燃料燃烧

燃料燃烧与器具

一、解释概念：
1、干燥基:是假想无水状态的煤为基准，即以除去全部水分的干燥燃料作为分析基准。
2、收到基：以收到状态的煤为分析基准，也即对进场原煤或炉前应用燃料取样，以他的质量作为100%计算其各组成成分的质量百分数含量。
3、理论空气量：1Kg收到基燃料完全燃烧，而又无过剩氧存在时所需的空气量，成为理论空气量。单位m3/kg。
4、低位发热量：是在高位发热量中扣除全部水蒸气的汽化潜热后的发热量。
5、理论烟气量：燃料燃烧后生成烟气。如供给燃料以理论空气量，燃料又达到完全燃烧，烟气中只含有co2，so2，水蒸气及氮四种气体，这是烟气所具有的体积称为理论烟气量，单位m3/kg。
6、高位发热量：是指1kg燃料完全燃烧后所产生的热量，它包括燃料燃烧时所产生的水蒸气的汽化潜热，也即所有水蒸气全部凝结为水。
7、闪点： 当空气中的蒸汽浓度大到遇到着火点小火焰能使其发生闪火现象时，这时的油温就叫做油的闪点。
8、挥发分：失去水分的干燥基煤样至于绝缘空气的环境中加热至一定温度时，煤中有机质分解而析出的气态物质称为挥发物，其百分数含量即为挥发分。
9、恩氏粘度:是一种粘度，它是以200ml实验燃料油在温度为t摄氏度时，从恩氏粘度计标准容器中流出时间Tt与200ml温度为20度的蒸馏水从同一粘度计标准容器中流出时间T20之比值，用Et表示。
10、理论燃烧温度：是燃料燃烧过程的一个重要指标，他表明某种成分的燃料在某一燃烧条件下所能达到的最高温度。T理=（Q低+Q空+Q燃—-Q分）/（Vn*c严）
11、支链反应: 即参加反应的一个活化中心可以产生两个或更多的活化中心，其反应速度是极快的，以致可以导致爆炸。（燃烧反应属于链锁反应中的支链反应吧）
12、直链反应:链反应的一种，在链传递过程中若一个旧的链载体消失只导致产生一个新的链载体，称为直链反应。
13、着火：使混合物整个容积同时达到某一温度，超过该温度，混合物便自动地、不再需要外界作用而着火达到燃烧状态，这种过程就叫自然着火或着火。
14、点火：在冷混合物中，用一个不大的点热源，在某一局部地方点火，先引起局部着火燃烧，然后也自动的向其他地方传播，最终使整个混合物都达到招火燃烧，这叫做被迫着火或强制着火，简称点火。
15、沸腾炉：燃料在炉室中完全被空气流所“流化”，形成一种类似于液体沸腾状态燃烧的炉子，又名流化床路。
16、层燃炉：燃料被层铺在炉排上进行燃烧的炉子，也叫火床炉。
17、室燃炉：燃料随空气流进入

