项目五 任务一 燃料燃烧原理

锅炉设备及运行安徽电气工程职业技术学院

燃烧概念燃烧速度燃烧区域迅速完全燃烧CONTANTS任务一燃料燃烧原理

1、燃烧定义

燃料中的可燃物质与空气中的氧之间进行的发热与发光的高速化学反应。2、分类均相燃烧：燃料与氧化剂是同一相态。多相燃烧：燃料与氧化剂不是同一相态，如煤粉的燃烧。一、燃烧概念

◊燃料中的可燃成分在燃烧后全部生成不能再进行氧化的燃烧产物，叫做完全燃烧。

◊燃料中的可燃成分在燃烧过程中，有一部分没有参与燃烧，或虽已进行燃烧但生成的燃烧产物中，还存在可燃气体，叫做不完全燃烧。CO2、H2O、SO2不完全燃烧完全燃烧CO、H2、CH4或炭粒

2、燃烧程度

单位时间内烧掉的燃料量，称为燃烧速度。煤粉的燃烧速度关键是炭粒的燃烧速度。

二、燃烧速度

O2第一步：O2必须通过扩散到达碳的表面，并被碳表面吸附第二步：在碳表面上进行碳—氧反应，并生成反应产物第三步：反应产物从碳的表面上脱离（解吸），并从碳表面向外扩散开去碳球1、碳氧燃烧异相反应步骤：2、燃烧速度：

►化学反应速度►氧的扩散速度

燃烧速度3、化学反应速度

（1）化学反应速度影响因素

反应物的浓度

压力

温度

1）浓度对化学反应速度的影响反应物浓度↑→单位容积内反应物分子数↑→分子间碰撞的机会和次数↑→化学反应速度↑对于锅炉炉膛中煤粒的反应：化学反应是在炭粒表面进行的，而炭粒的浓度不发生变化，炉膛中煤粉的多相反应速度快慢取决于单位时间内炭粒单位表面上氧浓度的变化。我不变2）压力对化学反应速度的影响反应物压力↑→单位容积内分子数↑→分子间碰撞的机会↑→化学反应速度↑

提高炉膛压力，有利于化学反应的进行。但考虑到锅炉及设备运行的安全性，仍然采用微负压燃烧。3）温度对化学反应速度的影响

活化能：为使化学反应得以进行，分子活化所需的最低能量称为活化能。

活化分子：能量达到或超过活化能的分子称为活化分子。

CO2CO2发生反应不发生反应3）温度对化学反应速度的影响在相同条件下，不同燃料的焦炭的燃烧反应其活化能是不同的。

褐煤92-105MJ/kmol烟煤117-134MJ/kmol贫煤、无烟煤140-147MJ/kmol4、氧的扩散速度（1）定义氧扩散过程的快慢用氧的扩散速度wks来反映。扩散速度表示单位时间向炭粒单位表面输送的氧量，即炭粒单位表面上的供氧速度。

O2O2O2（2）氧的扩散速度影响因素

1）氧浓度

2）炭粒直径3）气流与炭粒的相对速度

1）氧浓度氧浓度越大，周围介质中的氧向炭粒表面扩散越快。

2）炭粒直径

炭粒直径↓→单位质量炭粒的表面积↑→与氧的反应面积↑3）气流与炭粒的相对速度气流与炭粒的相对速度↑→扰动↑→氧向炭粒表面的供应速度↑，燃烧产物离开炭粒表面扩散出去的速度↑→氧的扩散速度↑

按照化学反应条件和扩散混合条件对燃烧速度影响的不同，可将燃烧分为三类。►动力燃烧区►扩散燃烧区►过渡燃烧区

三、燃烧区域

1.动力燃烧区动力燃烧区：当温度较低时（低于1000℃），炭粒表面的化学反应速度较慢，氧的供应速度远远大于化学反应的耗氧速度，这种燃烧工况称为处于动力燃烧区。燃烧速度主要决定于化学反应速度。★动力燃烧区强化燃烧措施：

改善化学反应条件，如提高炉温。

2.扩散燃烧区扩散燃烧区：当温度很高时（高于1400℃），炭粒表面的化学反应速度很快，耗氧速度远远超过氧的供应速度，炭粒表面的氧浓度实际为零，这种燃烧工况称为处于扩散燃烧区。

氧的扩散速度成为制约燃烧速度的主要因素。★扩散燃烧区强化燃烧措施：改善扩散混合条件，加大气流与炭粒的相对速度，或减小炭粒直径。3.过渡燃烧区当炉内化学反应速度与氧的扩散速度相近时，此时燃烧速度既与炉温有关，又与氧对燃料的扩散、混合有关。这种燃烧工况称为处于过渡燃烧区。

★过渡燃烧区强化燃烧措施：

1）改善化学反应条件，如提高炉温；

2）改善