【正文】 放熱Q煤2. 煤種焦炭的質量大約占多少比例？焦炭的發(fā)熱量大約占多少比例？焦炭的燃燒時間大約占多少比例？答：焦炭占可燃成分的質量百分比，%焦炭發(fā)熱量占煤總發(fā)熱量的百分比，%無煙煤95煙煤5778褐煤5566泥煤30木柴1520n 可見：焦炭（C）無論在煤中的質量百分比或燃燒放熱（發(fā)熱量）的百分比都是占主要地位。 n ① %，發(fā)熱量占6695%。n ② 焦炭燃燒是異相化學反應，反應速度慢。焦炭燃燒的時間約占全部燃燒時間的90%，也就是說，揮發(fā)分燃燒時間僅約10%。這也說明了焦炭燃燒比氣體燃料燃燒要困難的多。n ③ 從提供熱量的角度，焦炭具有主要意義，∵它提供了大量的熱量。3. 什么叫異相燃燒？異相化學反應分為幾個步驟？答：異相燃燒是指不同相的物質之間發(fā)生的燃燒反應。通常氣固異相反應包括如下步驟： 第一步：O2必須通過擴散到達碳的表面，并被碳表面吸附第二步：在碳表面上進行碳—氧反應，并生成反應產物第三步：反應產物從碳的表面上脫離（解吸），并從碳表面向外擴散開去4. 焦炭的反應活性跟哪些因素有關？答：由于碳晶體邊界與中心的活性不同（鍵能低）——邊界反應活性更好?；嫔吓c基面間的活性不同（間隙大）——基面間反應活性更好。內、外表面積大小不同，活性不同——表面積大反應活性更好。所以不同的焦炭其化學反應速度相差甚大。一般密度小孔隙率高（疏松）的焦炭，粒徑小的焦炭（比表面積大，內空隙易暴露），反應活性更強。5. 寫出異相化學反應速度的計算式，并結合圖線探討異相化學反應速度隨溫度和質量交換系數(shù)的變化規(guī)律。說明，什么是動力燃燒區(qū)？什么是擴散燃燒區(qū)？什么是過渡燃燒區(qū)？當溫度T很高時很大 結論： ①此時燃燒反應速度完全決定于擴散（αzl）——稱為擴散燃燒（區(qū)）（或擴散燃燒控制） ②此時，碳表面化學反應很快，∴Ｏ2一擴散到碳表面就完全燃燒掉，∴燃燒決定于Ｏ2供應的多少，決定于碳表面的Ｏ2濃度，即為≥1級反應。 ③舉例：氣體燃料的擴散火焰中，只要Ｏ2一到火焰鋒面就很快消耗掉。因此，強化燃燒唯一的辦法就是增加擴散供Ｏ2，即↑αzl 6. 顆粒直徑、溫度和顆粒與氣流之間的相對速度對燃燒區(qū)域（動力區(qū)、擴散區(qū)）的影響是什么？討論： ①顆粒直徑δ0↓↑→向動力區(qū)移動；②當T↑↓→向擴散區(qū)移動；③當相對速度Re↑ ↑→向動力區(qū)移動；↑7. 簡述碳球燃燒的兩種機理。碳燃燒過程中的氧化反應和氣化反應是什么？圖示這兩種反應的反應速度常數(shù)k隨溫度變化的規(guī)律。答：反應機理1：碳和氧氣在中低溫下反應，一次產物是二氧化碳和一氧化碳，一氧化碳再燃燒生成二氧化碳。反應機理2：在高溫下，碳和二氧化碳發(fā)生氣化反應生成一氧化碳，一氧化碳再在碳球附近燃燒生成二氧化碳。碳燃燒的氧化反應是：4C + 3O2 = 2CO2 + 2CO氣化反應是：C + CO2 = 2CO注意這兩張圖，溫度向右是減小，k隨t減小。8. 為什么說碳的氧化反應是自我促進的，而氣化反應是自我抑制的？請圖示。9. 請推導理想碳球燃盡時間與直徑的關系。并根據其數(shù)學表達式討論，影響碳球燃盡速度的主要因素有哪些？如何影響？