炉室呈悬浮状燃烧的炉子，又名悬燃炉。

18、有焰燃烧：如果煤气和空气在燃烧装置中不预先进行混合，而是分别将他们送进燃烧室中，并在燃烧室中边混合边燃烧，这时火焰较长，并有鲜明的轮廓，故名有焰燃烧。有焰燃烧属于扩散燃烧。
19、无焰燃烧：如果煤气和空气事先在燃烧装置中混合均匀，则燃烧速度主要取决于着火和燃烧反应速度，没有明显的火焰轮廓，是为无焰燃烧。无焰燃烧属于动力燃烧。
20、半无焰燃烧：如果燃烧之前只有部分空气与煤气混合，则叫办无焰燃烧。
21、动力燃烧：τ混《τ热+τ化 时，燃烧过程进行的速度将主要的不是受混合速度的限制，而是受可燃混合物的加热和化学反应速度的限制。这类燃烧过程叫动力燃烧。
22、扩散燃烧：τ混》τ热+τ化 时，燃烧过程将主要受混合速度的限制，这类燃烧过程叫扩散燃烧。
23、过度燃烧：介于上述二者之间的燃烧过程属于中间燃烧。
标准煤：规定低位发热量为 29310KJ／kg的煤为标准煤
最佳过量空气系数：热损失最小的过量空气系数被称为最佳过量空气系数，绘图时q2、q3和q4曲线叠加时最低点就是所求值。
燃烧反应过渡区：燃烧反应既决定于化学反应动力因素（温度和反应特性）又决定于氧扩散因素影响的区域。
二、填空题：
1、根据挥发分的多少，可将分煤为：泥煤、褐煤、烟煤、无烟煤。
2、煤的工业分析成分为：水分、灰分、挥发分、固定碳。
3、原油的加工方法主要是：分馏法、裂解法。
4、过量空气系数n＞1时，完全燃烧时，烟气的成分为：O2、N2、CO2、SO2、水蒸气。
5、发生自然着火的条件是Q1 > Q2 ，其中Q1是 反应发热的速度、
Q2是 散热速度。
6、根据煤气与空气在燃烧前的混合情况，可将煤气燃烧方法分为三种：有焰燃烧法 、无焰燃烧法、半无焰燃烧法。
1、列举三种油燃烧器： 机械雾化式油燃烧器、 蒸汽雾化油燃烧器、转杯式雾化油燃烧器、空气雾化式油燃烧器。
2、手烧炉的燃烧特点有：双面引火、燃烧具有周期性。
3、根据所含碳氢化合物的种类，可将原油分为：石蜡基原油、烯基原油、中间基原油、芳香基原油。
4、煤的灰熔点与灰分的 组成、及 炉内的气氛(周围介质的性质)有关。
5、过量完全n＞1，不完全燃烧时烟气的成分为：CO、CO2、SO2、N2、水蒸气、CH4 。
6、烟气所分析结果的用途有： 烟气量的计算、 烟气中CO含量的计算、 过量空气系数的计算。
7、根据油雾化方式不同，可将油烧嘴分为： 油压式烧嘴、 转杯式烧嘴、气体介质雾化油烧嘴、喷气式油烧嘴。
8.燃料的可燃质包

括什么？（碳、氢、硫。）
9.液体和固体燃料燃烧生成的烟气中的水蒸汽可能来源
是 理论空气量带入的水蒸气
　，燃料中H的完全燃烧，燃料中水分形成的水蒸气，燃用重油且用蒸汽雾化时带入炉内。
10、烟气中的氮主要来自两个方面，它们分别是（ 空气 ）的氮和（ 燃料 ）中的氮。
11、燃料的活化能越高，即E越大，对燃料的着火越（不利）。
12、其它条件不变，随着压力增加，则化学反应速度（加快）。
13、用灰锥法测定灰熔点时，当锥弯至锥底或萎缩成球时的温度被称为（ 熔化 ）。
14、对于不完全燃烧热损失和（电耗和金属磨耗）之和为最小的煤粉细度称为（经济细度 ）。
三、简答题：
1、链条炉的燃烧持点是什么？改善链条炉燃烧的措施有哪些？
答：特点：单面引火；燃烧过程的区段性
措施：a、分区配风。b、改变炉拱的形状。c、布设介质为空气或蒸汽的二次风。
2.简述化学反应速度与温度、浓度、压力的关系。
W=W(C,T)=K0Cnexp(-E/RT)
3.根据火焰传播理论，提高工程中可燃烧预混气的燃烧速度，可采取哪些措施？
答：使用层流燃烧前沿传播速度UL大的可燃预混气；提高紊流强度；提高混合气体的压力和温度。
4.说明NOX的生成量与哪些困素有关，如何减少其产生量？
答：1).影响因素：
1.火焰中及最高温度区（燃烧带或之后）生成。
2.烟气在燃烧室停留时间
3.火焰中的N2，O2浓度（控制n）
4.燃料中的N
2）减少办法：
1.降低燃料的燃烧温度水平，防止局部高温
2.控制空气消耗系数n
3.缩短烟气在高温区停留时间
4.采用低N燃料
5.低NOx燃烧法：二段燃烧法，烟循环法，沸腾燃烧法
5、烟气分析有什么作用？气体分析方程
（1＋β）RO/2＋（0.605＋β）CO/＋O/2=21有什么作用？
答：根据烟气分析所得结果和燃料的元素分析成分，可以计算出运行锅炉的烟气量、烟气中一氧化碳含量和过量空气系数。
6、收到基换算为干燥基的换算数是什么？ 100/（100-Mar）
7.、简述影响理论燃烧温度的因素。
答：T理=（Q低+Q空+Q燃—-Q分）/（Vn*c严） Q低——燃料发热量，Q空——空气带入的物理热。Q燃——然俩奥带入的物理热，Q分燃烧产物中某些气体在高温下分解反应消耗的热量，c产——燃烧产物的平均比热。
8.、鼓泡床沸腾炉燃烧的优点是什么？
循环硫化床炉燃烧的优点是什么？
鼓泡流化床炉不但结构简单，煤种适应性广，锅炉金属耗量大为下降，而且可以在炉内添加石灰石或白云石一类脱硫装置，大幅降低SO2的含量，又燃烧温度低，燃烧

