?xì)饣Q性與燃具適應(yīng)性但是，互換性并不一定是可逆的，即s燃?xì)饽苤脫Qa燃?xì)?，并不代表a燃?xì)庖欢苤脫Qs燃?xì)?。燃?xì)饣Q性是對(duì)燃?xì)馍a(chǎn)單位提出的要求，它限制了燃?xì)庑再|(zhì)的任意改變。一、燃?xì)饣Q性與燃具適應(yīng)性但是，互換性并不一定是可逆的，即134一、燃?xì)饣Q性與燃具適應(yīng)性兩種燃?xì)馐欠衲軌蚧Q，并非只決定于燃?xì)庑再|(zhì)本身，它還與燃燒器及其他部件的性能有密切關(guān)系。一般來(lái)說(shuō)，工業(yè)燃具對(duì)燃?xì)獾幕Q性要求較低，考慮燃?xì)饣Q性，主要應(yīng)考慮燃?xì)庠诿裼萌季呱夏軌蚧Q。一、燃?xì)饣Q性與燃具適應(yīng)性兩種燃?xì)馐欠衲軌蚧Q，并非只決定135二、燃?xì)饣Q性的判定燃?xì)饣Q問(wèn)題的提出是與燃?xì)馐聵I(yè)的發(fā)展相聯(lián)系的。(一)華白指數(shù)法(二)燃燒特性判定法(三)A．G．A指數(shù)判定法(四)德?tīng)柌寂卸ǚǘ?、燃?xì)饣Q性的判定燃?xì)饣Q問(wèn)題的提出是與燃?xì)馐聵I(yè)的發(fā)展相136(一)華白指數(shù)法當(dāng)以一種燃?xì)庵脫Q另一種燃?xì)鈺r(shí)，首先要保證熱負(fù)荷在互換前后不發(fā)生大的改變。當(dāng)燃燒器噴嘴前壓力不變時(shí)，燃?xì)饬髁坎蛔?，燃具熱?fù)荷Q與燃?xì)鉄嶂礖成正比，與燃?xì)庀鄬?duì)密度S的平方根成反比。定義華白數(shù)：(一)華白指數(shù)法當(dāng)以一種燃?xì)庵脫Q另一種燃?xì)鈺r(shí)，首先要保證熱137(一)華白指數(shù)法(一)華白指數(shù)法138(一)華白指數(shù)法這樣，燃具熱負(fù)荷Q就與華白數(shù)W成正比：(一)華白指數(shù)法這樣，燃具熱負(fù)荷Q就與華白數(shù)W成正比：139華白數(shù)是代表燃?xì)馓匦缘囊粋€(gè)參數(shù)。設(shè)有兩種燃?xì)獾臒嶂岛兔芏染幌嗤?，但只要它們的華白數(shù)相等，就能在同一燃?xì)鈮毫ο潞屯蝗季呱汐@得相同熱負(fù)荷，如果其中一種燃?xì)獾娜A白數(shù)比另一種大，則其所能達(dá)到的熱負(fù)荷也大。因此，華白數(shù)又稱熱負(fù)荷指數(shù)。(一)華白指數(shù)法華白數(shù)是代表燃?xì)馓匦缘囊粋€(gè)參數(shù)。設(shè)有兩種燃?xì)獾臒嶂岛兔芏染?40當(dāng)燃?xì)庑再|(zhì)改變時(shí)，除了引起熱負(fù)荷改變外，還會(huì)引起燃燒器一次空氣系數(shù)的變化。(一)華白指數(shù)法當(dāng)燃?xì)庑再|(zhì)改變時(shí)，除了引起熱負(fù)荷改變外，還會(huì)引起燃燒器一次空141(一)華白指數(shù)法可以得出一個(gè)重要結(jié)論：如果兩種燃?xì)饩哂邢嗤娜A白數(shù)，則在互換時(shí)能使燃具保持相同的熱負(fù)荷和一次空氣系數(shù)。如果置換氣的華白數(shù)比基準(zhǔn)氣大，則在置換時(shí)燃具熱負(fù)荷將增大，而一次空氣系數(shù)將減小。反之，則燃具熱負(fù)荷將減小，一次空氣系數(shù)將增大。(一)華白指數(shù)法可以得出一個(gè)重要結(jié)論：如果兩種燃?xì)饩哂邢嗤?42(一)華白指數(shù)法華白數(shù)是在互換性問(wèn)題產(chǎn)生初期所使用的一個(gè)互換性判定指數(shù)。各國(guó)一般規(guī)定，在兩種燃?xì)饣Q時(shí)華白數(shù)的變化不大于±(5%~10%)。(一)華白指數(shù)法華白數(shù)是在互換性問(wèn)題產(chǎn)生初期所使用的一個(gè)互換143(二)燃燒特性判定法表示燃燒特性最形象的方法是在以燃燒器火孔熱強(qiáng)度qp為縱坐標(biāo)，以一次空氣系數(shù)a’為橫坐標(biāo)的坐標(biāo)系上作出離焰、回火、黃焰和燃燒產(chǎn)物中CO極限含量曲線。這四條曲線總稱為燃?xì)馊紵匦郧€。