燃燒學第一章

讓學生掌握能源的多樣性與相互轉(zhuǎn)化過程，能源利用中燃燒的重要性，工程燃燒和能源利用中存在的主要問題。了解氣、液、固燃料燃燒的組織和過程，了解燃燒設備的一般要求、今后燃燒學研究的重點。Ⅰ教學目的與要求緒論2/6/20231工程燃燒學1、自然界太陽能轉(zhuǎn)化為各種能量形式和發(fā)電廠中燃燒化學能轉(zhuǎn)化為電能的原理方法、設備。2、能源利用、工程燃燒較為主要的問題以及解決這些問題的主要方法和途徑。3、當前燃燒研究的重點是開發(fā)新的排放低污染，適應不同燃料的燃燒設備。

Ⅱ教學重點、難點：2/6/20232工程燃燒學1、主要是在課堂教學中提出問題，引起學生的注意力，進行討論，達到良好的教學目的。2、對那些不注意課堂紀律的要重點提問，根據(jù)回答情況進行記錄。Ⅲ教學方法及師生互動設計2/6/20233工程燃燒學1、例舉自然界和工程中能量轉(zhuǎn)換的實例3—5個？2、燃燒和燃燒條件？熱能利用過程？3、當前我國能源利用及工程燃燒中帶來的主要問題？怎樣解決這些問題？4、鍋爐的基本結構和工作原理？5、燃燒室和燃燒器的基本要求？6、當前工程燃燒的重點，要解決那些問題？

Ⅳ課堂練習、作業(yè)2/6/20234工程燃燒學

掌握重要的基本概念（能量轉(zhuǎn)化、燃燒、燃燒設備、燃燒條件）是學習本課程的重要基礎，緒論中講的基本概念很多，要讓學生深刻理解這些基本概念，除了列舉生活中大量的事例外，還要聯(lián)系實際，尤其采用多媒體教學，更形象更實際的讓學生了解這方面的內(nèi)容。Ⅴ本次課教學內(nèi)容小結2/6/20235工程燃燒學工程燃燒概述第一章Ⅰ能源利用能量與相互轉(zhuǎn)化1能源的利用22/6/20236工程燃燒學1、能量：能量的多樣性而且有質(zhì)的差別

多樣性：機械能（位能、動能）、電能、化學能、熱能（溫度）、風能（速度）、光能（強度）、聲能、核能、生物質(zhì)能。

2/6/20237工程燃燒學1、機械能→動能2/6/20238工程燃燒學2/6/20239工程燃燒學2/6/202310工程燃燒學2/6/202311工程燃燒學2/6/202312工程燃燒學2/6/202313工程燃燒學2/6/202314工程燃燒學2/6/202315工程燃燒學2/6/202316工程燃燒學2/6/202317工程燃燒學2/6/202318工程燃燒學2、能量轉(zhuǎn)化過程各種能量在一定條件下可相互轉(zhuǎn)化，而且能量的數(shù)量不變——能量守恒與轉(zhuǎn)化定律2/6/202319工程燃燒學2、能量轉(zhuǎn)化過程2/6/202320工程燃燒學核能→太陽能→生物質(zhì)能（光合作用）礦物質(zhì)的（煤、油、天然氣）的化學能空氣密度變化→空氣流動→風能水蒸氣升高→空氣運動→雨落下→高位水流動→水力能加熱各種物質(zhì)（水）→熱能半導體光電效應→電能（光電效應）高溫高壓地殼運動2.1自然界的能量變化過程問題：臺風的形成？煤田和油田的形成？2/6/202321工程燃燒學發(fā)電廠中，煤、油、天然氣的化學能煙氣的熱能工質(zhì)的內(nèi)能工質(zhì)的動能葉片的動能電能燃燒空氣爐內(nèi)傳熱在爐內(nèi)流動噴管沖擊葉輪電磁感應發(fā)電機電動機發(fā)光元件發(fā)熱元件發(fā)聲元件電磁感應機械能光能熱能聲能磁能2.2火力發(fā)電廠的能量轉(zhuǎn)化過程2/6/202322工程燃燒學2/6/202323工程燃燒學2/6/202324工程燃燒學

一次能源——自然界存在的不需要加工的能源不可再生能源：煤、石油、天然氣、核能二次能源——加工轉(zhuǎn)化而得直接于工農(nóng)業(yè)生活的能源

電能、熱能（蒸汽、熱水、冷氣）、煤氣、焦碳、石油制品、酒精、沼氣、壓縮空氣能源——能源是可以直接或經(jīng)轉(zhuǎn)換提供人類所需的光、熱、動力等任一形式能量的載能體資源

