燃烧学第一章

让学生掌握能源的多样性与相互转化过程，能源利用中燃烧的重要性，工程燃烧和能源利用中存在的主要问题。了解气、液、固燃料燃烧的组织和过程，了解燃烧设备的一般要求、今后燃烧学研究的重点。Ⅰ教学目的与要求绪论2/6/20231工程燃烧学1、自然界太阳能转化为各种能量形式和发电厂中燃烧化学能转化为电能的原理方法、设备。2、能源利用、工程燃烧较为主要的问题以及解决这些问题的主要方法和途径。3、当前燃烧研究的重点是开发新的排放低污染，适应不同燃料的燃烧设备。

Ⅱ教学重点、难点：2/6/20232工程燃烧学1、主要是在课堂教学中提出问题，引起学生的注意力，进行讨论，达到良好的教学目的。2、对那些不注意课堂纪律的要重点提问，根据回答情况进行记录。Ⅲ教学方法及师生互动设计2/6/20233工程燃烧学1、例举自然界和工程中能量转换的实例3—5个？2、燃烧和燃烧条件？热能利用过程？3、当前我国能源利用及工程燃烧中带来的主要问题？怎样解决这些问题？4、锅炉的基本结构和工作原理？5、燃烧室和燃烧器的基本要求？6、当前工程燃烧的重点，要解决那些问题？

Ⅳ课堂练习、作业2/6/20234工程燃烧学

掌握重要的基本概念（能量转化、燃烧、燃烧设备、燃烧条件）是学习本课程的重要基础，绪论中讲的基本概念很多，要让学生深刻理解这些基本概念，除了列举生活中大量的事例外，还要联系实际，尤其采用多媒体教学，更形象更实际的让学生了解这方面的内容。Ⅴ本次课教学内容小结2/6/20235工程燃烧学工程燃烧概述第一章Ⅰ能源利用能量与相互转化1能源的利用22/6/20236工程燃烧学1、能量：能量的多样性而且有质的差别

多样性：机械能（位能、动能）、电能、化学能、热能（温度）、风能（速度）、光能（强度）、声能、核能、生物质能。

2/6/20237工程燃烧学1、机械能→动能2/6/20238工程燃烧学2/6/20239工程燃烧学2/6/202310工程燃烧学2/6/202311工程燃烧学2/6/202312工程燃烧学2/6/202313工程燃烧学2/6/202314工程燃烧学2/6/202315工程燃烧学2/6/202316工程燃烧学2/6/202317工程燃烧学2/6/202318工程燃烧学2、能量转化过程各种能量在一定条件下可相互转化，而且能量的数量不变——能量守恒与转化定律2/6/202319工程燃烧学2、能量转化过程2/6/202320工程燃烧学核能→太阳能→生物质能（光合作用）矿物质的（煤、油、天然气）的化学能空气密度变化→空气流动→风能水蒸气升高→空气运动→雨落下→高位水流动→水力能加热各种物质（水）→热能半导体光电效应→电能（光电效应）高温高压地壳运动2.1自然界的能量变化过程问题：台风的形成？煤田和油田的形成？2/6/202321工程燃烧学发电厂中，煤、油、天然气的化学能烟气的热能工质的内能工质的动能叶片的动能电能燃烧空气炉内传热在炉内流动喷管冲击叶轮电磁感应发电机电动机发光元件发热元件发声元件电磁感应机械能光能热能声能磁能2.2火力发电厂的能量转化过程2/6/202322工程燃烧学2/6/202323工程燃烧学2/6/202324工程燃烧学

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、天然气、核能二次能源——加工转化而得直接于工农业生活的能源