(二)燃燒特性判定法表示燃燒特性最形象的方法是在以燃燒器火144燃?xì)夤こ倘細(xì)馊紵纠碚撜n件145(二)燃燒特性判定法不同的燃?xì)庠谕蝗季呱贤ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)所作出的燃燒特性曲線不同，說(shuō)明這兩種燃?xì)饩哂胁煌娜紵匦浴８鶕?jù)這兩套特性曲線的相對(duì)位置．就可以看出這兩種燃?xì)鈱?duì)離焰、回火、黃焰和不完全燃燒的不同傾向性。(二)燃燒特性判定法不同的燃?xì)庠谕蝗季呱贤ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)所作出的146(二)燃燒特性判定法只有當(dāng)運(yùn)行點(diǎn)落在特性曲線范圍之內(nèi)時(shí)，燃具的運(yùn)行工況才認(rèn)為是滿意的。當(dāng)燃?xì)庑再|(zhì)(燃?xì)獬煞?改變時(shí)，燃?xì)馊紵匦院腿A白數(shù)也同時(shí)改變。燃?xì)馊紵匦缘母淖円鹛匦郧€位置的改變，華白數(shù)的改變引起燃具運(yùn)行點(diǎn)的改變。從互換性角度來(lái)講，當(dāng)以一種燃?xì)庵脫Q另一種燃?xì)鈺r(shí)，應(yīng)保證置換后燃具的新上作點(diǎn)落在置換后新的特性曲線范圍之內(nèi)。(二)燃燒特性判定法只有當(dāng)運(yùn)行點(diǎn)落在特性曲線范圍之內(nèi)時(shí)，燃147(三)A．G．A指數(shù)判定法美國(guó)燃?xì)鈪f(xié)會(huì)(A．G．A)對(duì)熱值大于32000kJ/m3(800Btu／ft3)的燃?xì)獾幕Q性進(jìn)行了系統(tǒng)研究，用各種試驗(yàn)燃燒器試驗(yàn)燃燒性能，得出離焰、回火、黃焰三個(gè)互換指數(shù)來(lái)判別互換后火焰的穩(wěn)定性。以后的試驗(yàn)表明，這些互換指數(shù)對(duì)熱值低于32000kJ/m3的燃?xì)庖灿幸欢ǖ倪m用性。(三)A．G．A指數(shù)判定法美國(guó)燃?xì)鈪f(xié)會(huì)(A．G．A)對(duì)熱值148(三)A．G．A指數(shù)判定法(1)離焰互換指數(shù)(2)回火互換指數(shù)(3)黃焰互換指數(shù)(三)A．G．A指數(shù)判定法(1)離焰互換指數(shù)149(1)離焰互換指數(shù)(1)離焰互換指數(shù)(1)離焰互換指數(shù)(1)離焰互換指數(shù)150(1)離焰互換指數(shù)在預(yù)先算出基準(zhǔn)氣和置換氣的f、a和K后，即能用離焰互換指數(shù)IL判定這兩種燃?xì)馐欠窨梢曰Q。從理論上講，IL<1就能獲得穩(wěn)定火焰；IL>1就發(fā)生離焰現(xiàn)象。(1)離焰互換指數(shù)在預(yù)先算出基準(zhǔn)氣和置換氣的f、a和K后，151(2)回火互換指數(shù)(2)回火互換指數(shù)(2)回火互換指數(shù)(2)回火互換指數(shù)152(3)黃焰互換指數(shù)(3)黃焰互換指數(shù)(3)黃焰互換指數(shù)(3)黃焰互換指數(shù)153(三)A．G．A指數(shù)判定法用s燃?xì)馊ブ脫Qa燃?xì)鈺r(shí)，把用以上公式計(jì)算的結(jié)果，與表8-3比較，只有當(dāng)IL、IF、IY三個(gè)指數(shù)同時(shí)符合所規(guī)定的范圍時(shí)，才能置換。(三)A．G．A指數(shù)判定法用s燃?xì)馊ブ脫Qa燃?xì)鈺r(shí)，把用以上公154燃?xì)夤こ倘細(xì)馊紵纠碚撜n件155(四)德?tīng)柌寂卸ǚǚ▏?guó)燃?xì)夤緩?950年開(kāi)始進(jìn)行燃?xì)饣Q性研究，到1956年獲得比較完善的成果。大量試驗(yàn)表明，當(dāng)不同燃?xì)庠谕蝗紵魃先紵龝r(shí)，離焰、回火和CO三條曲線主要取決于與內(nèi)焰高度有關(guān)的因素，而黃焰曲線則與內(nèi)焰高度無(wú)關(guān)。因此可以用一個(gè)參數(shù)來(lái)表示離焰、回火和CO互換特性，而用另一個(gè)參數(shù)來(lái)表示黃焰互換特性。當(dāng)然，前一個(gè)參數(shù)比后一個(gè)參數(shù)重要得多。