燃烧学作业

第二章1、说明煤的化学成分以及各组分对煤质的影响？煤的化学组成：碳C，氢H，硫S，氧O，氮N，水分，灰分。①碳：含碳量多少决定了燃料发热值的高低。碳是一种较难燃烧的元素需要在较高的温度下才能着火燃烧，所以碳化程度高的固体燃料（无烟煤）就不容易燃烧。②氢：氢是燃料中最有利的可燃元素。它燃烧时能放出大量的能量（约相当于碳发热量的4.5倍）氢最容易燃烧，所以燃料中含氢愈多，燃料就越容易着火，且燃烧的亦愈好，并且含氢较高的燃料燃烧时，易生成炭黑。含有大量氢的固体燃料在贮藏时容易风化，风化时会失去部分可燃元素。其中首先是氢。③硫：硫是燃料中最有害的可燃元素。燃烧时可放出少量的热量。燃烧后产生SO2与SO3气体，这些气体与烟气中的水蒸气结合形成亚硫酸或硫酸等蒸气，对燃烧设备的金属表面引起严重的腐蚀。④氧和氮：氧、氮是煤的内部杂质，两者都不能燃烧。他们的存在，相对的减少了可燃元素碳氢的含量，因而是燃料发热量减少，杨在燃料中呈化合物状态存在的，它与一部分可燃元素（如碳和氢）结合成化合物，这样就约束了一部分可燃成分，使煤的发热量进一步减少。氮既不能燃烧，也不能助燃。因此，在燃烧时一般不参加反应而进入烟气中去。但在温度高和含氮量高的情况下，将会产生氮氧化物（NOx）等物质，排入大气会造成换进污染。⑤水分，灰分：他们的存在不仅减少了可燃元素的含量，降低了燃料的热量，同时还给煤的燃烧带来一定的困难，如不易着火，燃烧后结渣等。灰分在燃烧后将以灰尘的形式随烟气带走，这会引起各类燃烧装置和通道阻塞、磨损，并影响传热。如含有钒、钠等化合物（钠盐、钒盐）时还会产生高温腐蚀。因为灰分的存在会相对地减少燃料中可燃物质的含量，降低发热量；同时还易造成燃料不完全燃烧和给设备的维护与操作带来困难，所以燃料中灰分含量是衡量煤质经济价值的一个很重要的指标。2.何为煤的黏结性及灰熔点？何为煤的结焦性及结渣性？它对煤的燃烧有何影响?答：（1）黏结性：粉碎后的煤在隔绝空气的情况下加热到一定的温度时，煤的颗粒相互黏结形成焦块的性质（焦炭形成不同坚固程度的性质）（2）灰熔点：由于多组成分的原因，灰分没有明确的熔化温度，它的熔化是一个过程，其其熔化特性通常使用t1,t2,t3三个特征温度来描述。t1为灰的开始温度，t2为灰的软化温度，t3为灰的熔化温度。一般是将试样做成三角锥形，并以试样软化到半球形的温度作为熔点。（3）结焦性：煤的结焦性是指，煤在工业炼焦条件下，一种煤或几种煤混合后的粘结性，也就是煤能练出冶金焦的性质。（4）结渣性：在固体排渣炉上使用低灰熔点的煤时，容易在炉壁上爬渣，处理不当会造成很严重的事故，如在液体排渣炉上使用高熔点的煤时，容易堵住排渣口。（5）煤的黏结性和结焦性可以使我们知道某种没是否适于炼焦，对于煤的气化和燃烧性能也有很大影响，例如具有强黏结性的煤在气化和燃烧时，由于煤的粘结容易造成大块，严重影响气流的均匀分布。煤的灰熔点和结渣性对燃烧有很大的影响，熔点太低时，灰灰分容易结渣，有碍于空气流通的气流的均匀分布，是燃烧程度遭到破坏，其次对燃烧设备也不利。3、何谓燃料的高位发热量？低位发热量？为什么热力计算中要用燃料的应用基低位发热量？答：高位发热量是燃料时机最大可能发热量；其中包括了水的汽化潜热。低位发热量是扣除水汽化潜热所得的发热量。4、根据母体物质炭化程度的不同，可将煤分为哪四大类？答：根据炭化程度的深浅，煤可以分为泥煤、褐煤、烟煤和无烟煤四类。5.煤中水分有几种存在形式？同一种煤，不同汗水联之间如何换算？答：（1）①外在水分：指的是不被燃料吸收而是机械地附着在燃料表面上的水分。②内在水分：指的是达到风干状态后燃料中所残留的水分，他包括被燃料吸收并均匀分布在可燃中的化学吸附水分和存在与矿物质中的矿物结晶水。（2）换算关系：Wy=Wf*{(100-Wy)/(100-Wf)}Wf=Wy*{(100-Wf)/(100-Wy)}Wy=Wyw+Wf*{(100-Wyw)/100}6、煤中硫分有几种存在形式？