电能、热能（蒸汽、热水、冷气）、煤气、焦碳、石油制品、酒精、沼气、压缩空气能源——能源是可以直接或经转换提供人类所需的光、热、动力等任一形式能量的载能体资源

可再生能源：水能、太阳能、风能、生物质能、地热2/6/202325工程燃烧学能源的利用

——将一次能源二次能源转化为生产生活直接所需要能源得过程。热能的利用——燃料得化学能（煤、石油、天然气）燃烧在炉内、燃烧器中高温烟气的热能

蒸汽（在能源利用中有极其重要的地位）

蒸汽生产（蒸煮、加热、干燥、漂洗、反应、保温）采暖通风、制冷、生活用气。

动能—机械能---电能空气2/6/202326工程燃烧学Ⅱ工程燃烧及其存在的主要问题燃烧——是一种复杂的物理化学工程，其本质是燃料与氧化剂发生剧烈发光发热反应。燃烧条件——①有足够的温度（达到着火温度），②有足够的空气和良好的混合，③有足够的时间和空间，④及时输入和排出燃烧产物。燃料的燃烧过程：1、气体燃料燃烧——输送→混合→加热→着火→传播→稳定燃烧2、液体燃料燃烧——输送→加热→雾化→蒸发→扩散混合→着火燃烧3、固体燃料燃烧——扩散→吸附→反应→解吸→扩散2/6/202327工程燃烧学1、可利用矿物质的燃料资源有限——（煤300年，油30年，天燃气50年）存在能源危机。主要存在的问题和解决方法：

解决方法有：大力开发新的可再生能源（太阳能，风能，生物质能，水能，地热能）大力提倡节能，降低能耗，提高利用率。2、能源利用率低（仅为发达国家的1/2----1/3）以煤为主，燃烧技术落后，各种能量转化和传递的热工设备落后。

解决方法有：开发各种高效清洁的燃烧技术，开发高效的各种热工传质设备（锅炉、冷机、换热器）。2/6/202328工程燃烧学3、生产的大量污染：

解决方法有：控制总量排放（总量保持不变）、达标排放、采用高效的脱硫、脱硝和除尘设备。

4、存在各种安全隐患：①气体燃料开采，输送，储运过程——引起大火和灾难的后果、中毒；②煤的开采过程中发生瓦斯爆炸，透水等恶性事故。①CO2排放，产生温室效应，使地球气候变暖；②SO2排放——酸雨，腐蚀金属和硅酸盐建材，危害动植物的生长和人类的健康；③NOx和各种粉尘——恶化环境，危害人类的健康。解决方法：加强安全教育、提高防范意识，提高安全技术措施，定期检查和集中大检查2/6/202329工程燃烧学Ⅲ工程燃烧的组织及利用过程燃料准备

加压空气风机、空预器燃烧器

燃烧室

加热各种物料（金属、建材、矿物质）

直接利用加热工质；蒸汽→汽轮机做功→排放工艺过程（反应加热）→排放；生活、采暖、制冷。煤的输送、破碎、分离，输入混合的油加压加热雾化，气体燃料加压、加热、净化

高温烟气2/6/202330工程燃烧学Ⅲ工程燃烧的组织及利用过程2/6/202331工程燃烧学2/6/202332工程燃烧学Ⅳ内燃机和燃烧炉内燃机1燃烧炉22/6/202333工程燃烧学结构：活塞、汽缸、进气、进油、排气装置1.活塞式内燃机特点和应用：结构简单、功率小、转换过程快、广泛应用于各种交通运输机械（汽车、火车、轮船）工作原理：进气喷油、压缩混合、爆炸做功、排气四个过程2/6/202334工程燃烧学2/6/202335工程燃烧学2/6/202336工程燃烧学2/6/202337工程燃烧学2.叶轮式汽轮机组结构：压缩机、燃烧室、叶轮机原理：压缩空气和燃料燃烧后的高温高压气体进入叶轮机械产生推动力。特点：单位功率体积小、起动快、用于飞机和调峰电站。2/6/202338工程燃烧学2/6/202339工程燃烧学2/6/202340工程燃烧学2/6/202341工程燃烧学2/6/202342工程燃烧学

三大部件三个工作过程三大辅助系统

3.工业锅炉2/6/202343工程燃烧学三大结构：炉：煤斗、煤闸、炉排、炉墙、炉拱、给风装置、出渣板等锅：锅筒、集箱、下降管、上升管、导汽管、过热器、省煤器安全附件：水位计、安全阀、压力表、报警器、主汽阀、排污阀、止回阀等三个工作过程：①燃料的燃烧过程②向水、汽的传热过程③水的加热、汽化、过热过程三大辅助系统：①燃料的加工和输送系统②送引风系统③水的净化、软化、除氧和加压系统