(四)德?tīng)柌寂卸ǚǚ▏?guó)燃?xì)夤緩?950年開(kāi)始進(jìn)行燃?xì)饣Q156(四)德?tīng)柌寂卸ǚń?jīng)過(guò)大量試驗(yàn)，研究主持人德?tīng)柌疾┦窟x樣校正華白數(shù)W’和燃燒勢(shì)CP作為判定的兩個(gè)指數(shù)，并以在W’-CP坐標(biāo)系上的曲線圖來(lái)表示燃?xì)庠试S互換的范圍。各項(xiàng)指數(shù)如下：(四)德?tīng)柌寂卸ǚń?jīng)過(guò)大量試驗(yàn)，研究主持人德?tīng)柌疾┦窟x樣校157(四)德?tīng)柌寂卸ǚ?1)校正華白數(shù)W’(四)德?tīng)柌寂卸ǚ?1)校正華白數(shù)W’158(四)德?tīng)柌寂卸ǚ?2)燃燒勢(shì)(CombustionPotential，簡(jiǎn)稱CP)燃燒勢(shì)是反映預(yù)混火焰內(nèi)焰高度的指數(shù)，又稱燃燒速度指數(shù)。其定義如下：(四)德?tīng)柌寂卸ǚ?2)燃燒勢(shì)(CombustionPo159(四)德?tīng)柌寂卸ǚㄓ镁哂胁煌琖’和燃燒勢(shì)(CP)值的燃?xì)庠诘湫腿季呱线M(jìn)行試驗(yàn)，就可以在坐標(biāo)系上作出等離焰線、等回火線和等CO線。這三條曲線所限定的范圍就是具有不同和CP值的燃?xì)庠谠撊季呱系幕Q范圍。(四)德?tīng)柌寂卸ǚㄓ镁哂胁煌琖’和燃燒勢(shì)(CP)值的燃?xì)庠?60燃?xì)夤こ倘細(xì)馊紵纠碚撜n件161第八章燃?xì)馊紵纠碚摰谝还?jié)燃?xì)獾娜紵?jì)算第二節(jié)燃?xì)馊紵^(guò)程第三節(jié)燃?xì)馊紵椒ǖ谒墓?jié)燃?xì)馊紵廴究刂频谖骞?jié)燃?xì)獾幕Q性第八章燃?xì)馊紵纠碚摰谝还?jié)燃?xì)獾娜紵?jì)算162第一節(jié)燃?xì)獾娜紵?jì)算一、燃燒及燃燒反應(yīng)計(jì)量方程式二、燃?xì)鉄嶂档拇_定三、燃燒所需空氣量四、完全燃燒產(chǎn)物的計(jì)算第一節(jié)燃?xì)獾娜紵?jì)算一、燃燒及燃燒反應(yīng)計(jì)量方程式163一、燃燒及燃燒反應(yīng)計(jì)量方程式對(duì)于氣體燃料來(lái)說(shuō)，燃燒是指氣體中的可燃成分在一定條件下與氧發(fā)生劇烈的氧化作用，并產(chǎn)生大量的熱和光的物理化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。燃燒反應(yīng)計(jì)量方程式是進(jìn)行燃燒計(jì)算的依據(jù)。它可以表示出燃燒反應(yīng)前后，燃?xì)庵械母鞣N可燃物質(zhì)與其燃燒產(chǎn)物之間的量值比例關(guān)系。一、燃燒及燃燒反應(yīng)計(jì)量方程式對(duì)于氣體燃料來(lái)說(shuō)，燃燒是指氣體中164一、燃燒及燃燒反應(yīng)計(jì)量方程式任何一種形式的碳?xì)浠衔顲mHn的燃燒反應(yīng)方程式都可以用以下通式表示：一、燃燒及燃燒反應(yīng)計(jì)量方程式任何一種形式的碳?xì)浠衔顲mHn165二、燃?xì)鉄嶂档拇_定在工業(yè)與民用燃?xì)鈶?yīng)用設(shè)備中，煙氣中的水蒸氣通常是以氣體狀態(tài)排出的，因此實(shí)際工程中經(jīng)常用到的是燃?xì)獾牡蜔嶂?。有時(shí)為了進(jìn)一步利用煙氣中的熱量，把煙氣冷卻至其露點(diǎn)溫度以下使水蒸氣冷凝液化，只有這時(shí)才用到燃?xì)獾母邿嶂?。二、燃?xì)鉄嶂档拇_定在工業(yè)與民用燃?xì)鈶?yīng)用設(shè)備中，煙氣中的水蒸氣166二、燃?xì)鉄嶂档拇_定實(shí)際使用的燃?xì)馐呛卸喾N組分的混合氣體?；旌蠚怏w的熱值一般根據(jù)式(1-19)或(1-20)，由各單一氣體的熱值計(jì)算得出。二、燃?xì)鉄嶂档拇_定實(shí)際使用的燃?xì)馐呛卸喾N組分的混合氣體?；?67三、燃燒所需空氣量燃燒所需的氧一般是從空氣中直接獲得的。若不考慮空氣中含有的少量的二氧化碳和其他稀有氣體，干空氣的容積成分可按含氧氣21%、含氮?dú)?9%計(jì)算。在燃?xì)獾娜紵^(guò)程中要供給適量的空氣，過(guò)多或過(guò)少都會(huì)對(duì)燃燒產(chǎn)生不利影響。