中NOx生产量少，有利于保护环境。循环流化炉是一种接近于气力输送的炉子，颅内气流速度较高，床内气固两相混合十
分强烈，传热传质良好，能达到均匀的温度和快速燃烧反应。可有效抑制NOx的产生和排放。
9、正常火焰传播速度UL=
根据该式说明影响传播速度的因素。
根据该式说明影响传播速度的因素
1）. 可燃气体组分
组分不同，?0、CP 、?、q、W 都不同。
2）. 可燃气体浓度（空气消耗系数 n ）
浓度过小， q↓；浓度过大，氧气浓度↓，
因而W↓， uL↓
. 氧化剂中O2含量
氧气浓度↑，因而W↑， uL ↑
4）. 预热温度
TO ↑，同时W、 ? ↑， ?0↓ 因此，uL ↑。 5)非绝热体系（有热损失）
　TO ↓ ，同时W、 ? ↓ ， ?0↑ ， 因此，uL ↓
dL—火焰传播临界直径
10、简述碳的燃烧机理。并说明CO和CO2的生成量的变化
碳燃烧反应的三种观点： 1.） 初次生成CO2 ，再还原成CO 2. )初次生成CO ， 再氧化成CO2 3. )*初次同时生成CO2 、CO 实验研究结果，多数认同第三种观点，即同时生成CO2 和CO
（1）1200-1300 oC : 4C + 3O2 = 2CO2 + 2CO （1：1 ）
（2）1600 oC以上: 3C + 2O2 = CO2 + 2CO （1：2 ）
11.简述手烧炉燃烧的周期性。
答：原因：它的间歇加煤煤层厚度随时间变化所引起;概括：前半周空气不足，冒黑烟，后半周空气过剩，排烟热损失大，锅炉效率低。
2、煤粉炉的二次风与链条炉二次风有何不同？
二次风作用不在于补给空气，主要在于加强对烟气的扰动混合
3、煤进入炉膛燃烧到烧完经历那三个阶段？
着火前的准备阶段，燃烧阶段，燃烬阶段。
4、表示灰渣熔融特性的三个温度是什么？
变形温度t1、软化温度t2、熔化温度t3；
4、什么是煤的元素分析和工业分析。
C H O N S灰分 水分；工业分析和元素分析主要采用的分析基准包括：收到基、空气干燥基、干燥基、干燥无灰基

第二章 燃料与燃烧计算
1为什么燃料成分要用收到基、空气干燥基、干燥基、干燥无灰基四种基来表示?一般各用在什么情况下?
固定碳、焦炭和煤的含碳量是不是一回事?为什么?
煤的含碳量是碳在煤中的质量百分数，包括煤中全部碳量。煤在加热后，水分首先析出，随着温度的升高，挥发分渐析出，煤中的一部分碳也要挥发成气体，没有挥发的碳称之为固定碳。换

句话说，固定碳的含量是指工业分析中四种成分，（水分、挥发分、灰分、固定碳）中的碳的含量。工业分析中，水分、挥发分析出
后剩余的部分称为焦炭，焦炭是由固定碳和灰分所组成
4什么叫煤的发热量?如何测定?为什么工程计算中用煤的低位发热量作为计算依据?
煤的发热量是评价燃料质量的重要指标，也是计算燃烧温度和
燃料消耗量的重要依据。
高发热量Qh（MJ/kg）：燃料完全燃烧后燃烧产物冷却到使其中
的水蒸气凝结成0℃的水时放出的热量。
低发热量Ql（MJ/kg）：燃料完全燃烧后燃烧产物冷却到20℃时
放出的热量。
5.燃料燃烧的理论空气量怎样计算?过量空气系数怎样计算?各计算公式的应用条件如何?