可再生能源：水能、太陽能、風能、生物質(zhì)能、地熱2/6/202325工程燃燒學能源的利用

——將一次能源二次能源轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)生活直接所需要能源得過程。熱能的利用——燃料得化學能（煤、石油、天然氣）燃燒在爐內(nèi)、燃燒器中高溫煙氣的熱能

蒸汽（在能源利用中有極其重要的地位）

蒸汽生產(chǎn)（蒸煮、加熱、干燥、漂洗、反應、保溫）采暖通風、制冷、生活用氣。

動能—機械能---電能空氣2/6/202326工程燃燒學Ⅱ工程燃燒及其存在的主要問題燃燒——是一種復雜的物理化學工程，其本質(zhì)是燃料與氧化劑發(fā)生劇烈發(fā)光發(fā)熱反應。燃燒條件——①有足夠的溫度（達到著火溫度），②有足夠的空氣和良好的混合，③有足夠的時間和空間，④及時輸入和排出燃燒產(chǎn)物。燃料的燃燒過程：1、氣體燃料燃燒——輸送→混合→加熱→著火→傳播→穩(wěn)定燃燒2、液體燃料燃燒——輸送→加熱→霧化→蒸發(fā)→擴散混合→著火燃燒3、固體燃料燃燒——擴散→吸附→反應→解吸→擴散2/6/202327工程燃燒學1、可利用礦物質(zhì)的燃料資源有限——（煤300年，油30年，天燃氣50年）存在能源危機。主要存在的問題和解決方法：

解決方法有：大力開發(fā)新的可再生能源（太陽能，風能，生物質(zhì)能，水能，地熱能）大力提倡節(jié)能，降低能耗，提高利用率。2、能源利用率低（僅為發(fā)達國家的1/2----1/3）以煤為主，燃燒技術落后，各種能量轉(zhuǎn)化和傳遞的熱工設備落后。

解決方法有：開發(fā)各種高效清潔的燃燒技術，開發(fā)高效的各種熱工傳質(zhì)設備（鍋爐、冷機、換熱器）。2/6/202328工程燃燒學3、生產(chǎn)的大量污染：

解決方法有：控制總量排放（總量保持不變）、達標排放、采用高效的脫硫、脫硝和除塵設備。

4、存在各種安全隱患：①氣體燃料開采，輸送，儲運過程——引起大火和災難的后果、中毒；②煤的開采過程中發(fā)生瓦斯爆炸，透水等惡性事故。①CO2排放，產(chǎn)生溫室效應，使地球氣候變暖；②SO2排放——酸雨，腐蝕金屬和硅酸鹽建材，危害動植物的生長和人類的健康；③NOx和各種粉塵——惡化環(huán)境，危害人類的健康。解決方法：加強安全教育、提高防范意識，提高安全技術措施，定期檢查和集中大檢查2/6/202329工程燃燒學Ⅲ工程燃燒的組織及利用過程燃料準備

加壓空氣風機、空預器燃燒器

燃燒室

加熱各種物料（金屬、建材、礦物質(zhì)）

直接利用加熱工質(zhì)；蒸汽→汽輪機做功→排放工藝過程（反應加熱）→排放；生活、采暖、制冷。煤的輸送、破碎、分離，輸入混合的油加壓加熱霧化，氣體燃料加壓、加熱、凈化

高溫煙氣2/6/202330工程燃燒學Ⅲ工程燃燒的組織及利用過程2/6/202331工程燃燒學2/6/202332工程燃燒學Ⅳ內(nèi)燃機和燃燒爐內(nèi)燃機1燃燒爐22/6/202333工程燃燒學結構：活塞、汽缸、進氣、進油、排氣裝置1.活塞式內(nèi)燃機特點和應用：結構簡單、功率小、轉(zhuǎn)換過程快、廣泛應用于各種交通運輸機械（汽車、火車、輪船）工作原理：進氣噴油、壓縮混合、爆炸做功、排氣四個過程2/6/202334工程燃燒學2/6/202335工程燃燒學2/6/202336工程燃燒學2/6/202337工程燃燒學2.葉輪式汽輪機組結構：壓縮機、燃燒室、葉輪機原理：壓縮空氣和燃料燃燒后的高溫高壓氣體進入葉輪機械產(chǎn)生推動力。特點：單位功率體積小、起動快、用于飛機和調(diào)峰電站。2/6/202338工程燃燒學2/6/202339工程燃燒學2/6/202340工程燃燒學2/6/202341工程燃燒學2/6/202342工程燃燒學

三大部件三個工作過程三大輔助系統(tǒng)