三、燃燒所需空氣量燃燒所需的氧一般是從空氣中直接獲得的。若不168三、燃燒所需空氣量(一)理論空氣需要量(二)實(shí)際空氣需要量三、燃燒所需空氣量(一)理論空氣需要量169(一)理論空氣需要量理論空氣需要量是指按燃燒反應(yīng)計(jì)量方程式，1m3(或1kg)燃?xì)馔耆紵璧目諝饬浚侨細(xì)馔耆紵璧淖钚】諝饬?，單位為m3/m3或m3/kg當(dāng)燃?xì)饨M分已知時(shí)，可根據(jù)各組分的反應(yīng)方程式，按下式計(jì)算燃?xì)馊紵璧睦碚摽諝饬?(一)理論空氣需要量理論空氣需要量是指按燃燒反應(yīng)計(jì)量方程式，170V0——理論空氣需要量，m3干空氣/m3干燃?xì)?；一般，燃?xì)獾臒嶂翟礁?，燃燒所需的理論空氣量就越多。V0——理論空氣需要量，m3干空氣/m3干燃?xì)猓?71(二)實(shí)際空氣需要量理論空氣需要量是燃?xì)馔耆紵璧淖钚】諝饬?。由于燃?xì)馀c空氣的混合很難達(dá)到完全均勻，實(shí)際供給的空氣量應(yīng)大于理論空氣需要量，即要供應(yīng)一部分過(guò)?？諝?。過(guò)?？諝獾拇嬖谠黾恿巳?xì)夥肿优c空氣分子接觸的機(jī)會(huì)，也增加了其相互作用的機(jī)會(huì)，從而促使其燃燒完全。(二)實(shí)際空氣需要量理論空氣需要量是燃?xì)馔耆紵璧淖钚】?72過(guò)?？諝庀禂?shù)實(shí)際供給的空氣量V與形論空氣需要量V0之比稱為過(guò)?？諝庀禂?shù)α，即通常α>1。實(shí)際中，α的取值取決于所采用的燃燒方法及燃燒設(shè)備的運(yùn)行狀況。在工業(yè)設(shè)備中,α一般控制在1.05～1.20；在民用燃具中，α一般控制在1.3～1.8。過(guò)?？諝庀禂?shù)實(shí)際供給的空氣量V與形論空氣需要量V0之比稱為過(guò)173正確選擇和控制a值α過(guò)小或過(guò)大都會(huì)導(dǎo)致不良后果。α過(guò)小會(huì)導(dǎo)致不完全燃燒，造成能源的浪費(fèi)和對(duì)環(huán)境的污染；α過(guò)大則使煙氣體積增大，爐膛溫度與煙氣溫度降低，導(dǎo)致?lián)Q熱設(shè)備換熱效率的降低與排煙熱損失的增大，同樣造成能源的浪費(fèi)。因此，先進(jìn)的燃燒設(shè)備應(yīng)在保證完全燃燒的前提下，盡量使α值趨近于1。正確選擇和控制a值α過(guò)小或過(guò)大都會(huì)導(dǎo)致不良后果。174四、完全燃燒產(chǎn)物的計(jì)算

燃?xì)馊紵蟮漠a(chǎn)物就是煙氣。當(dāng)只供給理論空氣量時(shí)，燃?xì)馔耆紵螽a(chǎn)生的煙氣量稱為理論煙氣量。理論煙氣的組分有CO2、H2O和N2。一些燃料中含有一定的硫分，則在它們的燃燒產(chǎn)物中還含有SO2。四、完全燃燒產(chǎn)物的計(jì)算燃?xì)馊紵蟮漠a(chǎn)物就是煙氣。當(dāng)只供給理175四、完全燃燒產(chǎn)物的計(jì)算由于在做氣體分析時(shí)，CO2和SO2

的含量經(jīng)常合在一起，而產(chǎn)生CO2和SO2的化學(xué)反應(yīng)式也有許多相似之處，因此通常將CO2和SO2合稱為三原于氣體，用符號(hào)RO2表示。當(dāng)有過(guò)?？諝鈺r(shí)，煙氣中除上述組分外還含有過(guò)?？諝?，這時(shí)的煙氣量稱為實(shí)際煙氣量。如果燃燒不完全，則除上述組分外，煙氣中還將出現(xiàn)CO、CH4、H2等可燃組分。四、完全燃燒產(chǎn)物的計(jì)算由于在做氣體分析時(shí)，CO2和SO2的176