简要说明它们对燃烧性能的影响？答：有机硫、硫化铁硫、硫酸盐硫：（1）、会腐蚀燃烧设备（2）、会产生酸雨7、煤的化学成分有几种表示法？为什么要用不同的成分分析基？试推导各种基之间的换算系数。答：①应用基、分析基、干燥基和可燃基②由于燃料中水分和灰分常受季节、运输和贮存等外界条件变动的影响，数值会有很大的波动。同一种燃料由于取样时条件不同，或者在同意实验条件下由于所采用的分析基准不一样，则所得的结果也都会不相同。③应用基、分析基：Cy=(100-wy)/(100-wf)Cf=(100-wf)/(100-wy)应用基、干燥基：Cg=100/(100-Wy)Cy=(100-wy)应用基、可燃基：Cr=100/(100-Ay-Wy)Cy=(100-Ay-Wy)/100分析基、干燥基：Cf=(100-Wf)/100Cg=100/(100-Wf)分析基、可燃基：Cf=(100-Af-Wf)/100Cr=100/(100-Af-Wf)干燥基、可燃基：Cg=(100-Ag)/100Cr=100/(100-Ag)8.燃油的闪电，燃点及着火点的相互关系?答：一般着火点高温度高于燃点温度，燃点温度高于闪点温度。它们都是对自己气化的油气来说的，即燃油加热到一定温度时，已气化的燃油蒸汽就会燃烧，出出现瞬间即灭的蓝色闪光，则该时的油温为燃油的闪点。当燃油再加热时，已气化的油气遇到明光能着火燃烧的最低温度则燃点。当温度继续提高，已气化的油气则会自己燃烧起来，此时的温度为着火点。闪点于燃点都是确定燃油中轻质油含量的间接方法，轻质油越少，闪点与燃点就高，防火安全性好。9、什么是黏度，重油的黏度有哪些表达法？答：黏度是衡量燃油流动阻力的一项指标，黏度愈低，流动性能愈好。重油分成四等级牌号：20、60、100、200。11.气体燃料有哪几种？答：（1）天然气。（2）人造煤气。包括炼焦炉煤气、发生炉煤气、高炉煤气、液化煤气、地下气化煤气和人工煤气。第四章1、常用的气体燃烧装置有哪几类？答：无焰燃烧：引射式单火道无焰燃烧器有焰燃烧：套管式扩散燃烧器半无焰燃烧：大气式烧嘴燃烧器2.液体的雾化装置有哪几种？转杯式雾化离心式雾化机械式雾化直射式雾化液体燃料雾化组合式雾化——蒸汽（空气），机械雾化器外混式蒸汽介质雾化内混式介质雾化直流式低压雾化旋流式相遇气式1.转杯式雾化器，是使用一种锥形的，外形像杯子的容器，该容器以每分钟5000至10000转的高速旋转，固称作转杯式雾化器。基本原理：燃油从此杯的底部进入，在离心的作用下在杯内表面上形成一层燃油薄膜，由于高速旋转，此时燃油薄膜是有很大的能量，当油膜一转杯的切线方向被甩出，离开杯边油膜。在表面张力和相反方向的高速气流的相互作用下使燃油粉碎儿雾化。2.机械雾化是将液体燃料在压力下以较大的速度或并以旋转的方式从小孔喷向燃烧是空间来实现燃烧。分类：a.直射式雾化器是一种最简单的机械式雾化器。在一根直管子的两端开有小孔，小孔直径一般仅有几百微米，燃料在高压下，通过该管子的小孔喷出而雾化。b.离心式雾化器是工业上广泛使用的一种雾化器，应用在各类行的锅炉，工业和燃烧汽轮机上。燃油在+压力下切向进入雾化器室，在其中生产高速旋转运动，最后雾化器的喷口喷出并雾化成微滴。3.介质雾化是利用高速喷射的雾化介质的动能来使燃油流粉碎成细雾，雾化介质可以是蒸汽。也可以是压缩空气。a.蒸汽介质雾化器借助有压力的高温蒸汽高速喷出时的能量来冲击燃油流而使其粉碎成微粒冲雾。外混式：燃油在中间套管内流动，具有一定压力的蒸汽在套管外的隔套内流动，而同时从喷口喷出，并在喷口外相遇儿混合。内混式：燃油在喷出雾化前首先与蒸汽相混，形成燃油与蒸汽的混合物再喷出燃烧。b.空气雾化器是工业加热和锅炉所使用的一种雾化器，高压雾化器是采用压缩空气作为雾化器介质，低压雾化器做需用的低压空气是用鼓风机供入。3、常用的固体燃料燃烧技术有哪几种？答：有四种：层状燃烧、粉煤燃烧、沸腾燃烧、旋风或燃烧。第五章1、试分析是质量作用定律。