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工程燃燒學(xué)1緒論-文庫吧資料

2025-01-18 00:32本頁面
  

【正文】 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) 。 工程燃燒與燃燒設(shè)備 School of Energy and Power Engineering 工業(yè)爐窯中固體燃料的燃燒方式可分為 層狀燃燒 和 粉煤燃燒 兩大類型 。 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 。 一次空氣量占助燃空氣總量的 30%~70%, 調(diào)節(jié)一次空氣量可改變火焰長度和亮度 。 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) 。 — 按煤氣與空氣的混合方式 , 分為 內(nèi)部混合 、 外部混合和半混合式燒嘴 。 — 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 。 — 在燃料爐中 , 加熱過程依靠燃燒火焰來實(shí)現(xiàn) , 按照加熱方式不同 ,燃料爐分為 直接加熱 和 間接加熱 。 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 。 加熱爐是在爐內(nèi)使某種物料得到加熱的設(shè)備 , 如軋制加熱爐 、 鍛造加熱爐 、 熱處理爐 、 焙燒爐 、 煉焦?fàn)t 、 煤氣發(fā)生爐 、 裂解爐 、 干燥爐等; 熔煉爐是在爐內(nèi)使物料加熱并熔煉的設(shè)備 , 如高爐 、 轉(zhuǎn)爐 、 沖天爐 、玻璃熔窯等 。 工程燃燒與燃燒設(shè)備 School of Energy and Power Engineering 二 、 工業(yè)爐窯 — 對物料進(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 — 燃油鍋爐采用的霧化器主要有機(jī)械式霧化器 (包括離心式和旋杯式 )和介質(zhì)式霧化器 (以蒸汽或空氣為介質(zhì) )兩大類 , 以 采用離心式機(jī)械霧化器為最多 ; — 配風(fēng)器按照氣流流動(dòng)的方式可分為旋流式和直流式兩大類 ; — 旋流式配風(fēng)器根據(jù)旋流葉片的結(jié)構(gòu)可分為軸向葉片式和切向葉片式 ; — 直流式配風(fēng)器又可分為平流式和純直流式兩種 ; — 對于油燃燒器 , 必須提高霧化質(zhì)量 、 保證均勻配風(fēng) 、 保持霧化器在配風(fēng)器中的合理位臵 、 使霧化特性與空氣動(dòng)力特性相適應(yīng) , 才能保證獲得穩(wěn)定 、 完全 、 低污染的燃燒 。 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 。 工程燃燒與燃燒設(shè)備 School of Energy and Power Engineering ( 1) 燃用煤粉的室燃爐稱為煤粉爐 — 目前電站鍋爐主要的燃燒設(shè)備 ; — 煤粉和空氣通過燃燒器噴人爐膛 , 全部燃料在爐膛空間內(nèi)懸浮燃燒 ,形成火炬并產(chǎn)生高溫?zé)煔?; — 煤粉燃燒器按其出口流動(dòng)特性可分為旋流燃燒器和直流燃燒器 ; — 燃燒器的主要作用是組織煤粉氣流 , 加強(qiáng)一 、 二次風(fēng)氣流的混合 ,保證煤粉氣流及時(shí) 、 穩(wěn)定著火以及煤粉火焰的穩(wěn)定 。 通過 輻射 、 對流和導(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 。 工程燃燒與燃燒設(shè)備 School of Energy and Power Engineering 一 、 鍋爐 — 產(chǎn)生蒸汽或熱水的熱能動(dòng)力設(shè)備 , 由鍋和爐兩大部分組成 ; — 鍋是容納水和蒸汽并傳遞熱量的容器 , 包括鍋筒和由大量鋼管制成的爐膛水冷壁 、 過熱器 、 再熱器等 ; — 爐是燃料燃燒的空間 , 即鍋爐爐膛 。 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 。 School of Energy and Power Engineering 工程燃燒與燃燒設(shè)備 燃用氣體、液體或固體燃料所獲取熱能的利用 方式 School of Energy and Power Engineering ⅰ 采用 熱機(jī) , 直接利用燃燒反應(yīng)產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)庾鳛楣べ|(zhì)推動(dòng)活塞 ( 活塞式內(nèi)燃機(jī) , 如柴油機(jī) 、 汽油機(jī) 、 煤氣機(jī)等 ) 或葉輪 ( 燃?xì)廨啓C(jī) ) , 將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功 。 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 。 工程燃燒與燃燒設(shè)備 燃燒設(shè)備 :流動(dòng)性好 , 與工程燃燒過程常用的氧化劑空氣同為氣相 ,兩者均通過管道送入燃燒空間; 主要 包括燃燒器 ( 組織燃燒反應(yīng)物混合并噴入爐膛或燃燒室的裝臵 )和爐膛 ( 發(fā)生燃燒反應(yīng)的空間 ) 。 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 ) 。 School of Energy and Power Engineering 傳質(zhì)現(xiàn)象 燃燒產(chǎn)物在傳熱的同時(shí) , 向火焰鋒面前方附近的可燃混合物中擴(kuò)散; 加熱引起氣體體積膨脹 , 使得瓶內(nèi)氣體加速噴出瓶口 。 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) 。 School of Energy and Power Engineering 若玻璃瓶中 CH4含量很高 , 所產(chǎn)生的火焰將發(fā)黃光 ( 熾熱煙炱顆粒引起 ) 。 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 。 工程燃燒與燃燒設(shè)備 蠟燭的化學(xué)反應(yīng)區(qū)將包含氧化性氣體的氣態(tài)介質(zhì)與包含還原性氣體的氣體混合物分割開來,形成所謂 擴(kuò)散火焰 或稱 非預(yù)混火焰 。 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 。 某些情況下也會(huì)產(chǎn)生煙炱 , 而且火焰中的煙炱量多于火焰上方 , 由于 熾熱煙炱顆粒發(fā)出黃光 , 所以才可用肉眼識(shí)別 。 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)行精確測量或者簡單觀察 火焰中出現(xiàn)的少量藍(lán)色 來證實(shí) 。 School of Energy and Power Engineering 工程燃燒與燃燒設(shè)備 蠟燭成分主要為石蠟,且常加入硬脂酸 C17H35COOH以提高軟化點(diǎn)。 — 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 。 — 火焰中的熾熱氣體由于浮力效應(yīng)而不斷上升 , 從而卷吸較冷的氣體來加以補(bǔ)充 , 結(jié)果形成 氣體的對流 。 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流傳質(zhì);火焰中某些組分相對于其他組分的分子或湍流擴(kuò)散 。 ( 2) 熱量傳遞 :燃燒過程中必然發(fā)生的物理現(xiàn)象 , 燃燒化學(xué)反應(yīng)將提高火焰介質(zhì)的溫度 , 而且這些化學(xué)反應(yīng)本身對溫度的敏感性也很高 。 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
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