根據(jù)燃燒反應(yīng)方程式，可以計(jì)算出燃?xì)庵懈骺扇冀M分單獨(dú)燃燒后產(chǎn)生的理論煙氣量。(一)理論煙氣量(α=1)(二)實(shí)際煙氣量(α>1時(shí))根據(jù)燃燒反應(yīng)方程式，可以計(jì)算出燃?xì)庵懈骺扇冀M分單獨(dú)燃燒后產(chǎn)177(一)理論煙氣量(α=1)(1)三原子氣體體積(2)水蒸氣體積(3)氮?dú)怏w積(4)理論煙氣總體積(一)理論煙氣量(α=1)(1)三原子氣體體積178(1)三原子氣體體積(1)三原子氣體體積179(2)水蒸氣體積(2)水蒸氣體積180(3)氮?dú)怏w積(3)氮?dú)怏w積181(4)理論煙氣總體積(4)理論煙氣總體積182(二)實(shí)際煙氣量(α>1時(shí))(1)三原子氣體體積(2)水蒸氣體積(3)氮?dú)獾捏w積(4)過(guò)剩氧體積(5)實(shí)際煙氣總體積(二)實(shí)際煙氣量(α>1時(shí))(1)三原子氣體體積183(1)三原子氣體體積計(jì)算，同式(8-4)。(1)三原子氣體體積計(jì)算，同式(8-4)。184(2)水蒸氣體積(2)水蒸氣體積185(3)氮?dú)怏w積(3)氮?dú)怏w積186(4)過(guò)剩氧體積(4)過(guò)剩氧體積187(5)實(shí)際煙氣總體積(5)實(shí)際煙氣總體積188(三)煙氣的密度在標(biāo)準(zhǔn)狀況下煙氣的密度可按下式計(jì)算：(三)煙氣的密度在標(biāo)準(zhǔn)狀況下煙氣的密度可按下式計(jì)算：189燃?xì)夤こ倘細(xì)馊紵纠碚撜n件190五、燃?xì)馊紵郎囟燃办蕽駡D(一)燃?xì)馊紵郎囟?二)煙氣的焓溫圖五、燃?xì)馊紵郎囟燃办蕽駡D(一)燃?xì)馊紵郎囟?91(一)燃?xì)馊紵郎囟热細(xì)馊紵龝r(shí)所放出的熱量加熱煙氣，使之能達(dá)到的溫度稱為燃?xì)獾娜紵郎囟?。它由燃燒過(guò)程的熱量平衡來(lái)確定。(一)燃?xì)馊紵郎囟热細(xì)馊紵龝r(shí)所放出的熱量加熱煙氣，使之能達(dá)192燃?xì)夤こ倘細(xì)馊紵纠碚撜n件193由此可以得到煙氣溫度：由此可以得到煙氣溫度：194燃燒溫度

為了比較燃?xì)庠诓煌瑮l件下的熱力特性，假設(shè)出多種簡(jiǎn)化了的熱平衡條件，從而得到了不同定義的燃燒溫度：(1)熱量計(jì)溫度tc

(2)燃燒熱量溫度tther(3)理論燃燒溫度tth(4)實(shí)際燃燒溫度tact燃燒溫度為了比較燃?xì)庠诓煌瑮l件下的熱力特性195(1)熱量計(jì)溫度假設(shè)燃燒過(guò)程在絕熱條件下(Q2=0)進(jìn)行，且完全燃燒(Q3=0)，忽略煙氣成分的高溫分解(Q4=0)，由燃?xì)夂涂諝鈳氲娜繜崃客耆糜诩訜釤煔獗旧?，這時(shí)煙氣所能達(dá)到的溫度稱為熱量計(jì)溫度tc，即：(1)熱量計(jì)溫度假設(shè)燃燒過(guò)程在絕熱條件下(Q2=0)進(jìn)行，且196(2)燃燒熱量溫度tther在上述(1)的假設(shè)下，再令I(lǐng)g=Ia=0,a=1(2)燃燒熱量溫度tther在上述(1)的假設(shè)下，再令I(lǐng)g=197(3)理論燃燒溫度tthQ2=0，Q3=0(3)理論燃燒溫度tthQ2=0，Q3=0198(4)實(shí)際燃燒溫度tact根據(jù)長(zhǎng)期的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得出的經(jīng)驗(yàn)公式：(4)實(shí)際燃燒溫度tact根據(jù)長(zhǎng)期的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得出的經(jīng)驗(yàn)公式：199(二)煙氣的焓溫圖在進(jìn)行工業(yè)爐和鍋爐熱力計(jì)算時(shí)，必須知道煙氣在不同溫度下的焓。(二)煙氣的焓溫圖在進(jìn)行工業(yè)爐和鍋爐熱力計(jì)算時(shí)，必須知道煙氣200燃?xì)夤こ倘細(xì)馊紵纠碚撜n件201燃?xì)夤こ倘細(xì)馊紵纠碚撜n件202例題8-1例題8-1203第二節(jié)燃?xì)馊紵^(guò)程一、燃?xì)馊紵磻?yīng)機(jī)理二、燃?xì)獾闹鹋c點(diǎn)火三、燃?xì)馊紵幕鹧鎮(zhèn)鞑ニ?、燃燒過(guò)程的強(qiáng)化第二節(jié)燃?xì)馊紵^(guò)程一、燃?xì)馊紵磻?yīng)機(jī)理204一、燃?xì)馊紵磻?yīng)機(jī)理古典化學(xué)動(dòng)力學(xué)是從分子的觀點(diǎn)出發(fā)．用化學(xué)反應(yīng)方程式來(lái)研究化學(xué)反應(yīng)的。物質(zhì)能量在分子間的分布總是不均勻的，總存在一些不穩(wěn)定的分子。