答：实验表明，对于单相化学反应，在温度不变条件下。任何瞬间的反应速度是该瞬间参与反应的反应物的浓度乘积成正比。而各反应物浓度的幂次即为化学反应式中各反应物的化学计量数。这个表示反应速度与反应物浓度之间关系的规律就称质量作用定律。质量作用定律是建立在化学反应过程的动力学基础上。化学反应起因于能起反应的各组成分子间碰撞。因此，在单位体积中分子数目愈多，也即反应物质的浓度愈大，分子碰撞次数就愈多，因此反应过程进行的就愈迅速。所以，在其他条件相同的情况下，化学反应速率与反应物质的浓度成正比。2.分析影响燃烧反应速率的各种因素答：一：温度度对化学反应的速率的影响温度对反应速率影响最为显著。a范特荷夫规则：在不大的范围内和不高的温度时，温度升高10℃，反应速率增大2～4倍用数学是表达如下：γ10=(kt+10)/kt=2～4式中kt为化学反应速度常数，γ10反应速度的温度常数。对某一给定反应来说，γ10可以视为一常数。B阿罗尼乌斯定律：㏑k=－E/RT+㏑k0式中E与k0亦即为前述的活化能与前指数因素；R与T分别为气体的通用气体常数和热力学温度；k为化学反应的速度常数，以微分形式表示为：d㏑k/dT=E/RT2或k=k0e－E/RT二：活化能对化学反应速度的影响：凡是由弱分子键构成的分子所参与的一切反应，特别是原子间的反应，如H→H2O+O→O2等反应都属活化能小的化学反应。因此，曾设想：先把氢、氧分子分解成氢、氧原子后再令其化合放出热量，这样反应就更迅速。三：反应物浓度对化学反应速度的影响：怒都对反应速度的影响可用质量作用定律来表示，既反映在等温下进行时，反应速度只是反应物浓度的函数，对于单分子则：W1=k1CA；对于双分子则：W2=k2CA·CB；对于三分子反应及多分子反应则：W3=k3CA·CB·CC或W=KcV.式中V为反应的有效级数，随着反应的进行，由于反应物逐渐消耗浓度减小，因而反应速度也随着减小。此外，随着反应级次的提高，反应进行的愈慢，这是因为为了完成反应而必须参加碰撞的分子数愈多，发生这类碰撞的机会也就愈少。当活化能很小时，尤其E→0时，化学反应速率基本上有反应物的浓度来决定，此时温度对反应速度的影响是最小，尔化学反应速度将是很大，应为分子碰撞几乎每次都是有效的。四：压力对化学反应速度的影响:在等温条件下，气体的浓度与气体的分压成正比。因此，提高压力就能增大气体的浓度，从而促进化学反应的进行，在温度不变的情况下，压力对反应速度的影响与其级数成V次方比，即E∝PV;提高压力虽能促进化学反应速度，并且加速程度与反应级数成正比。但压力对整个燃烧过程的影响不能仅以化学反应速度的快慢来衡量。五：混合气组成对化学反应速度的影响：反应物浓度的相对组成对反应速度有一定的影响，W=CT1/2exp(－E/RT)·CA·CB或k·CA·CB若采用相对浓度来表示反应速度的话，则上式可写成，E=k2(NAP/RT)2CrA·CrB六：反应混合气体组成对化学反应速度的影响：a：当反应混合气体中掺杂有不可燃烧组成后，化学反应速度要降低，即W带有不可燃组成=εW不带不可燃组成式中：ε为掺有不可燃气体的混合气中氧化组成（氧化剂）所占的体积分数。如果在燃烧室中不用空气而用纯氧作为氧化剂，显然会加快燃烧过程。b:当混合气体中惨杂又不可燃组成后，化学反应最大速度时相对组成关系仍然与纯混合气是一样，对于上述二级反应来说，仍旧处于CrA=CrB=0.5.不过此时纯氧化剂的含量为0.5ε，不可燃气体的存在，是得燃料A即使在最大反应速度下，因氧化剂不够而燃料不能完全燃烧。七：温度和压力对可逆反应的影响：所有反应都是可逆反应，因而实际上没有一个反应的浓度可以减少到等于零。燃烧反应也是如此，其可逆性表现在燃烧产物会热分解为初始反应物质。问百度和压力都对可逆反应又会让你打的影响。3、化学反应的进程实际上不是按照反应方程式所示进行，而是经过中间阶段，有中间活性产物产生这些中间活性产物直接与原反应物质发生反应形成新物质；在形成新物质的同时