【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(shè)計(jì) ：合理組合使用前 、 后拱 ， 顯著增強(qiáng)爐內(nèi)氣流的擾動(dòng)和混合 ， 使燃料及時(shí)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(jí)燃燒的燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù) ：保證高效 、 穩(wěn)定運(yùn)行的前提下 ， 有效降低 NOx、 CO和未燃 CxHy的排放 。 燃燒設(shè)備運(yùn)行安全性以及能否長(zhǎng)期可靠運(yùn)行的指標(biāo) ， 影響因素主要有爐膛或燃燒室的燃燒熱強(qiáng)度 、 燃燒過程的組織 、 火焰或高溫?zé)煔獾臏囟确植?、高溫元件的冷卻保護(hù) 、 燃燒室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性等 。 工程燃燒設(shè)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(shè)備運(yùn)行可靠性的指標(biāo) 。 指標(biāo)有容積熱強(qiáng)度（單位爐膛容積在單位時(shí)間內(nèi)燃燒燃料所釋放出來的熱量）和面積熱強(qiáng)度（單位爐膛橫截面積在單位時(shí)間內(nèi)燃燒燃料所釋放出來的熱量）。 內(nèi)燃機(jī)中可燃混合氣的形成方法不同 ， 燃燒過程也不同 。 — 推動(dòng)活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng) ， 進(jìn)而通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn) ， 將作用在活塞上的燃?xì)鈮毫D(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)矩 ， 通過曲軸向外輸出 。 — 燃?xì)廨啓C(jī)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(shí)現(xiàn)燃料燃燒和燃?xì)鈸嚼涞目臻g ， 是燃燒室的關(guān)鍵部件 。 工程燃燒與燃燒設(shè)備 School of Energy and Power Engineering 燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒設(shè)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?xì)?， 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(dòng)情況 不同 ， 分為直流和渦流兩種類型 ； 按送風(fēng)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(diào)節(jié)以及火焰輻射能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn) 。 主要類型有高壓霧化噴嘴 、 低壓空氣霧化噴嘴 、 油壓霧化 (機(jī)械霧化 )噴嘴和轉(zhuǎn)杯式噴嘴等 ， 采用壓縮空氣或蒸汽作為霧化介質(zhì)的高壓霧化噴嘴又分為內(nèi)混式和外混式高壓霧化噴嘴 。 工程燃燒與燃燒設(shè)備 School of Energy and Power Engineering — 煤氣和空氣在燒嘴外部以擴(kuò)散方式混合并燃燒的燒嘴稱為外部混合式 (或稱擴(kuò)散燃燒型 )燒嘴 ， 也稱 有焰燒嘴 ； 燃燒調(diào)節(jié)范圍較寬 ， 而且沒有回火的危險(xiǎn) 。 — 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(nèi)溫度分布比較均勻 。 工程燃燒與燃燒設(shè)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(shè)備 School of Energy and Power Engineering 二 、 工業(yè)爐窯 — 對(duì)物料進(jìn)行加熱的設(shè)備 ； — 加熱的目的是改變物料的物理 、 化學(xué)和機(jī)械性質(zhì) ， 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(jī)械工業(yè) 、 建材陶瓷工業(yè)以及化學(xué)工業(yè)等領(lǐng)域中 ， 以完成材料的熔化 、 精煉 、 熱加工 、 熱處理以及燒成 、燒結(jié)等工藝過程 ； — 在實(shí)際應(yīng)用中 ， 習(xí)慣上 將用于金屬加熱 、 熔化 、 熔煉和熱處理的設(shè)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(jié)的設(shè)備稱為爐窯 。 工程燃燒與燃燒設(shè)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(shè)備有布風(fēng) 裝 臵 (爐箅 )和爐膛 ； — 布風(fēng)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(jìn)入爐內(nèi) ， 以保證煤粒的均勻流化 ； — 由進(jìn)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(yùn)動(dòng)中著火和燃燒 ； — 一部分細(xì)粉被上升氣流吹出沸騰段 ， 進(jìn)入 沸騰段之上的懸浮段 ， 進(jìn)行懸浮燃燒 。 通過 輻射 、 對(duì)流和導(dǎo)熱 三種傳熱方式 ， 將煙氣中的熱量傳遞給鍋內(nèi)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(dòng)蒸汽輪機(jī)輸出機(jī)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(jié) 、 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(shè)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(dòng) ， 或者靠機(jī)械外力作用移動(dòng) ， 燃燒設(shè)備主要有固定爐排 、鏈條爐排 、 往復(fù)爐排 、 振動(dòng)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(shí)具有明顯輪廓的火焰 ） 。 工程燃燒與燃燒設(shè)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(yù)混的空氣和 CH4在內(nèi)的氣體介質(zhì) 。 工程燃燒與燃燒設(shè)備 化學(xué)反應(yīng) 在火焰中發(fā)生 ， O2與 CH4之間的反應(yīng)與蠟燭火焰情況相似 。 由 CH原子團(tuán)引發(fā)的可見光輻射 工程燃燒與燃燒設(shè)備 傳熱過程 ： ⅰ 蠟燭 燃燒時(shí)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(jìn)一步使液態(tài)石蠟蒸發(fā)而產(chǎn)生在火焰中進(jìn)行反應(yīng)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(guān) ， 通過在火焰內(nèi)部進(jìn)行精確測(cè)量或者簡(jiǎn)單觀察 火焰中出現(xiàn)的少量藍(lán)色 來證實(shí) 。 — 分子擴(kuò)散： 因分子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)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(shè)備 （ 3） 傳質(zhì) 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(duì)流傳質(zhì)；火焰中某些組分相對(duì)于其他組分的分子或湍流擴(kuò)散 。 燃燒煤炭 、 石油和天然氣等礦物燃料將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能 ， 是人類獲取大量熱能 、 機(jī)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(guó) 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(shí) ， 會(huì)產(chǎn)生較大的污染 ， 一般均屬于非清潔能源； 清潔能源 ：太陽(yáng)能 、 風(fēng)能 、 水能 、 海洋能 、 地?zé)崮艿确侨剂夏茉椿旧喜划a(chǎn)生污染 ， 天然氣 、 液化石油氣等氣體燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的污染較小 ， 屬于清潔能源 。 按照在當(dāng)代人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(dòng)中，我們利用熱能、機(jī)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(xué)技術(shù)百科全書 》 能源是一個(gè)包括著所有燃料、流水、陽(yáng)光和風(fēng)的術(shù)語(yǔ)，人類用適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)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(zhuǎn)換的能源 ， 如原煤 、原油和天然氣等礦物燃料 ， 樹木 、 農(nóng)作物 、 草和水生植物等生物質(zhì)燃料 ，以及太陽(yáng)能 、 風(fēng)能 、 水能 、 核能等； 二次能源 ：一次能源經(jīng)過加工或者轉(zhuǎn)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(shè)備中使用 。 非再生能源 ：不能重復(fù)產(chǎn)生的自然資源，隨著使用不斷減少，短期內(nèi)不會(huì)重復(fù)產(chǎn)生，最終將會(huì)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(duì)環(huán)境的影響情況 ， 分為清潔能源