燃烧方式及燃烧设备西交大锅炉原理考研复试

1、第5章 燃烧方式及燃烧设备1. 何谓燃烧？燃烧的基本条件有哪些？所谓燃烧是燃料中的可燃物质与氧气发生剧烈的、伴随发光发热的一种化学反应。为了使燃烧过程能持续进行，除了必须有燃料和燃烧所需要的足够数量的氧气外，还必须有：(1)足够高的温度；（2）足够的传质动力，以使需要的氧气能及时到达燃烧区域；（3）足够的时间，以使反应能够完成。2. 何谓化学反应速度？影响化学反应速度的主要因素有哪些？是如何影响的？所谓的化学反应速度是指单位时间内反应物质(或生成物质)浓度的变化。研究表明，浓度、温度和压力以及是否有催化剂等影响化学反应速度。反应物浓度对化学反应速度的影响可用质量作用定律来说明，即温度不变时，化

2、学反应速度与该瞬间各反应物浓度幂的乘积成正比。实验证实，温度对化学反应速度的影响很大。常温下，温度每提高10，反应速度约提高24倍。同时，温度对反应速度的影响也很复杂，既存在某些反应的速度随温度的增加而增加，同时又存在少数反应的速度随温度的增加而减小。燃烧过程中化学反应的速度几乎都随温度的升高而迅速增大。在反应容积不变的情况下，反应系统压力的增高，就意味着反应物浓度增加了，从而使化学反应速度增加。催化剂可以影响化学反应速度，但化学反应中催化剂本身并未改变。催化剂虽然也可以参加化学反应，但在另一个反应中又被还原，所以到反应终了时，它本身的化学性质并未发生变化。所有的催化作用都有一个共同的特点，即

3、催化剂在一定条件下，仅能改变化学反应的速度，而不能改变反应在该条件下可能进行的限度，即不能改变平衡状态，而只能改变达到平衡的时间。从活化能的观点看，催化剂可以改变反应物的活化能。3. 试述着火的机理并分析着火温度的影响因素。着火的反应机理有二：其一是热力着火。可燃混合物由于自身的氧化反应放热或者由于外部热源的加热，使得温度不断升高，导致氧化反应加快，从而聚积更多的热量，最终导致着火。其二是链式着火。可燃物反应过程中存在链载体，当链产生的速度超过其销毁的速度，或者反应本身为支链反应，由于链载体的大量产生，使反应速度迅速增大，同时又产生更多的链载体，最终使反应物着火.着火温度的影响因素有燃料的物理

4、化学性质和系统的热力条件。4. 分析煤粉气流着火的特点。如何强化煤粉气流的着火与燃烧? 煤粉空气混合物经燃烧器以射流方式被喷入炉膛后，通过湍流扩散和回流，卷吸周围的高温烟气，同时受到炉膛四壁及高温火焰的辐射，被迅速加热，当达到一定温度后就开始着火。试验发现，煤粉气流的着火温度要比煤的着火温度高一些。 为了将煤粉气流更快地加热到煤粉颗粒的着火温度，一般并不是将煤粉燃烧所需的全部空气都与煤粉混合来输送煤粉，而只是用其中一部分来输送煤粉。这部分空气称为一次风，其余的空气称为二次风和三次风。5. 阐述炉拱、二次风对链条炉的燃烧和燃尽过程中作用。 炉拱在链条炉中主要起加快新燃料的引燃和促进炉膛内气体混合

5、的作用。炉拱通过强化传热和控制炉内气体流动这两种方式来起作用。炉拱控制气体流动的直接效应是强化混合，间接的效应是强化着火区的传热。二次风的主要作用是扰乱炉内气流，使之自相混合，从而使气体不完全燃烧损失和炉膛内的过量空气系数都得以降低。与炉拱相比，二次风的优点是布置灵活，调节方便，而且炉膛结构也不会因之复杂化。但二次风要消耗一定能量。一般情况下，二次风配合炉拱使用，以取得最佳效果。6. 说明直流燃烧器和旋流燃烧器的工作原理及其优缺点。（1）旋流燃烧器是指总的出口气流为一股绕燃烧器轴线旋转的射流的一类燃烧器。旋转射流通过各种型式的旋流器来产生。气流在出燃烧器之前，在圆管中作螺旋运动，当它一旦离开燃

6、烧器后，如果没有外力的作用，它应当沿螺旋线的切线方向运动，形成辐射状的环状气流。旋转射流具有如下特点： (a) 旋转射流不但具有轴向速度，而且有较大的切向速度，从旋流燃烧器出来的气体质点既有旋转向前的趋势，又有从切向飞出的趋势，因此，气流的初期扰动非常强烈。(b) 射流不断卷吸周围气体，其切向速度的旋转半径不断增大，切向速度衰减得很快，所以射流的后期扰动不够强烈。最大轴向速度也由于卷吸周围气体而衰减得很快，因而使旋转射流的射程比较短。(c) 旋转射流离开出口一段距离后的轴向速度为负值，说明射流有一个回流区。这在燃烧器中能回流高温烟气，帮助煤粉气流着火。因此，旋流燃烧器从两方面卷吸周围高温烟气。