3.工業(yè)鍋爐2/6/202343工程燃燒學三大結構：爐：煤斗、煤閘、爐排、爐墻、爐拱、給風裝置、出渣板等鍋：鍋筒、集箱、下降管、上升管、導汽管、過熱器、省煤器安全附件：水位計、安全閥、壓力表、報警器、主汽閥、排污閥、止回閥等三個工作過程：①燃料的燃燒過程②向水、汽的傳熱過程③水的加熱、汽化、過熱過程三大輔助系統(tǒng)：①燃料的加工和輸送系統(tǒng)②送引風系統(tǒng)③水的凈化、軟化、除氧和加壓系統(tǒng)

2/6/202344工程燃燒學2/6/202345工程燃燒學2/6/202346工程燃燒學2/6/202347工程燃燒學2/6/202348工程燃燒學（1）工業(yè)爐：加熱金屬或礦物質(zhì)進行物理化學變化、鍛造、熱處理、鑄造、冶煉高爐。（2）工業(yè)窯：加熱各種硅酸鹽材料物化過程、硅瓦窯、石灰窯、水泥窯、玻璃陶瓷窯4.工業(yè)爐窯2/6/202349工程燃燒學民用爐灶——燃氣灶、燃氣熱水器、燃氣取暖器、煤油爐、汽化燈等5.民用爐灶2/6/202350工程燃燒學民用爐灶——燃氣灶、燃氣熱水器、燃氣取暖器、煤油爐、汽化燈等2/6/202351工程燃燒學Ⅴ燃燒裝置的基本要求1、燃燒室的基本要求：功能：高效快速完全環(huán)保地完成燃料的燃燒過程。2/6/202352工程燃燒學2/6/202353工程燃燒學1、燃燒室的基本要求：①燃燒效率高——完全燃燒程度，取決于燃料、燃燒方式、燃燒過程組織管理。②燃燒強度大——單位時間、空間、面積上的燃燒量，使燃燒空間小、耗材少。③燃燒穩(wěn)定性好——火焰正常著火、傳播、穩(wěn)定燃燒，不產(chǎn)生脫火、回火、超溫、沖墻等。④燃燒污染少——不產(chǎn)生SO2、NOx粉塵和碳黑，與燃料種類、燃燒方式、末部煙氣處理有關。

2/6/202354工程燃燒學2、燃燒器（1）基本結構：燃料噴管、配風器和點火器、燃頭四部分；（2）功能：完成燃料和空氣的混合，著火，穩(wěn)定燃燒（3）種類：氣體、液體（重油、柴油、渣油）煤粉、水煤漿燃燒器。

2/6/202355工程燃燒學2/6/202356工程燃燒學2/6/202357工程燃燒學2/6/202358工程燃燒學（4）燃燒器的基本要求種類：氣體、液體（重油、柴油、渣油）煤粉、水煤漿燃燒器。

1）能夠?qū)崿F(xiàn)良好的混合（速差、相交、旋轉(zhuǎn)）對重油、油渣、煤灰、水煤漿尤為重要。2）點火容易，火焰穩(wěn)定（點火環(huán)多頭交叉，穩(wěn)焰罩）3）結構緊湊，重量輕，安裝操作方便2/6/202359工程燃燒學Ⅵ當前工程燃燒學研究的重點1、高效節(jié)能的燃燒方式和裝置——解決能源利用低、循環(huán)流化燃燒方式，高壓旋風燃燒。2、污染低安全性高的燃燒方式——潔凈煤燃燒技術，水煤漿，煤的汽化和液化3、設計各種不同用途的燃燒器——高強度、大功率、超高溫、超低溫、超真空、低熱值燃料4、不同燃料的合理利用——開發(fā)燃燒低熱值、高灰分、高硫、高水分等復雜成分的各種劣質(zhì)燃料和廢棄物5、計算機自動控制技術應用——自動控制、監(jiān)測、事故處理、降低勞動強度、增加安全可靠性。2/6/202360工程燃燒學Ⅶ工程燃燒學的主要內(nèi)容1、燃料——種類、成分、理化性質(zhì)、燃燒特性、測試方法。2、燃燒計算——空氣量、煙氣量、煙氣焓溫表、燃燒溫度3、燃燒反應動力學——燃燒速度、燃燒反應的機理和影響因素，強化燃燒的基本方法。4、預混氣體的燃燒——著火、傳播、穩(wěn)定、穩(wěn)焰方法、特點、組織、燃燒器的種類、結構、特點和應用、設計等。5、氣體射流擴散燃燒——種類、特點、混合方式、層流和湍流射流燃燒的特點，相互之間轉(zhuǎn)換過程、燃燒器的種類、原理、結構、特點和應用場合。2/6/202361工程燃燒學Ⅶ工程燃燒學的主要內(nèi)容6、液體燃料燃燒——種類、過程、霧化機理、因素、方法評估、液滴燃燒、液霧炬的燃燒特點、組織、燃燒器；7、固體燃料燃燒——重要性、煤的燃燒過程、碳粒燃