燃燒學二、簡答題1、影響燃燒化學反應速度的因素有哪些？1）反應活化能2）反應物的濃度3）溫度2、煤粒的燃燒過程主要包括哪幾個步驟？煤的加熱和干燥析出揮發分和形成焦炭揮發分和焦炭的著火燃燒灰渣的生成3、為什么碳的燃燒會處于不同的區域，其決定的因素是什么？氧向反應表面的擴散隨溫度的變化比較緩和（ad∝T0.5），而溫度對化學反應速度的影響卻強烈的多（k∝e-E/RT）。因此，按照氧向反應表面的輸送速度以及它在表面反應的消耗速度（即化學反應速度）兩者隨溫度的變化情況，可以明顯的區分出煤的燃燒有三個截然不同的區域。（1）動力燃燒區：燃燒速度主要取決于化學反應動力因素（溫度和燃料的反應速度）（2）擴散燃燒區：燃燒速度取決于氧氣向炭粒表面的擴散速度。（3）過度燃燒區：介于動力區和燃燒區之間，提高溫度和提高擴散速度都可以提高燃燒速度。若擴散速度不變，只提高溫度，燃燒過程向擴散區轉化；若溫度不變，只提高擴散速度，燃燒過程向動力區轉化。4、旋流射流有和特點？ 旋流射流具有較大的噴射擴張角，使得射程較短，可在較窄的爐膛深度中完成燃燒過程，而且在強旋轉射流內部形成一個回流區。因此，旋轉射流不但可以從射流外側卷吸高溫介質，還能從內回流區中卷吸高溫介質，故它具有較強的抽氣能力，可使大量的高溫煙氣回流至火焰根部，保證燃料及時順利地著火和穩定燃燒。說明降低鍋爐NOx排放的措施及空氣分級燃燒低NOx燃燒原理措施：爐內燃燒法控制NOX技術低過量空氣系數運行降低燃燒器區域局部火焰峰值溫度空氣分級燃燒技術濃淡燃燒技術爐內燃燒分級再燃及NOX還原技術控制NOx排風的爐內燃燒法在應用中存在的問題與對策煙氣脫氮控制NOx技術干法煙氣脫氮技術濕法煙氣脫氮技術空氣分級燃燒原理：通過改進燃燒器的設計和爐膛配風設計，合理的分配并適時地送入燃燒個階段所需空氣，在維持總體過量空氣系數較低的基礎上，在主燃燒區域進一步造成局部缺氧燃燒的富燃燒區，創造抑制NOx生成和有利于NOx還原的氣氛；在主燃燒區后的燃盡區創造富氧燃燒區，以確保燃料的燃盡；富燃燒區的燃料在缺氧條件下燃燒，燃燒速度及溫度均降低，使NOx生成量降低；在燃盡區未燃盡的燃料在富氧條件下繼續燃燒，直至燃盡；部分殘留氮在富氧氣氛中氧化為NOx，但是該區域火焰溫度低，NOx生成量有限。分級燃燒后，從總體來看，NOx排放量降低。敘述垃圾在層燃爐內燃燒過程。固定爐排：垃圾經爐排上方投入后經人工扒平，使其均勻平鋪在爐排上，爐排下部的灰坑兼做通風室。為了是垃圾焚燒完全，在焚燒過程中需要對垃圾層進行翻動，促進攪拌與混合，減少融融結塊。燃盡的爐渣落入爐排下面的灰坑，由人工扒出。機械爐排：垃圾由填料設備送入焚燒爐后，在機械爐排往復運動的作用下，被逐步導向爐排上并隨之向前移動。垃圾在由爐排下方送入的一次風和爐排運動的機械力共同推動和翻滾下，在向前移動過程中水分不斷蒸發，直到完全干燥并開始點燃和燃燒。垃圾燃盡后形成的灰渣由爐排尾部落入灰斗。燃燒設備的基本性能要求（p11）燃燒熱強度高燃燒熱效率高燃燒熱穩定性好安全性好，使用壽命長燃燒產物的污染排放低管理維護方便循環流化床鍋爐的優點(1)燃料適應性廣(2)燃燒效率高(3)高效脫硫、氮氧化物(NOX)排放低(4)燃燒強度高(5)負荷調節范圍大，負荷調節快(6)易于實現灰渣綜合利用(7)燃料預處理系統簡單9、何為煤的高位發熱量、低位發熱量？工程計算中為何采用燃料的低位發熱量？ 高位發熱量是指單位質量煤完全燃燒時放出的全部熱量，包括煙氣中水蒸汽已凝結成水所放出的汽化潛熱。從煤的高位發熱量中扣除煙氣中水蒸汽的汽化潛熱后所得的熱量，稱煤的低位發熱量。