【正文】 載； 1000多年前發(fā)明了火藥。 工程 燃燒的研究及發(fā)展 （ 2）燃料的合理利用 School of Energy and Power Engineering 工程 燃燒的研究及發(fā)展 — 工業(yè)鍋爐采用爐拱優(yōu)化設計 ：合理組合使用前 、 后拱 ， 顯著增強爐內氣流的擾動和混合 ， 使燃料及時著火并充分燃盡 ， 顯著提高燃燒效率； — 無焰燃燒和連續(xù)空氣分級燃燒的燃氣輪機技術 ：保證高效 、 穩(wěn)定運行的前提下 ， 有效降低 NOx、 CO和未燃 CxHy的排放 。 燃燒設備運行安全性以及能否長期可靠運行的指標 ， 影響因素主要有爐膛或燃燒室的燃燒熱強度 、 燃燒過程的組織 、 火焰或高溫煙氣的溫度分布 、高溫元件的冷卻保護 、 燃燒室結構設計合理性等 。 工程燃燒設備的基本性能要求 School of Energy and Power Engineering （ 3） 燃燒穩(wěn)定性好 ：反映燃燒過程組織合理性和燃燒設備運行可靠性的指標 。 指標有容積熱強度（單位爐膛容積在單位時間內燃燒燃料所釋放出來的熱量）和面積熱強度（單位爐膛橫截面積在單位時間內燃燒燃料所釋放出來的熱量）。 內燃機中可燃混合氣的形成方法不同 ， 燃燒過程也不同 。 — 推動活塞作往復運動 ， 進而通過曲柄連桿機構帶動曲軸旋轉 ， 將作用在活塞上的燃氣壓力轉變?yōu)檗D矩 ， 通過曲軸向外輸出 。 — 燃氣輪機燃燒室中主要采用 葉片式旋流器作為火焰穩(wěn)定器 ， 有軸向式和徑向式兩種 。 — 火焰筒是實現(xiàn)燃料燃燒和燃氣摻冷的空間 ， 是燃燒室的關鍵部件 。 工程燃燒與燃燒設備 School of Energy and Power Engineering 燃氣輪機的燃燒設備是燃燒室 ， 它 將噴入的燃料與壓縮空氣混合燃燒形成高溫燃氣 ， 通常采用高溫耐熱合金材料制作 。 常用的粉煤噴嘴 ， 按噴口形狀不同 ， 分為圓形和扁形口噴； 按粉煤氣流流動情況 不同 ， 分為直流和渦流兩種類型 ； 按送風方式不同 ， 有單管 、 雙管和多孔式噴嘴之分 ； 與采用爐排的層狀燃燒方式相比 ， 粉煤燃燒具有燃燒溫度高 、 燃燒效率高 、 燃燒過程易于調節(jié)以及火焰輻射能力強等優(yōu)點 。 主要類型有高壓霧化噴嘴 、 低壓空氣霧化噴嘴 、 油壓霧化 (機械霧化 )噴嘴和轉杯式噴嘴等 ， 采用壓縮空氣或蒸汽作為霧化介質的高壓霧化噴嘴又分為內混式和外混式高壓霧化噴嘴 。 工程燃燒與燃燒設備 School of Energy and Power Engineering — 煤氣和空氣在燒嘴外部以擴散方式混合并燃燒的燒嘴稱為外部混合式 (或稱擴散燃燒型 )燒嘴 ， 也稱 有焰燒嘴 ； 燃燒調節(jié)范圍較寬 ， 而且沒有回火的危險 。 — 一般來說 ， 工業(yè)爐窯的爐溫多數(shù)比鍋爐爐溫高 ， 而且爐內溫度分布比較均勻 。 工程燃燒與燃燒設備 School of Energy and Power Engineering — 按照加熱熱源不同 ， 工業(yè)爐窯分為 燃料爐和電加熱爐 。 