【正文】 放熱Q煤2. 煤種焦炭的質(zhì)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(shí)間大約占多少比例？答：焦炭占可燃成分的質(zhì)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(zhì)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(xué)反應(yīng)，反應(yīng)速度慢。焦炭燃燒的時(shí)間約占全部燃燒時(shí)間的90%，也就是說，揮發(fā)分燃燒時(shí)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(xué)反應(yīng)分為幾個(gè)步驟？答：異相燃燒是指不同相的物質(zhì)之間發(fā)生的燃燒反應(yīng)。通常氣固異相反應(yīng)包括如下步驟： 第一步：O2必須通過擴(kuò)散到達(dá)碳的表面，并被碳表面吸附第二步：在碳表面上進(jìn)行碳—氧反應(yīng)，并生成反應(yīng)產(chǎn)物第三步：反應(yīng)產(chǎn)物從碳的表面上脫離（解吸），并從碳表面向外擴(kuò)散開去4. 焦炭的反應(yīng)活性跟哪些因素有關(guān)？答：由于碳晶體邊界與中心的活性不同（鍵能低）——邊界反應(yīng)活性更好?；嫔吓c基面間的活性不同（間隙大）——基面間反應(yīng)活性更好。內(nèi)、外表面積大小不同，活性不同——表面積大反應(yīng)活性更好。所以不同的焦炭其化學(xué)反應(yīng)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(nèi)空隙易暴露），反應(yīng)活性更強(qiáng)。5. 寫出異相化學(xué)反應(yīng)速度的計(jì)算式，并結(jié)合圖線探討異相化學(xué)反應(yīng)速度隨溫度和質(zhì)量交換系數(shù)的變化規(guī)律。說明，什么是動(dòng)力燃燒區(qū)？什么是擴(kuò)散燃燒區(qū)？什么是過渡燃燒區(qū)？當(dāng)溫度T很高時(shí)很大 結(jié)論： ①此時(shí)燃燒反應(yīng)速度完全決定于擴(kuò)散（αzl）——稱為擴(kuò)散燃燒（區(qū)）（或擴(kuò)散燃燒控制） ②此時(shí)，碳表面化學(xué)反應(yīng)很快，∴Ｏ2一擴(kuò)散到碳表面就完全燃燒掉，∴燃燒決定于Ｏ2供應(yīng)的多少，決定于碳表面的Ｏ2濃度，即為≥1級(jí)反應(yīng)。 ③舉例：氣體燃料的擴(kuò)散火焰中，只要Ｏ2一到火焰鋒面就很快消耗掉。因此，強(qiáng)化燃燒唯一的辦法就是增加擴(kuò)散供Ｏ2，即↑αzl 6. 顆粒直徑、溫度和顆粒與氣流之間的相對(duì)速度對(duì)燃燒區(qū)域（動(dòng)力區(qū)、擴(kuò)散區(qū)）的影響是什么？討論： ①顆粒直徑δ0↓↑→向動(dòng)力區(qū)移動(dòng)；②當(dāng)T↑↓→向擴(kuò)散區(qū)移動(dòng)；③當(dāng)相對(duì)速度Re↑ ↑→向動(dòng)力區(qū)移動(dòng)；↑7. 簡(jiǎn)述碳球燃燒的兩種機(jī)理。碳燃燒過程中的氧化反應(yīng)和氣化反應(yīng)是什么？圖示這兩種反應(yīng)的反應(yīng)速度常數(shù)k隨溫度變化的規(guī)律。答：反應(yīng)機(jī)理1：碳和氧氣在中低溫下反應(yīng)，一次產(chǎn)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(yīng)機(jī)理2：在高溫下，碳和二氧化碳發(fā)生氣化反應(yīng)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(yīng)是：4C + 3O2 = 2CO2 + 2CO氣化反應(yīng)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(yīng)是自我促進(jìn)的，而氣化反應(yīng)是自我抑制的？請(qǐng)圖示。9. 請(qǐng)推導(dǎo)理想碳球燃盡時(shí)間與直徑的關(guān)系。