參與反應(yīng)的物質(zhì)中的這些不穩(wěn)定分子在碰撞過(guò)程中不斷率先變成化學(xué)上很活躍的質(zhì)點(diǎn)——活化中心，這些活化中心大多是不穩(wěn)定的自由原子和游離基?；罨行呐c穩(wěn)定分子相互作用的活化能是不大的，從而使化學(xué)反應(yīng)避開(kāi)了高能的障礙。因此，通過(guò)活化中心來(lái)進(jìn)行反應(yīng)，比原來(lái)的反應(yīng)物直接反應(yīng)容易得多。一、燃?xì)馊紵磻?yīng)機(jī)理古典化學(xué)動(dòng)力學(xué)是從分子的觀點(diǎn)出發(fā)．用化205一、燃?xì)馊紵磻?yīng)機(jī)理通過(guò)活化中心與穩(wěn)定分子的反應(yīng)，又會(huì)不斷形成新的中間活性產(chǎn)物。因此，一旦中間活性產(chǎn)物形成，不僅本身發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而且還會(huì)導(dǎo)致一系列新的活化中心的生成，就像鏈鎖一樣，一環(huán)扣一環(huán)地相繼發(fā)展，使反應(yīng)一直繼續(xù)下去，直到反應(yīng)物消耗殆盡或通過(guò)外加因素使鏈環(huán)中斷。一、燃?xì)馊紵磻?yīng)機(jī)理通過(guò)活化中心與穩(wěn)定分子的反應(yīng)，又會(huì)不斷206最初的活化中心可能是按下列方式得到的：最初的活化中心可能是按下列方式得到的：207活化中心與穩(wěn)定分子相互作用的活化能是不大的，故在系統(tǒng)中可發(fā)生以下反應(yīng)：活化中心與穩(wěn)定分子相互作用的活化能是不大的，故在系統(tǒng)中可發(fā)生208氫和氧的鏈鎖反應(yīng)可以用如下的枝狀圖來(lái)表示：氫和氧的鏈鎖反應(yīng)可以用如下的枝狀圖來(lái)表示：209從一個(gè)氫原子和一個(gè)氧分子開(kāi)始，最后生成兩個(gè)水分子和三個(gè)新的氫原子。新的氫原子可以成為另一個(gè)短環(huán)的起點(diǎn)，使鏈反應(yīng)繼續(xù)下去；也可能在氣相中或在容器壁上銷毀。銷毀的方式可以是：從一個(gè)氫原子和一個(gè)氧分子開(kāi)始，最后生成兩個(gè)水分子和三個(gè)新的氫210二、燃?xì)獾闹鹋c點(diǎn)火燃燒反應(yīng)能夠進(jìn)行必須具備一定的能量條件，即必須有一個(gè)能量積聚的吸熱準(zhǔn)備過(guò)程。除了在一定條件下會(huì)自發(fā)進(jìn)行的自燃著火外，在實(shí)際工程中更廣泛采用的是用強(qiáng)制點(diǎn)火的方法引燃可燃?xì)怏w混合物。常見(jiàn)的點(diǎn)火源有電火花、小火焰及電熱線圈等。二、燃?xì)獾闹鹋c點(diǎn)火燃燒反應(yīng)能夠進(jìn)行必須具備一定的能量條件，211燃?xì)夤こ倘細(xì)馊紵纠碚撜n件212最小點(diǎn)火能與熄火距離圖8-2表示出了點(diǎn)火能與電極間距之間的關(guān)系。另外，最小點(diǎn)火能Emin及熄火距離dq的最小值一般在化學(xué)計(jì)量比附近，同時(shí)Emin及dq隨混合物中燃?xì)夂康淖兓€均呈U形，如圖8-3、8-4所示。由圖8-3可看出，天然氣所需點(diǎn)火能高，而且點(diǎn)火范圍也窄，因此較難點(diǎn)著，而含氫量較高的城市燃?xì)鈩t易于點(diǎn)火。最小點(diǎn)火能與熄火距離圖8-2表示出了點(diǎn)火能與電極間距之間的關(guān)213燃?xì)夤こ倘細(xì)馊紵纠碚撜n件214燃?xì)夤こ倘細(xì)馊紵纠碚撜n件215三、燃?xì)馊紵幕鹧鎮(zhèn)鞑?一)火焰的傳播方式(二)火焰?zhèn)鞑ニ俣萐n

(三)火焰?zhèn)鞑舛葮O限三、燃?xì)馊紵幕鹧鎮(zhèn)鞑?一)火焰的傳播方式216(一)火焰的傳播方式火焰的傳播有三種形式；正常的火焰?zhèn)鞑?、爆炸和爆燃。燃?xì)庠诠I(yè)與民用燃燒設(shè)備中的燃燒過(guò)程都屬于正?；鹧?zhèn)鞑ミ^(guò)程，在工程中常見(jiàn)的是紊流狀態(tài)下的火焰?zhèn)鞑ァ?一)火焰的傳播方式火焰的傳播有三種形式；正常的火焰?zhèn)鞑?、?17(二)火焰?zhèn)鞑ニ俣萐n