工程燃燒與燃燒設備 School of Energy and Power Engineering 二 、 工業(yè)爐窯 — 對物料進行加熱的設備 ； — 加熱的目的是改變物料的物理 、 化學和機械性質 ， 使物料便于加工成所需要的產(chǎn)品 ； — 主要用于鋼鐵和有色金屬工業(yè) 、 機械工業(yè) 、 建材陶瓷工業(yè)以及化學工業(yè)等領域中 ， 以完成材料的熔化 、 精煉 、 熱加工 、 熱處理以及燒成 、燒結等工藝過程 ； — 在實際應用中 ， 習慣上 將用于金屬加熱 、 熔化 、 熔煉和熱處理的設備稱為工業(yè)爐 ， 而 將用于水泥 、 玻璃 、 陶瓷等硅酸鹽類材料加熱 、 煅燒 、 熔化 、 燒成 、 燒結的設備稱為爐窯 。 工程燃燒與燃燒設備 School of Energy and Power Engineering （ 3） 采用流化床 (沸騰 )燃燒方式的燃煤鍋爐 ， 又稱為沸騰爐 — 主要燃燒設備有布風 裝 臵 (爐箅 )和爐膛 ； — 布風裝臵的主要作用是均勻地分配空氣 ， 使其沿著爐膛底部截面均勻地進入爐內 ， 以保證煤粒的均勻流化 ； — 由進料口加人爐子沸騰段的煤粒受到氣流的流化作用迅速與沸騰 、燃燒著的燃燒層中的顆?；旌?， 形成沸騰床 ， 并在上下翻滾運動中著火和燃燒 ； — 一部分細粉被上升氣流吹出沸騰段 ， 進入 沸騰段之上的懸浮段 ， 進行懸浮燃燒 。 通過 輻射 、 對流和導熱 三種傳熱方式 ， 將煙氣中的熱量傳遞給鍋內的水 ， 從而產(chǎn)生熱水或蒸汽 。 ⅱ 采用 燃燒爐 ， 利用火焰以及燃燒生成物來產(chǎn)生蒸汽或熱水 （ 蒸汽或熱水鍋爐 ） 推動蒸汽輪機輸出機械功或者用于供暖；或利用火焰及燃燒生成物加熱物料 （ 工業(yè)爐窯 ） ， 以滿足金屬冶煉 、 鍛造加工 、 熱處理以及玻璃 、 陶瓷 、 建材等熔化 、 煅燒 、 燒成 、 燒結 、 干燥等材料加工處理過程的需要 。 通常 采用燃燒器 （ 油燒嘴 ） 將液體燃料破碎成大量粒徑為幾微米至幾百微米的小液滴 ， 使其懸浮于空氣中邊蒸發(fā)邊發(fā)生燃燒 。 燃燒方式及設備： 火床 （ 層狀 ） 燃燒 （ 粒徑為幾十毫米的煤粒在爐排上靜止不動 ， 或者靠機械外力作用移動 ， 燃燒設備主要有固定爐排 、鏈條爐排 、 往復爐排 、 振動爐排等 ） ； 流化 床 （ 沸騰 ） 燃燒 （ 燃煤粒徑為 ） ； 火 室 （ 懸浮 ） 燃燒 （ 煤粉粒徑小于 100微米 ， 燃燒器組織煤粉氣流 ， 噴入爐膛懸浮燃燒 ， 形成類似于氣體燃料燃燒時具有明顯輪廓的火焰 ） 。 工程燃燒與燃燒設備 傳熱過程 燃燒產(chǎn)生 的火焰并非用于照明或者使燃料蒸發(fā) ， 而是用于加熱包括預混的空氣和 CH4在內的氣體介質 。 工程燃燒與燃燒設備 化學反應 在火焰中發(fā)生 ， O2與 CH4之間的反應與蠟燭火焰情況相似 。 由 CH原子團引發(fā)的可見光輻射 工程燃燒與燃燒設備 傳熱過程 ： ⅰ 蠟燭 燃燒時產(chǎn)生的黃色火焰以光輻射形式滿足照明 需要； ⅱ 產(chǎn)生 的高溫以輻射傳熱方式使蠟燭頂部被加熱和液化，進一步使液態(tài)石蠟蒸發(fā)而產(chǎn)生在火焰中進行反應的氣態(tài)燃料組分 。 22 46 2 2 217 35 2 2 22 67 44 4626 18 18C H O C O H OC H C O O H O C O H O? ? ?? ? ?