6.每公斤燃料完全燃烧时所需理论空气量和生成的理论烟气量，二者哪个数值大?为什么?

7.工业锅炉有哪几种燃烧方式?各种燃烧方式中包括哪些种燃烧设备?
层燃炉/火床炉燃料被层铺在炉排上进行燃烧的炉子。
室燃炉/悬燃炉燃料随空气流进入炉室呈悬浮状燃烧的炉子。
流化床炉/沸腾炉燃料在炉室中被由下而上送入的空气流托起，并上下翻腾而进行燃烧的炉子
2.煤的燃烧过程划分为几个阶段?要使煤完全燃烧所必需的条件是什么?
3.简述链条炉的工作特点;炉拱起何作用?
链条炉炉拱作用：改变自燃料层上升的气流方向，使可燃气体与空气得以良好混合，为可燃气体燃尽创造条件；同时，还有加速新入炉煤着火燃烧的作用。
4.为什么链条炉要分区送风?三种燃烧方式是什么？
煤的燃烧过程分为三个阶段：着火前的热力准备阶段，挥发物与焦炭的燃烧阶段，灰渣形成段/燃尽阶段
6、何谓理论烟气量，它同实际烟气量在成分上有何区别？
答：供给理论空气量燃料完全燃烧时的烟气量称为理论烟气量，与实际烟气量的区别主要是烟气中没有剩余氧气。
7、什么是标准煤，为什么要引出标准煤的概念？
答：低位发热量为7000kcal/kg（29310kj/kg）的煤称为标准煤；引出标准煤的概念主要是便于燃用不同燃料的机组对运行水平进行比较。
8、固定碳和煤的含碳量是否相同？为什么？
不相同，因为固定碳不包含挥发分中的碳
9、何谓烟气露点？它与哪些因素有关？
烟气中硫酸蒸汽凝结时的温度称为烟气露点。影响烟露点的因素有:
烟气中的水蒸气含量
燃料特性
积灰或堵灰
过量空气系数
5. 炉膛出口温度
6、煤中的硫有哪三种存在形式？在燃烧中这三种形式的作用有何不同？
可 燃 硫Sr 有机硫（与C、H、O组成的有机化合物）
硫 黄铁矿硫（FeS2）
硫

酸盐硫Sly（CaSO4、MgSO4、FeSO4等）—属于灰分
试分析煤灰中碱性氧化物和酸性氧化物的数量对灰熔点有何影响？
碱性氧化物↑ 灰熔点↓
酸性氧化物↑ 灰熔点↑
四、画图题（10分）
画出手烧炉燃烧层的分布以及层间气体成分的变化图，并说明还原层为什么一定存在？
　画出链条炉燃烧层结构以及层间气体成分的变化图，并说明分区送风的意义。
2、画出二元自由射流结构示意图，并标明各段名称。
五、计算题（15分）
1.已知某锅炉用煤的煤质分析如下： Car=56.22% Har=3.15%
Sar=4.0% Oar=2.75% Nar=0.88% Mar=7.0% Aar=26.0%
试计算燃烧的理论空气量，n=1.4时的实际空气量。
2、已知某锅炉煤质燃料如下：Car=57.40% Har=0.78% Oar=2.23% Sar=0.89% Nar=0.28% Aar=33.12% Mar=8.00%
试求理论烟气量？

4、已知某锅炉燃煤的空气干燥基组成为： Cad=60.5％，Had=4.20％，Sad＝0.80％， Aad=25.50％，Mad＝2.10％。实验室测得该煤的外在水分Mad,wz=3.50％试计算该煤各成分收到基含量。
Car= Cad×Kar-ad=58.38%； Har= Had×Kar-ad=4.05%
Oar= Oad×Kar-ad=36.28%； Nar= Nad×Kar-ad=0.15%； Sar= Sad×Kar-ad=0.772%；
Aar= Aad×Kar-ad=24.61%； Mar= Mad×1/Kar-ad=5.21%
7、某种煤应用基含碳量为41％。由于受外界条件的影响，其应用基水分由15％减少到10％，应用基灰分由25％增加到35％，试求其水分和灰分变化后的应用基含碳量（要求先推导换算公式，后计算）。
解：


故：〔％〕