并根據(jù)其數(shù)學(xué)表達(dá)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(shè) ①燃燒反應(yīng)在擴(kuò)散區(qū)燃燒，即C球表面O2濃度很低，Cb≈0②碳球表面進(jìn)行氧化一次反應(yīng)C+O2=CO2，生成物CO2向外擴(kuò)散，沒有氣化反應(yīng)CO2+C=2CO發(fā)生③碳球相對(duì)運(yùn)動(dòng)Re=0(與周圍氣體之間無相對(duì)運(yùn)動(dòng))④碳球周圍氣體濃度分布均勻二、碳球表面擴(kuò)散燃燒的燃燒速度 kg/(m2s)那么單位時(shí)間單位C表面積上消耗的C量應(yīng)為：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)燒掉的C量應(yīng)為：三、單位時(shí)間內(nèi)，碳球質(zhì)量的減少量為兩個(gè)m相等，移項(xiàng)積分積分區(qū)間τ：從0→τ δ：從δ0→δ式中得到碳球燃盡時(shí)間與直徑的關(guān)系（即碳球擴(kuò)散燃燒時(shí)的直徑平方直線定律）為：當(dāng)δ→0時(shí), 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(shí)，磨得越細(xì)(↓δ0)，反應(yīng)越快，燃盡時(shí)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(guān)系，并標(biāo)示其分段區(qū)域。答：11. 通過提高氣流與固體顆粒之間相對(duì)速度來強(qiáng)化燃燒的原理是什么？在什么情況下適用？答：原理：根據(jù)式，可以看出，提高氣流速度與固體之間相對(duì)速度即增大Re，有利于傳質(zhì)，相當(dāng)于適當(dāng)提高氧氣的濃度。這對(duì)于燃燒處于擴(kuò)散區(qū)時(shí)較為適用。12. 焦炭的內(nèi)孔隙在什么條件下對(duì)燃燒有促進(jìn)作用，而在什么情況下則無促進(jìn)作用？請(qǐng)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(xué)反應(yīng)速度慢。內(nèi)表面上的O2濃度就等于外表面O2濃度Cb，此時(shí)內(nèi)空隙對(duì)燃燒有促進(jìn)作用。隨著溫度T的↑化學(xué)反應(yīng)速度↑↑，以至O2的擴(kuò)散跟不上內(nèi)表面的化學(xué)速度，此時(shí)內(nèi)表面O2濃度↓到0。即Cb內(nèi)=0，內(nèi)空隙對(duì)燃燒無促進(jìn)作用。簡(jiǎn)單的說，在動(dòng)力區(qū)中（低溫），內(nèi)表面參與化學(xué)反應(yīng)。在擴(kuò)散區(qū)中（高溫），內(nèi)表面對(duì)化學(xué)反應(yīng)已無作用。13. 根據(jù)零維燃燒熱工況的模型，系統(tǒng)的產(chǎn)熱率的計(jì)算式是什么？系統(tǒng)散熱率的計(jì)算式是什么？請(qǐng)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(duì)系統(tǒng)燃燒穩(wěn)定性的影響。——使用零維燃燒熱工況模型對(duì)燃燒設(shè)備的性能進(jìn)行分析。答：產(chǎn)熱計(jì)算：爐膛容積中的產(chǎn)熱率按氣流可燃成分的消耗率計(jì)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(chǎn)熱量為：散熱計(jì)算：氣流所帶走的散熱量：氣體的單位散熱量 ：14. 根據(jù)一維燃燒系統(tǒng)的模型，圖示以下4種配風(fēng)方案的升溫曲線。1）空氣完全由一次風(fēng)送入；2）一半的空氣從二次風(fēng)送入，但較早送入二次風(fēng)；3）一半的空氣從二次風(fēng)送入，但較遲送入二次風(fēng)；4）二次風(fēng)也分為兩次送入，而且較遲送入。答：15. 結(jié)合零維燃燒系統(tǒng)和一維燃燒系統(tǒng)的主要結(jié)論，簡(jiǎn)述煤粉旋流燃燒器的燃燒特點(diǎn)。答：煤粉與一次風(fēng)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(shí)二次風(fēng)與一次風(fēng)混合，增大了著火所需熱量；在這樣三個(gè)因素起作用的條件下煤粉與一次風(fēng)氣流升溫到著火溫度而著火。著火后一部分煤粉與一次風(fēng)氣流轉(zhuǎn)而流入回流區(qū)，其他部分繼續(xù)與二次風(fēng)混合而燃燒，并向下游流去。16. 簡(jiǎn)述煤粉的四角切圓燃燒方式的主要燃燒特點(diǎn)。答：四角切圓燃燒方式：將直流燃燒噴出的煤粉氣流在爐內(nèi)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(fēng)氣流所獲得的對(duì)流傳熱來自爐內(nèi)正在旋轉(zhuǎn)的火焰，其中尤其是上鄰角燃燒器的火炬沖撞；爐內(nèi)旋轉(zhuǎn)火焰的旋轉(zhuǎn)速度主要決定于二次風(fēng)；除了保持一、二次風(fēng)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(fēng)或整組射流偏轉(zhuǎn)貼壁；一次風(fēng)噴口的假想切圓選用得小一些；設(shè)計(jì)燃燒器時(shí)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