7、一方面从回流区回流高温烟气；另一方面旋转射流也从射流的外边界卷吸周围高温烟气。(d) 旋转射流的扩展角较大。（2）直流燃烧器是由一组矩形或圆形的喷口组成，喷出的一、二次风都是不旋转的直流射流。直流射流的基本特性：从喷口喷出来的直流射流，具有较高的初速，一般其雷诺数Re106，因此燃烧器喷射出来的射流都是湍流射流。射流自喷口喷出后，仅在边界层处有周围气体被卷吸进来。7. 什么是煤粉炉的一、二、三次风？它们的作用是什么？ 携带煤粉送入燃烧器的空气称为一次风，其主要作用是输送煤粉和满足燃烧初期对氧气的需要，一次风数量一般较少。 煤粉气流着火后再送入的空气称为二次风。二次风补充煤粉继续燃烧所需要的空气

8、，并主要起扰动、混合作用。当煤粉制备系统采用中间储仓式热风送粉时，在磨煤机内干燥原煤后排出的乏气，其中含有1015的细小煤粉，可将这股乏气由单独的喷口送入炉膛燃烧，这股乏气称为三次风。8. 什么是着火热？哪些因素会影响它的高低？将燃料加热到着火温度所需的热量称为着火热。着火热随燃料性质(着火温度，燃料水分、灰分、煤粉细度)和运行工况(煤粉气流初温、一次风率和风速)的变化而变化，此外，也与燃烧器结构特性及锅炉负荷等有关。9. 一次风率与一次风温对燃烧过程有何影响？一次风率直接影响到煤粉气流着火的快慢，特别是对燃用低挥发分的煤时，为加快着火，应限制一次风量，使煤粉空气混合物能较快地加热到煤粉气流的

9、着火温度。同样理由，也应采用较低的一次风速，使煤粉着火的稳定性较好。一次风温越高，可以带入越多的热量，有利于煤粉的着火和燃烧。10. 一、二次风速根据什么原则确定？一次风速主要取决于煤粉的着火性能，对直吹式制粉系统或用乏气送粉的中间储仓式制粉系统取下限，热风送粉可取上限。二次风速主要考虑气流的射程，以保证煤粉空气在燃烧后期混合良好并使之完全燃烧。一、二次风速比一般是1.12.3。11. 煤粉炉内的火焰是怎样保持稳定的? 为了提高不投油工况下煤粉气流的着火、燃烧稳定性，已研究开发出多种行之有效的技术。这些技术的共同点都是设法建立稳定的着火热源、增强对煤粉气流的传热能力和降低一次风煤粉气流的着火热

10、。例如，敷设燃烧带来提高燃烧器区域的温度；采用热风送粉系统和较高的热风温度；采用较低的一次风率和一次风速；减小煤粉颗粒细度；控制锅炉最低运行负荷以及采用性能良好的燃烧器；提高风粉混合物中煤粉浓度等。燃烧反应速度与一次风粉气流中煤粉浓度和氧浓度有关。在一定的煤粉细度和空气温度条件下，一定的煤粉浓度范围内，随着煤粉浓度增大，反应速度加快，煤粉气流的着火和燃烧稳定性也变好。 12. 说明各种稳燃技术的基本原理及适用范围。 13. 什么是火焰中心?其位置对锅炉工作有何影响?运行中火焰中心位置可以调节吗? 在锅炉炉膛中，燃料燃烧放热的同时，还进行着热量的传递。由于不同部位处于不同的燃烧阶段，放热强度不一

11、样，致使炉膛各部位的温度也不相同。在炉膛中的最高温度点，称为火焰中心，也称燃烧中心。火焰中心在炉膛中的正确位置，一般应在燃烧器平均高度所在平面的几何中心处。 火焰中心位置会因人为原因及其它因素而发生变化，火焰中心位置的变动，对锅炉传热及锅炉安全工作均有影响。火焰中心位置太低时，可能引起冷灰斗处结渣；火焰中心位置太高，使炉膛出口烟温升高，导致炉膛出口对流受热面结渣及过热器壁温升高；火焰中心在炉膛内偏向某一侧时，会引起该侧炉墙的结渣。锅炉在运行中,火焰中心位置是可以调节的。某些直流燃烧器本身就做成摆动式的,出口角度改变则射流方向也就随之变化,出口倾角上仰或下倾,就可使火焰中心沿炉膛高度方向上升或下

12、降。14. 试述流化床燃烧锅炉的工作原理和主要特点。如图（b）所示，当空气流速较大，床料开始膨胀，料层高度发生变化。气体对固体颗粒产生的作用力与固体颗粒所受的其他外力相平衡，固体颗粒呈现出类似流体的性质。这种当流体以一定的速度向上流过固体颗粒层时，固体颗粒层呈现出类似于流体状态的现象称为流态化现象。如果这时床料内未产生大量的气泡，扰动并不强烈，把这种流化状态称为流动床。流动床在工业上有一定的意义，因为它具有流体的某些特性。具有高传热率、高热强度、燃料适应性极强、能有效地脱硫除硝等系列优点。15. 循环流化床燃烧锅炉为什么会成为目前竟相发展的锅炉型式？它还有哪些问题没有得到很好的解决？循环流化床的特点可归纳如下：(1) 不再有鼓泡流化床那样清晰的界面，固体颗粒充满整个上升段空间； (2) 有强烈的物料返混，颗粒团不断形成和解体，并且向各个方向运动；(3) 颗粒均气体之间的相对速度大，且与床层空隙率和颗粒循环流量有关；(4) 运行流化速度为鼓泡流化床的23倍；(5) 床层压降随流化速度和颗粒的质量流量而变化；(6) 颗粒横向混合良好；(7) 强烈的