燃烧理论之固体燃烧.ppt

固体燃烧;主要内容;第一讲;1.概述;固体燃料中最重要的一种是煤，最有代表性的就是以煤粉的形式在效用锅炉中燃烧，这就是我们这一章所要讨论的内容。固体燃烧的另外一些应用包括垃圾燃烧、金属燃烧、混和燃料火箭发动机、木材燃烧、碳〔煤焦或炭焦〕的燃烧等。;由于上述固体燃料的类型及其应用的差异，因此其燃烧问题也是非常复杂的，其具体特性既有赖于燃料的自然属性，又和其应用特性有关。

例如，要详细介绍煤的燃烧就需要一整本(甚至几本)书。

因此，我们方法是：首先介绍一些对固体燃烧非常重要根本概念，然后，应用这些概念建立固体碳颗粒燃烧的简单模型。;1.2国内、外相关研究的近况(过去10年);kineticmechanismsofheterogeneousgas-solidreactionsrelevanttooxidationofcoalandcarbon;

Particle-fluidizedbedsystem(spoutedbed);Fuel-cell;ReginaldE.Mitchell;ChrisShaddix

SandiaLab;为学治研的精益求精;国内煤燃烧领域中科技人员(应用根底)

徐旭常，岑可法，秦裕昆，范维澄

马毓义、许晋源、周力行、傅维标……

陈昌和、岳光溪、徐通模、郑楚光……

张健、何榕、姚强、章明川、骆仲泱、徐明厚……;2.燃煤锅炉;一次风提供了整个风量的百分之二十。在一次风中，氧气消耗于挥发份的燃烧。

二次风通过过烧口以高速进入，并与焦炭和来自锅炉底部的燃烧产物相混和。

思考一个问题——烟煤和无烟煤，其燃烧器的布置有何区别？

火焰气体放出的热量通过布置在燃烧区的管道传递给过热蒸气。下游的燃烧气体相对较冷，透平出来的蒸气被再热，供水管路被加热，燃烧气体被预热。;接着炉气被送入除尘和脱硫装置，有时也包括脱除氮氧化物的装置。锅炉系统的很大的一个局部被污染控制系统所占据。;3煤(固体)燃烧研究和教学的思考;3.1煤的热解研究;碳燃烧模型的建立提供了一个认识固体燃料燃烧固有特性的途径，同时也同碳燃烧的问题相关联。

这一章中还包括煤及其它固体燃烧的实际应用的简要介绍。;碳颗粒燃烧Vs.液滴燃烧——异同性;4.非均相反响和外表化学反响;Gardiner将气－固反响的整个过程细分为以下的5个根本过程。

1、反响物分子通过对流和〔或〕扩散??用到达外表。

2、反响物分在在外表被吸附。

3、包含被吸附分子，固体外表自身及气相分子的多种化合作用的基元反响步骤。

4、产物分子在外表的解吸附。

5、产物分子通过对流和〔或〕扩散作用离开固体外表。;第一步和第五步是相似的，可以用第三章中传质的内容来分析。

中间的几步反响比较复杂，尤其是第三步，涉及到物理化学的领域研究。为了相信描述这些反响步骤，我们将根据反响物和〔或〕产物在外表吸附的强弱引用三个速率方程。;首先，如果反响物分子A吸附能力较弱，那么反响速率，R，与接近外表的A气体的浓度成正比：

第二，如果A强吸附，那么反响速率与A的气相浓度无关，也就是：;这里[A]和[B]是接近固体外表的A和B的气相浓度。等式14.1－14.3说明气固反响速率的表达式同我们所熟悉的〔如第四章中涉及的〕同相基元反响是不同的。

一定要注意分压、浓度和质量分数关系;4.2碳反响的总包反响Power-law;碳外表的主要产物是CO。通过外表扩散出去的CO通过边界层同向内部扩散的氧气相结合，发生如下的均相的总包反响：;此外，非均相反响的系统学习将需要很多方面的内容，因此在这里我们仅做一个简短的介绍。作为以后学习的起点，建议参考化学动力学、更甚至外表吸附和化学的根本教材。;4.3物理吸附和化学吸附;式中ka和kd分别为吸附和脱附速率常数。假设设θ表示外表被覆盖的分数，(1-θ)为未被覆盖局部所占的分数，那么吸附速率ra和脱附速率rd分别为;Langmuir-Hinshelwood分析

(1)外表是理想的；

(2)所有被吸附的气体分子在外表上的吸附平衡都满足Langmuir吸附等温式；

(3)在反响速率的讨论中对吸附过程亦可引用平衡近似和稳态近似处理法。;K2反响特别快,K-1那么可忽略，采用稳态近似;K2反响特别慢,K-1那么不可忽略，采用平衡近似;第三种情况证明假设CO强吸附〔其实不可能〕;4.6碳外表总结;(1)CO2的控制已经成为了国际上学术乃至政治讨论的热点，看了这篇文献后MolinaandShaddix，ProceedingoftheCombustionInstitute.2007,1905-1912，你能总结出煤粉在O2/CO2气氛下和普通煤粉在空气(O2/N2)条件下