答：一、假設 ①燃燒反應在擴散區(qū)燃燒，即C球表面O2濃度很低，Cb≈0②碳球表面進行氧化一次反應C+O2=CO2，生成物CO2向外擴散，沒有氣化反應CO2+C=2CO發(fā)生③碳球相對運動Re=0(與周圍氣體之間無相對運動)④碳球周圍氣體濃度分布均勻二、碳球表面擴散燃燒的燃燒速度 kg/(m2s)那么單位時間單位C表面積上消耗的C量應為：單位時間內燒掉的C量應為：三、單位時間內，碳球質量的減少量為兩個m相等，移項積分積分區(qū)間τ：從0→τ δ：從δ0→δ式中得到碳球燃盡時間與直徑的關系（即碳球擴散燃燒時的直徑平方直線定律）為：當δ→0時, τ→τrj可知：影響碳球燃盡速度的主要因素是碳球直徑煤燃燒時，磨得越細(↓δ0)，反應越快，燃盡時間τrj越短10. 圖示碳球表面的C燃燒速度Kcb與與溫度T的關系，并標示其分段區(qū)域。答：11. 通過提高氣流與固體顆粒之間相對速度來強化燃燒的原理是什么？在什么情況下適用？答：原理：根據式，可以看出，提高氣流速度與固體之間相對速度即增大Re，有利于傳質，相當于適當提高氧氣的濃度。這對于燃燒處于擴散區(qū)時較為適用。12. 焦炭的內孔隙在什么條件下對燃燒有促進作用，而在什么情況下則無促進作用？請解釋：為什么一塊灼熱的木炭在空氣中仍然可以繼續(xù)燃燒，而一塊灼熱的煤在空氣中則漸漸熄滅？答：在低溫下，化學反應速度慢。內表面上的O2濃度就等于外表面O2濃度Cb，此時內空隙對燃燒有促進作用。隨著溫度T的↑化學反應速度↑↑，以至O2的擴散跟不上內表面的化學速度，此時內表面O2濃度↓到0。即Cb內=0，內空隙對燃燒無促進作用。簡單的說，在動力區(qū)中（低溫），內表面參與化學反應。在擴散區(qū)中（高溫），內表面對化學反應已無作用。13. 根據零維燃燒熱工況的模型，系統(tǒng)的產熱率的計算式是什么？系統(tǒng)散熱率的計算式是什么？請圖示爐膛容積、燃料流量、燃料發(fā)熱量、氣流初溫、爐膛吸熱和煙氣回流量對系統(tǒng)燃燒穩(wěn)定性的影響?！褂昧憔S燃燒熱工況模型對燃燒設備的性能進行分析。答：產熱計算：爐膛容積中的產熱率按氣流可燃成分的消耗率計算消去C就得到Q：燃料與空氣混合物的發(fā)熱量r：氣流的密度單位產熱量為：散熱計算：氣流所帶走的散熱量：氣體的單位散熱量 ：14. 根據一維燃燒系統(tǒng)的模型，圖示以下4種配風方案的升溫曲線。1）空氣完全由一次風送入；2）一半的空氣從二次風送入，但較早送入二次風；3）一半的空氣從二次風送入，但較遲送入二次風；4）二次風也分為兩次送入，而且較遲送入。答：15. 結合零維燃燒系統(tǒng)和一維燃燒系統(tǒng)的主要結論，簡述煤粉旋流燃燒器的燃燒特點。答：煤粉與一次風氣流噴入爐膛后與回流區(qū)流來的回流氣體混合，并受到火焰的輻射，同時二次風與一次風混合，增大了著火所需熱量；在這樣三個因素起作用的條件下煤粉與一次風氣流升溫到著火溫度而著火。著火后一部分煤粉與一次風氣流轉而流入回流區(qū)，其他部分繼續(xù)與二次風混合而燃燒，并向下游流去。16. 簡述煤粉的四角切圓燃燒方式的主要燃燒特點。答：四角切圓燃燒方式：將直流燃燒噴出的煤粉氣流在爐內呈切圓布置，形成切向燃燒（四角或四墻切圓燃燒）。角置直流燃燒器的煤粉一次風氣流所獲得的對流傳熱來自爐內正在旋轉的火焰，其中尤其是上鄰角燃燒器的火炬沖撞；爐內旋轉火焰的旋轉速度主要決定于二次風；除了保持一、二次風以合適的方式混合，以及充分的煙氣回流之外，切圓燃燒還必須防止一次風或整組射流偏轉貼壁；一次風噴口的假想切圓選用得小一些；設計燃燒器時避免整組噴口過分高而瘦；或者把爐角做成大倒角，直流燃燒器放在大倒角后形成的爐角壁面上。 26 / 26