工程燃燒設備所產生的煙氣由煙囪排出時，一般均具有相當高的溫度，煙氣中的水蒸氣尚未冷凝而直接排出，水蒸氣的汽化熱未被利用，因而工程計算中采用燃料的低位發熱量。10、簡述鏈鎖自燃理論及三界限存在的原因？（P139）鏈鎖自然理論：是反映加速并不一定要靠熱量積累，也可以通過鏈鎖分枝反應而迅速增值活化中心，來促使反應不斷加速直至爆燃著火。在較低壓力下，由于氣體很稀薄，分子向四周擴散速度很高。當壓力低于某一數值時，可能達到鏈的中斷速度等于分枝速度的臨界條件，出現了鏈鎖自燃的低界限。反之，如果提高容器內預混氣體的壓力，則由于分子濃度增大，減少了活化中心與器壁的碰撞機會，則此時鏈鎖中斷主要發生于氣相內部的活化中心互相碰撞中。因此，隨著壓力的增大，這種機會越來越多，鏈的中斷速度也越來越大，因而當壓力增大到某一數值時，又可能遇到鏈的分枝速度與中斷速度相等的臨界情況，這時就出現了鏈鎖自燃的高界限。越過鏈鎖自燃的高界限之后，若繼續提高壓力，則會出現第三個爆燃界限。因為壓力增高，反應放熱越來越顯著，反應方熱量大于散熱量，使熱量積累而引起反應自動加速占支配低位，所引發的爆燃為熱自燃。11、層流火焰傳播速度的影響因素以及增強其傳播速度的方式？因素：1）可燃氣體混合物性質2）燃料分子結構3）混合氣中過量空氣系數4）可燃混合氣壓力5）可燃混合氣初始溫度T06增強傳播速度方式：增大熱擴散系數、提高燃燒溫度、提高化學反應速度。12、用容積燃燒理論簡要分析大尺度強湍流？（P154） 湍流對燃燒的影響以為微擴散為主，由于這種擴散如此迅速，以致不可能維持層流火焰結構，已經不存在將為燃可燃物與已燃可燃物分開的火焰面；每個湍動的氣團內，溫度和濃度是均勻的，但不同氣團溫度和濃度是不同的；在整個微團內存在著快慢不同的燃燒反應。達到著火的微團整體燃燒，未達到著火條件的微團在脈動中被加熱并達到著火燃燒；火焰不是連續的薄層，但到處都有；各氣團間互相滲透混合，不時形成新的微團，進行著不同程度的容積化學反應。13、分析燃燒過程中抑制NOx生成的因素，并提出相應的抑制手段？因素：溫度：燃燒過程中，溫度越高，生成的NOx量越大過?？諝庀禂担害?1.1～1.2范圍內，NOx的生成量最大，偏離這個范圍NOx的生成量明顯減少燃煤性質：燃煤中的含N量越高，燃燒過程中轉化為NOx也就越多抑制手段：主要有空氣分級燃燒，燃料分級燃燒，濃淡偏差燃燒，低氧燃燒和煙氣再循環等14、以碳粒的燃燒為例，分析考慮二次反應情況下，燃燒反應過程在不同情況下分別由哪些因素控制，處于什么控制區，其特征如何？T<1000oC，動力控制區燃燒。燃燒反應的溫度不高，化學反應阻力此時遠遠大于擴散阻力。由于化學反應速度很慢，擴散至燃料表面的O2量遠遠超過燃燒所需的O2量，影響燃燒速度的決定因素是化學條件，即燃料性質、溫度等，而與O2的擴散速度關系不大。T>1400oC，擴散控制區燃燒。燃燒反應溫度較高，擴散阻力此時遠遠大于化學反應阻力。由于化學反應速度常數k隨著溫度的升高而急劇增大，致使化學反應所消耗的O2量遠遠超過擴散至燃料表面的O2量。影響燃燒速度的決定因素是物理條件，即O2的擴散速度，而與燃料性質和溫度關系不大。1000oC<T<1400oC，過渡燃燒。化學反應速度此時與O2的擴散速度相近，燃燒速度既取決于物理條件，又取決于化學條件，提高溫度和擴散速度均可使燃燒速度增大。15、隨著過量空氣系數從0增加到大于1，火焰結構和特點如何變化？當α較小時，內焰的下部呈深藍色，其頂部為黃色，而外焰則為暗紅色。隨著α的增大，內焰的黃焰尖逐漸消失，其顏色逐漸變淡，高度縮短，外焰越來越不清晰。