火焰在處于靜止或?qū)恿鳡顟B(tài)下的可燃?xì)怏w混合物中的傳播速度與氣流向管壁的散熱有關(guān)。管徑越大，管壁散熱對(duì)火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊懢驮叫。鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣染驮酱?。?dāng)管徑大到一定程度時(shí)，可以近似認(rèn)為散熱影響消失，這時(shí)火焰?zhèn)鞑ニ俣融吔谝蛔畲笾?，該值稱為法向火焰?zhèn)鞑ニ俣萐n，法向火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊奈锢硪饬x是單位時(shí)間內(nèi)在單位火焰面積上所燃燒的可燃混合物體積，有時(shí)也稱為燃燒速度。(二)火焰?zhèn)鞑ニ俣萐n火焰在處于靜止或?qū)恿鳡顟B(tài)下的可燃?xì)怏w218(二)火焰?zhèn)鞑ニ俣萐nSn(二)火焰?zhèn)鞑ニ俣萐nSn219影響法向火焰?zhèn)鞑ニ俣萐n的因素(1)可燃混合物的性質(zhì):包括可燃混合物的導(dǎo)熱系數(shù)及分子結(jié)構(gòu)等；(2)燃?xì)鉂舛?最大值出現(xiàn)在燃?xì)夂勘然瘜W(xué)劑量略高處；影響法向火焰?zhèn)鞑ニ俣萐n的因素(1)可燃混合物的性質(zhì):包括可220影響法向火焰?zhèn)鞑ニ俣萐n的因素(3)可燃混合物初始溫度:隨可燃物初始溫度的升高，燃燒溫度增加，帶來(lái)化學(xué)反應(yīng)速率增加，從而使Sn顯著增大；(4)可燃混合物的壓力:碳?xì)浠衔?空氣混合物的Sn隨壓力的增大而減小；(5)添加劑:在可燃?xì)怏w混合物中加入添加劑可以增大或減小火焰?zhèn)鞑ニ俣?。影響法向火焰?zhèn)鞑ニ俣萐n的因素(3)可燃混合物初始溫度:隨可221(三)火焰?zhèn)鞑舛葮O限在燃?xì)狻諝饣旌衔镏?，只有?dāng)燃?xì)馀c空氣的比例在一定極限范圍之內(nèi)時(shí)，火焰才有可能傳播。能使火焰持續(xù)不斷傳播所必需的最低燃?xì)鉂舛?，稱為火焰?zhèn)鞑舛认孪?；能使火焰持續(xù)不斷傳播所必需的最高燃?xì)鉂舛?，稱為火焰?zhèn)鞑舛壬舷?。下限和上限之間就是火焰?zhèn)鞑舛葮O限范圍。(三)火焰?zhèn)鞑舛葮O限在燃?xì)狻諝饣旌衔镏?，只有?dāng)燃?xì)馀c空氣222(三)火焰?zhèn)鞑舛葮O限火焰?zhèn)鞑舛葮O限又稱為著火濃度極限。由于火焰?zhèn)鞑舛葮O限范圍內(nèi)的可燃?xì)怏w混合物，在一定條件下會(huì)瞬間完成著火而形成爆炸，因此火焰?zhèn)鞑舛葮O限又稱為爆炸極限。(三)火焰?zhèn)鞑舛葮O限火焰?zhèn)鞑舛葮O限又稱為著火濃度極限。223影響火焰?zhèn)鞑舛葮O限的因素(1)燃?xì)庠诩冄踔兄鹑紵龝r(shí)，火焰?zhèn)鞑舛葮O限范圍擴(kuò)大；(2)提高燃?xì)?空氣混合物溫度，火焰?zhèn)鞑舛葮O限范圍擴(kuò)大；(3)提高燃?xì)?空氣混合物壓力，火焰?zhèn)鞑舛葮O限范圍擴(kuò)大；(4)燃?xì)庵屑尤攵栊詺怏w時(shí)，火焰?zhèn)鞑舛葮O限范圍縮??；(5)含塵量、含水蒸氣量以及容器形狀和壁面材料等因素，有時(shí)也會(huì)影響傳播濃度極限。影響火焰?zhèn)鞑舛葮O限的因素(1)燃?xì)庠诩冄踔兄鹑紵龝r(shí)，火焰224四、燃燒過(guò)程的強(qiáng)化在工程上，為了滿足工藝的需要或者提高加熱效率，往往需要對(duì)基本的燃燒過(guò)程進(jìn)行一定強(qiáng)化，以獲得較高的加熱溫度、減小爐膛空間和加熱時(shí)間。強(qiáng)化燃燒過(guò)程主要應(yīng)從提高溫度和加強(qiáng)氣流混合兩方面來(lái)考慮：(一)預(yù)熱燃?xì)夂涂諝?二)加強(qiáng)氣流紊動(dòng)四、燃燒過(guò)程的強(qiáng)化在工程上，為了滿足工藝的需要或者提高加熱效225(一)預(yù)熱燃?xì)夂涂諝忸A(yù)熱燃?xì)夂涂諝?，可以提高火焰?zhèn)鞑ニ俣?，從而提高燃燒溫度，增大燃燒?qiáng)度。如省煤器和空氣預(yù)熱器。還可以將燃燒產(chǎn)生的部分高溫?zé)煔庵匦乱厝細(xì)?