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行业知识

燃烧的基础技术

燃烧的基础技术

    从燃烧工程韵观点来划分20世纪,可以认为1960年以前是以煤为中心的稳定成长期,1960~1973年是以石油为中心的急速成长期,1974年以来是多种燃料混合存在的成长抑制期。日本由于一次能源大部分是石油,可以说在能源转变中,问题更多一些。

    随着能源的转变,燃烧工程的主要课题便成为“在环境保护和节能的限定条件下,建立经济的燃烧多种燃料的技术刀。

    近年来,燃烧学、激光火焰诊断技术、大型计算机数据处理手段以及渐近解析法等数学解析方法的进步,都推动了基础研究的发展。

    概括地说,基础技术的项目有以下20项:

    ①能源趋势和燃料的预测技术;

    ②  燃料的运输、储存和处理技术;

    ③  燃料的加工、转换技术;

    ④  燃料试验技术;

    ⑤  燃烧管理技术,

    ⑥  燃烧特性的测定技术和预测技术,

    ⑦气体燃料的燃烧技术,

    ⑧液体燃料的燃烧技术;

    ⑨  固体燃料的燃烧技术,

    特殊燃烧技术;

    火焰诊断技术;

    10炉子的测试仪表和控制技术,

   11强化传热技术;

    12节能技术;

    13防止大气污染技术;

    14防止燃烧噪音技术,

    15防止事故和灾害技术;

    16防止燃烧振动技术;

    17  燃烧的模拟技术}

    18内燃机的燃烧、俭测和防止大气污梁技术。

    虽然不属于燃烧的基础技术,但都是燃烧技术人员时常关注的反映技术开发的问题。◎则是巨大而特殊的燃烧领域。这里着重介绍⑥、⑦两项。

    1.  燃烧管理技术

    (1)燃抖和空气的供给比例及混合气浓度

    根据燃料成份计算发热量、理论氧量和理论空气量、燃烧产物的组成和生成量以及最大的C02浓度等,用废气的分析结果来计算空气比和燃烧产物生成量。这些是燃烧管理的核心。

    (2)燃烧产物的温度和组成

    用热焓平衡法和平均等压比热法可以很容易地计算出绝热理论燃烧温度。但在化学平衡中,就连C-H-O-N系至少也有CO、COz、0 2、Hz、H20、OH、H、O、NO、N2等十个成份共存。除C、H、O、N四元素存在守恒外,若不至少考虑六个化学平衡,便不能确定燃烧产物的成份。由于平衡点随燃烧温度移动,必须用试算法来计算燃烧产物的温良和组成。

    以甲烷一空£i混合上i的绝热理论燃烧为冽,以空气比与绝热燃烧温度的关系作出曲线,比较绝热理论燃烧温度和绝热平衡燃烧温度。由于直到2000 K,热解离的影响很小,理论和平衡绝热燃烧温度之差不到20K,因而气体组成已不成为问题,可不必作化学平衡的计算。

    (3)炉子的热计算、燃烧效率和热放率

    为简便起见,我们来考虑不吹入水蒸汽,被加热物无反应和无蒸发的情况。lkg或iN fl13低发热值为日,的燃科以温度Tf供给炉内,所供一次及二次空气40、As之温度为TP、Ts,以燃烧效率叩。燃烧。

即供给炉内的保有热(左边)分成不完全燃烧损失、有效热、散热损失和废气带走的显热(右边)。在炉子进行废热回收的情况下,右边最后一项的一部分作为Gn-Ak。之一部分被回牧。

    把燃料效率定义为在燃烧过程中实际发生的热量和完全燃烧应该发生的热量之比,当干燃烧产物的生成量为VdNm3/kg燃料,干燃烧产物巾各成分的体积百分数为(C02)(CO)、(H2)、(C2H4),碳素(煤烟灰和残碳)的含量为(C) kglNm3,燃渣中的碳素为AC kg/kg燃料时,

    (4)炉子有效能的计算

    育效能计算的目的是以热力学第二定律为基础求出作功能力的损失量。有效能定义为热力学系统与环境达到平衡时,可能发生的最大功。有效能是表示和环境的不平衡程度。

    有一压力、体积、温度、比热焓和比嫡为P、U,Z、矗和S的热力学的流动系统,当其和环境达到平衡状态时,那些参数分别变为PO、Uo、To、ho和So,则比有效能e可用下式表示

    2.  燃烧特性的测定技术和预测技术

    (1)燃烧速度的测定法和预测法

    层流燃烧速度测定法有①槽形燃烧嚣法,②平面火焰燃烧器法,⑧本生燃烧器法,④肥皂泡法,⑤双焰心法,⑥球形容器法。①法由高宽比大于3的长方形喷嘴喷出混合气,形成蓬形火焰,是精度较高而又较简的通用方法;②法是多孔板表面喷出混合气体,形成和表面平行的平面火焰,佚流速和燃烧速度相平衡,以确定燃烧速度。该法只适于测极低的燃烧速度;③法简便,适于任意燃烧速度的混合气体,但有15~20%误差I④法是在用混合气膨起的肥皂泡中心点火,从跟踪摄影观测火焰的扩大速度确定燃烧速度,只需用少量的混合气;⑤法是在两处点火,从两股火焰碰撞瞬息前的相对速度确定燃烧速度;⑥法是在球形容器中心点火,从火焰球的长大速度确定燃烧速度,故适用于各种温度、压力下的燃烧。此外还有其它方法。

    根据层流火焰的热理论,对一个燃料的层流燃烧速度,依下式变化。

    (2)可燃临界值的测定法和预测法

    在上端封闭的内径为oOmm、长1500mm的铅制直管中装入混合气体,从下端点火来测定气体燃料的可燃临界浓度。以火焰达到上端的几率为50%时的浓度为可燃临界浓良。它是混合气昀压力和温度的函数。

    最近对以火焰得以延续的最低温度来定义的燃烧临界温度予以注意。

    (3)自发着火温度和着火延迟的测定法

    在,f完全绝热的情况下,燃料绝对不发生自发着火的临界温度称为自发着火温度,它随系统的散热损失而变化,也随允许的着火延迟而变化。自发着火温度和着火延迟温度有密切关系,给出着火延迟的允许值,可按经验式确定自发着火温度。

    测定着火延迟的方法有①急速向预热的容器中导入混合气的方法,②利用快速压缩燃烧装置的方法;③利用冲击波管的方法,④往电炉中喷射燃料的方法;⑤往离温空气流或燃烧产物流中喷射燃料的方法等。因方法不同,结果大不相同。因此在选择测定方法时应仔细考虑,还要考虑到固体燃料着火中辐射传热的影响。

    (4)其他燃烧特性的测定方法

    熄火距离

    用带凸缘的点火电极法测定平板熄火距离;用细管烧嘴逆火法测定圆管熄火距离。

    6)  爆炸临界值

    用测定着火延迟法中之①~⑧。

    c)  油滴的蒸发速度和燃烧速度

    使悬挂滴或自由落下滴落入电炉,用高速显微摄影法观测。

    d)  固体粒子的热分解速度和表面反应速度也可用和油滴同样的方法测定。

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点击次数:  更新时间:2017-11-28 19:56:26  【打印此页】  【关闭