蠟燭燃燒與 O、 OH、 CH HCHO等有關 ， 通過在火焰內部進行精確測量或者簡單觀察 火焰中出現(xiàn)的少量藍色 來證實 。 — 分子擴散： 因分子無規(guī)則熱運動使火焰中氣體組分由濃度較高處傳遞至濃度較低處的現(xiàn)象 。 School of Energy and Power Engineering 工程燃燒與燃燒設備 （ 3） 傳質 現(xiàn)象 ：廣泛存在于燃燒過程中 ， 包括 形成火焰的部分或所有氣體的對流傳質；火焰中某些組分相對于其他組分的分子或湍流擴散 。 燃燒煤炭 、 石油和天然氣等礦物燃料將化學能轉化為熱能 ， 是人類獲取大量熱能 、 機械能和電能的主要途徑 。 能源的概念與分類 School of Energy and Power Engineering 2023年，我國 GDP約占世界的 %，但能源消耗占世界的 %。 School of Energy and Power Engineering 非清潔能源 ：煤炭 、 石油等固體和液體燃料在燃燒時 ， 會產(chǎn)生較大的污染 ， 一般均屬于非清潔能源； 清潔能源 ：太陽能 、 風能 、 水能 、 海洋能 、 地熱能等非燃料能源基本上不產(chǎn)生污染 ， 天然氣 、 液化石油氣等氣體燃料燃燒時產(chǎn)生的污染較小 ， 屬于清潔能源 。 按照在當代人類社會經(jīng)濟生活中的地位 ， 能源分為常規(guī)能源和新能源 。 天然氣是少數(shù)可用作終端能源使用的一次能源 。 —— 《 大英百科全書 》 在各種生產(chǎn)活動中，我們利用熱能、機械能、光能、電能等來作功，可利用來作為這些能量源泉的自然界中的各種載體，稱為能源 。 日常生活 ：在許多地方的住宅、工廠、辦公室、醫(yī)院及其他建筑物均需要采暖，多數(shù)情況下，優(yōu)先的熱源仍是燃料的燃燒。 燃燒的重要性 School of Energy and Power Engineering 工業(yè)生產(chǎn) ；鋼、鐵、有色金屬、玻璃、陶瓷和水泥扥工程材料的生產(chǎn)過程，石油煉制、化肥生產(chǎn)、煉焦生產(chǎn)等加工過程都伴隨有燃燒現(xiàn)象。 —— 《 科學技術百科全書 》 能源是一個包括著所有燃料、流水、陽光和風的術語，人類用適當?shù)霓D換手段便可讓它為自己提供所需的能量 。 能源的概念與分類 School of Energy and Power Engineering 一次能源 （ 自然能源 ） ：從自然界取得的未經(jīng)加工或轉換的能源 ， 如原煤 、原油和天然氣等礦物燃料 ， 樹木 、 農作物 、 草和水生植物等生物質燃料 ，以及太陽能 、 風能 、 水能 、 核能等； 二次能源 ：一次能源經(jīng)過加工或者轉換而得到的電力 、 各種石油產(chǎn)品 、 焦炭 、 煤氣 、 煤液 、 熱水 、 蒸汽等； 終端能源 ：二次能源經(jīng)過輸送和分配 ， 在各種用能設備中使用 。 非再生能源 ：不能重復產(chǎn)生的自然資源，隨著使用不斷減少，短期內不會重復產(chǎn)生，最終將會枯竭，包括 煤炭、石油、天然氣、核燃料等 。 能源的概念與分類 School of Energy and Power Engineering 能源的概念與分類 按照能源的使用對環(huán)境的影響情況 ， 分為清潔能源