空氣入口處，使之與尚未著火的或正在燃燒的燃?xì)?空氣混合，以提高反應(yīng)區(qū)溫度，從而增大燃燒強(qiáng)度。(一)預(yù)熱燃?xì)夂涂諝忸A(yù)熱燃?xì)夂涂諝?，可以提高火焰?zhèn)鞑ニ俣龋?26(二)加強(qiáng)氣流紊動(dòng)燃?xì)馊紵幕瘜W(xué)反應(yīng)速度要遠(yuǎn)大于燃?xì)夥肿优c氧氣分子之間相互擴(kuò)散混合的速度，因此，制約燃燒速度提高的主要因素是燃?xì)狻諝庵g的混合過(guò)程。如果能夠提高燃?xì)狻諝庵g混合的速度，將會(huì)極大提高燃燒速度。(二)加強(qiáng)氣流紊動(dòng)燃?xì)馊紵幕瘜W(xué)反應(yīng)速度要遠(yuǎn)大于燃?xì)夥肿优c氧227(二)加強(qiáng)氣流紊動(dòng)工程上最常見(jiàn)的方法是應(yīng)用旋轉(zhuǎn)氣流來(lái)提高氣流混合速度。采用旋轉(zhuǎn)氣流可以大大改善混合過(guò)程。產(chǎn)生旋流的常見(jiàn)方法主要有以下兩種：(1)使氣流切向進(jìn)入主通道；(2)在軸向管道中設(shè)置導(dǎo)流葉片，使氣流旋轉(zhuǎn)。(二)加強(qiáng)氣流紊動(dòng)工程上最常見(jiàn)的方法是應(yīng)用旋轉(zhuǎn)氣流來(lái)提高氣流228燃?xì)夤こ倘細(xì)馊紵纠碚撜n件229第三節(jié)燃?xì)馊紵椒ㄈ細(xì)獾娜紵譃槿N基本方式，即；擴(kuò)散式燃燒、部分預(yù)混式燃燒和完全預(yù)混式燃燒。根據(jù)燃?xì)馀c空氣在燃燒前的混合情況，燃燒所需要的空氣可分為一次空氣和二次空氣。第三節(jié)燃?xì)馊紵椒ㄈ細(xì)獾娜紵譃槿N基本方式，即；擴(kuò)散式230第三節(jié)燃?xì)馊紵椒ㄒ淮慰諝馐侵冈谌紵叭細(xì)庵袚交斓目諝?，一次空氣占燃燒所需理論空氣量的比例叫一次空氣系?shù)α’；二次空氣是指燃?xì)庠谌紵^(guò)程中依靠擴(kuò)散作用從周圍獲得的空氣，二次空氣占燃燒所需理論空氣量的比例叫二次空氣系數(shù)。第三節(jié)燃?xì)馊紵椒ㄒ淮慰諝馐侵冈谌紵叭細(xì)庵袚交斓目諝猓?31一、擴(kuò)散式燃燒如果在點(diǎn)燃前，燃?xì)馀c空氣不相接觸(α’＝0)，而燃燒所需的氧氣完全依靠擴(kuò)散作用從周圍大氣獲得，燃?xì)馀c空氣在接觸面處邊混合邊燃燒，這種燃燒方式稱為擴(kuò)散式燃燒。流態(tài)不同，擴(kuò)散的方式也不同。一、擴(kuò)散式燃燒如果在點(diǎn)燃前，燃?xì)馀c空氣不相接觸(α’＝0)，232(一)層流擴(kuò)散火焰結(jié)構(gòu)燃料燃燒所需的全部時(shí)間通常由兩部分組成，即氧化劑與燃料之間發(fā)生物理性接觸所需的時(shí)間和進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)所需要的時(shí)間?；鹧驽F頂與噴口之間的距離稱為火焰長(zhǎng)度或火焰高度。對(duì)于層流擴(kuò)散火焰，其火焰高度與燃?xì)饬髁砍烧?，而與氣體的擴(kuò)散系數(shù)成反比，有(一)層流擴(kuò)散火焰結(jié)構(gòu)燃料燃燒所需的全部時(shí)間通常由兩部分組成233燃?xì)夤こ倘細(xì)馊紵纠碚撜n件234氧氣燃?xì)馊紵a(chǎn)物氧氣燃?xì)馊紵a(chǎn)物235(二)層流擴(kuò)散火焰向紊流擴(kuò)散火焰的過(guò)渡在紊流擴(kuò)散火焰中無(wú)法區(qū)分焰面和其他部分，在整個(gè)火焰內(nèi)都進(jìn)行著燃?xì)馀c空氣的混合、預(yù)熱和化學(xué)反應(yīng)。這種火焰的形狀和長(zhǎng)度完全取決于燃?xì)馀c空氣的流動(dòng)方向(交角)和流動(dòng)特性?；鹧骈L(zhǎng)度與氣流速度無(wú)關(guān)。(二)層流擴(kuò)散火焰向紊流擴(kuò)散火焰的過(guò)渡在紊流擴(kuò)散火焰中無(wú)法區(qū)236(三)擴(kuò)散火焰中的多相過(guò)程一般來(lái)說(shuō)，燃?xì)饣鹧媸遣话l(fā)光的透明火焰。但實(shí)際中，會(huì)發(fā)現(xiàn)擴(kuò)散火焰往往呈現(xiàn)出明亮的淡黃