2/6/202344工程燃烧学2/6/202345工程燃烧学2/6/202346工程燃烧学2/6/202347工程燃烧学2/6/202348工程燃烧学（1）工业炉：加热金属或矿物质进行物理化学变化、锻造、热处理、铸造、冶炼高炉。（2）工业窑：加热各种硅酸盐材料物化过程、硅瓦窑、石灰窑、水泥窑、玻璃陶瓷窑4.工业炉窑2/6/202349工程燃烧学民用炉灶——燃气灶、燃气热水器、燃气取暖器、煤油炉、汽化灯等5.民用炉灶2/6/202350工程燃烧学民用炉灶——燃气灶、燃气热水器、燃气取暖器、煤油炉、汽化灯等2/6/202351工程燃烧学Ⅴ燃烧装置的基本要求1、燃烧室的基本要求：功能：高效快速完全环保地完成燃料的燃烧过程。2/6/202352工程燃烧学2/6/202353工程燃烧学1、燃烧室的基本要求：①燃烧效率高——完全燃烧程度，取决于燃料、燃烧方式、燃烧过程组织管理。②燃烧强度大——单位时间、空间、面积上的燃烧量，使燃烧空间小、耗材少。③燃烧稳定性好——火焰正常着火、传播、稳定燃烧，不产生脱火、回火、超温、冲墙等。④燃烧污染少——不产生SO2、NOx粉尘和碳黑，与燃料种类、燃烧方式、末部烟气处理有关。

2/6/202354工程燃烧学2、燃烧器（1）基本结构：燃料喷管、配风器和点火器、燃头四部分；（2）功能：完成燃料和空气的混合，着火，稳定燃烧（3）种类：气体、液体（重油、柴油、渣油）煤粉、水煤浆燃烧器。

2/6/202355工程燃烧学2/6/202356工程燃烧学2/6/202357工程燃烧学2/6/202358工程燃烧学（4）燃烧器的基本要求种类：气体、液体（重油、柴油、渣油）煤粉、水煤浆燃烧器。

1）能够实现良好的混合（速差、相交、旋转）对重油、油渣、煤灰、水煤浆尤为重要。2）点火容易，火焰稳定（点火环多头交叉，稳焰罩）3）结构紧凑，重量轻，安装操作方便2/6/202359工程燃烧学Ⅵ当前工程燃烧学研究的重点1、高效节能的燃烧方式和装置——解决能源利用低、循环流化燃烧方式，高压旋风燃烧。2、污染低安全性高的燃烧方式——洁净煤燃烧技术，水煤浆，煤的汽化和液化3、设计各种不同用途的燃烧器——高强度、大功率、超高温、超低温、超真空、低热值燃料4、不同燃料的合理利用——开发燃烧低热值、高灰分、高硫、高水分等复杂成分的各种劣质燃料和废弃物5、计算机自动控制技术应用——自动控制、监测、事故处理、降低劳动强度、增加安全可靠性。2/6/202360工程燃烧学Ⅶ工程燃烧学的主要内容1、燃料——种类、成分、理化性质、燃烧特性、测试方法。2、燃烧计算——空气量、烟气量、烟气焓温表、燃烧温度3、燃烧反应动力学——燃烧速度、燃烧反应的机理和影响因素，强化燃烧的基本方法。4、预混气体的燃烧——着火、传播、稳定、稳焰方法、特点、组织、燃烧器的种类、结构、特点和应用、设计等。5、气体射流扩散燃烧——种类、特点、混合方式、层流和湍流射流燃烧的特点，相互之间转换过程、燃烧器的种类、原理、结构、特点和应用场合。2/6/202361工程燃烧学Ⅶ工程燃烧学的主要内容6、液体燃料燃烧——种类、过程、雾化机理、因素、方法评估、液滴燃烧、液雾炬的燃烧特点、组织、燃烧器；7、固体燃料燃烧——重要性、煤的燃烧过程、碳粒燃