當α大于1時，外焰完全消失，內焰高度有所增加。當0＜α＜1時，預混氣體為半預混燃燒；如果α≥1，為全預混燃燒。其中內焰為預混火焰，外焰為擴散火焰。16、煤的工業分析包括哪些內容？1、煤的水分2、煤的灰分3、煤的揮發分4、煤的固定碳5、煤的硫分6、煤的發熱量三、計算題一臺煤粉鍋爐，燃用的煤Aar=26.3%，Q=22000KJ/kg。忽略煙道灰份額，飛灰份額a=0.85，飛灰含碳量C=4.2%，爐渣含碳量C=3.6%，碳發熱量33700KJ/kg，求固體不完全燃燒損失q4。P94某種煤收到基含碳量為41%。由于受外界條件的影響，其收到基水分由15%減少到10%，試求其到收到基含碳量。P22已知煙煤的成份如下（%），在空氣中進行燃燒。（忽略空氣中的水蒸氣含量）CdafHdafOdafNdafSdafAdWar83.215.875.021.948.684.01）擬采用過量空氣系數α為1.20的空氣進行燃燒，求完全燃燒時空氣的消耗量Vk（m3/kg）？和煙氣生成量Vy（m3/kg）？P792）已知煙氣中成分的氣體分析方程為：（1+β）RO2+（0.605+β）CO+O2-0.185H2-（0.58-β）CH4=21驗證煙氣分析的精確性，并求該工況組織下的實際過量空氣系數為多少？P91已知過量空氣系數公式如下：分析題同一煤質，由于氣候等原因發生了水分和灰分含量的變化，分析變化后，煤質低位發熱量的變化。p25當水分含量增加的時候，因為水分不僅占有一定的質量份額而且還要吸收汽化熱，所以煤質的低位發熱量減小了；反之水分含量降低的時候，相對來說煤質的低位發熱量增大了；而當灰分增加的時候，因為灰分占據一定的質量份額，故煤燃燒的總熱值降低，因水分不變，則相應的煤質低位發熱量也降低了；反之灰分含量降低，則煤質的低位發熱量增大。某一可燃混合物在一絕熱燃燒室中燃燒，通過發熱和散熱曲線的關系，分析改變初始溫度條件下，燃燒室中著火和熄火等五個狀態的變化過程和臨界條件（用圖輔助說明）；分析燃燒室中預混燃燒要提高穩定燃燒溫度和完全程度可能采取的措施？答：改變初始溫度的情況下，發熱和散熱曲線如圖所示，得到一組平行的散熱曲線。Q2```與Q1相切于點2，并相交于點3；Q2``與Q1相交于點5并相切于點4。點1和點5表示的是低溫穩定點；點2是一個不穩定點，只要稍微增加系統溫度，反應熱就會大于散熱，反應自動加速轉變為燃燒狀態（3點），2點對應的溫度即為著火溫度；點4表示一個高溫不穩定點，當過程稍向右移，即Q1>Q2``，系統反應便自動加速進行，當過程稍向左移，即有Q1<Q2``,系統便冷卻降到低溫穩定點5，且4點對應的溫度為熄火溫度。Q2```即為臨界條件。措施：畫出CO與空氣同心射流擴散燃燒的射流火焰結構圖形，分別標出四個區域；以圖的形式描述沿CO擴散層流火焰長度燃燒核心錐處、火焰面最寬處、軸線上燃料濃度大于零的三個截面上沿徑向的分布，可燃物、N2、O2、燃燒產物濃度沿徑向的分布情況；并簡單說明；圖在P159四個區域：中心的純燃料區、外圍的純空氣區、火焰面外側的燃燒產物和空氣的混合區、火焰面內側的燃燒產物和燃料的混合區在α=1處為火焰面，在火焰面上燃料和空氣完全反應，兩者濃度皆為零，而燃燒產物濃度最大，并向兩側擴散。繪圖說明什么是著火溫度和熄火溫度？為什么熄火溫度總是比著火溫度高？如圖所示，放熱曲線Q1是一條指數曲線，散熱曲線Q2接近于直線。當Tb=Tb1（很低）時，散熱線Q2'與Q1交點1為穩定平衡點，煤粉處于低溫緩慢氧化狀態。當Tb=Tb2時，散熱線Q2"與Q1交點2為不穩定平衡點，只要稍增加系統的溫度，Q1>Q2，反應將自動加速過