工程燃烧学第一章.ppt

工程燃烧学第一章.ppt

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2022/10/5,工程燃烧学,第1页,课程名:

工程燃烧学教学单位:

石油工程学院主讲教师:

王政伟职称教授课程性质:

B1总学时40总学分2.5授课班级:

热能11总人数61人授课学期:

2013-2014学年第2学期所用教材及编者:

工程燃烧学汪军编主要参考书:

工程燃烧学童正明主编高等燃烧学岑可法编著,2022/10/5,工程燃烧学,第2页,让学生掌握：

能源的多样性与相互转化过程，能源利用中燃烧的重要性，工程燃烧和能源利用中存在的主要问题。

了解：

气、液、固燃料燃烧的组织和过程，燃烧设备的一般要求、今后工程燃烧学研究重点和主要学习内容。

2022/10/5,工程燃烧学,第3页,1、自然界太阳能转化为各种能量形式和发电厂中燃烧化学能转化为电能的原理方法、设备。

2、能源利用中工程燃烧存在的主要问题以及解决这些问题的主要方法和途径。

3、当前燃烧研究的重点是开发新的排放低污染，适应不同燃料的燃烧设备。

2022/10/5,工程燃烧学,第4页,1、主要是在课堂教学中提出问题，引起学生的注意力，进行讨论，达到良好的教学目的。

2、对那些不注意课堂纪律的要重点提问，根据回答情况进行记录。

2022/10/5,工程燃烧学,第5页,1、例举自然界和工程中能量转换的实例35个？

2、燃烧和燃烧条件？

热能利用过程？

3、当前我国能源利用及工程燃烧中带来的主要问题？

解决这些问题的方法和途径？

4、锅炉的基本结构和工作原理？

5、燃烧室和燃烧器的基本要求？

6、当前工程燃烧的重点，要解决那些问题？

2022/10/5,工程燃烧学,第6页,掌握重要的基本概念（能量转化、燃烧、燃烧设备、燃烧条件）是学习本课程的重要基础，绪论中讲的基本概念很多，要让学生深刻理解这些基本概念，除了列举生活中大量的事例外，还要联系实际，尤其采用多媒体教学，更形象更实际的让学生了解这方面的内容。

2022/10/5,工程燃烧学,第7页,2022/10/5,工程燃烧学,第8页,1、能量：

能量的多样性而且有质的差别,多样性：

机械能（位能、动能）、电能、化学能、热能（温度）、风能（速度）、光能（强度）、声能、核能、生物质能。

2022/10/5,工程燃烧学,第9页,1、机械能动能mV2,2022/10/5,工程燃烧学,第10页,1、机械能位能,处于高位能流动的物质（水）,2022/10/5,工程燃烧学,第11页,2022/10/5,工程燃烧学,第12页,2022/10/5,工程燃烧学,第13页,电能UIt,2022/10/5,工程燃烧学,第14页,2022/10/5,工程燃烧学,第15页,热能m.t,2022/10/5,工程燃烧学,第16页,2022/10/5,工程燃烧学,第17页,2022/10/5,工程燃烧学,第18页,2022/10/5,工程燃烧学,第19页,2022/10/5,工程燃烧学,第20页,2022/10/5,工程燃烧学,第21页,2、能量转化过程,各种能量在一定条件下可相互转化，而且能量的数量不变能量守恒与转化定律,2022/10/5,工程燃烧学,第22页,2、能量转化过程,2022/10/5,工程燃烧学,第23页,核能太阳能,生物质能（光合作用）矿物质的（煤、油、天然气）的化学能空气密度变化空气流动风能水蒸气升高空气运动雨落下高位水流动水力能加热各种物质（水）热能半导体光电效应电能（光电效应）,高温高压,地壳运动,2.1自然界的能量变化过程,问题：

台风的形成？

煤田和油田的形成？

2022/10/5,工程燃烧学,第24页,发电厂中，煤、油、天然气的化学能,烟气的热能,工质的内能,工质的动能,叶片的动能,电能,燃烧,空气炉内,传热,在锅内,流动,喷管,冲击,叶轮,电磁感应,发电机,电动机发光元件发热元件发声元件电磁感应,机械能光能热能声能磁能,2.2火力发电厂的能量转化过程,2022/10/5,工程燃烧学,第25页,2022/10/5,工程燃烧学,第26页,2022/10/5,工程燃烧学,第27页,一次能源,自然界存在的没有加工的能源,不可再生能源：

煤、石油、天然气、核能,二次能源,加工转化后用于工、商、农业、生活的能源,电能、热能（蒸汽、热水、冷气）、煤气、焦碳、石油制品（汽油、煤油、柴油）、酒精、沼气、压缩空气,能源能源是可以直接或经转换提供人类所需的光、热、动力等任一形式能量的载能体资源,可再生能源：

水能、太阳能、风能、生物质能、地热,2022/10/5,工程燃烧学,第28页,能源的利用将一次能源转化为生产或生活直接所需要的二次能源的过程。

热能的利用燃料的化学能（煤、石油、天然气）,燃烧,在炉内、燃烧器中,高温烟气的热能,蒸汽（在能源利用中有极其重要的地位）,蒸汽,生产（蒸煮、加热、干燥、漂洗、反应、保温）采暖通风、制冷、生活用气。

动能机械能电能,空气,2022/10/5,工程燃烧学,第29页,工程燃烧及其存在的主要问题,工程燃烧是一种复杂的物理化学过程，其本质是燃料与氧化剂发生剧烈发光发热反应。

连续稳定燃烧条件有足够的温度（达到着火温度），有足够的空气和良好的混合，有足够的时间和空间，及时输入和排出燃烧产物。

燃料的燃烧过程：

1、气体燃料燃烧输送混合加热着火传播稳定燃烧2、液体燃料燃烧输送加热雾化蒸发扩散混合着火燃烧3、固体燃料燃烧输送破碎分离混合扩散吸附反应解吸扩散,2022/10/5,工程燃烧学,第30页,1、可利用矿物质的燃料资源有限（煤300年，油30年，天然气50年）存在能源危机。

主要存在的问题和解决方法：

解决方法有：

大力开发新能源（水能、核能、太阳能，风能，生物质能，地热能）；大力提倡节能，降低能耗，提高利用率。

2、能源利用率低（仅为发达国家的1/21/3）以煤为主，燃烧技术落后，各种能量转化和传递的热工设备落后。

解决方法有：

开发各种高效清洁的燃烧技术，开发高效的各种热工传热传质设备（锅炉、制冷机、换热器）。

2022/10/5,工程燃烧学,第31页,3、生产的大量污染：

解决方法有：

调整产业和产品结构，控制总量排放（总量保持不变）、达标排放采用高效的脱硫、脱硝和除尘设备。

4、存在各种安全隐患：

气体燃料开采，输送，储运过程引起大火和灾难的后果、中毒；煤的开采过程中发生瓦斯爆炸，透水等恶性事故。

CO2排放，产生温室效应，使地球气候变暖；SO2排放酸雨，腐蚀金属和硅酸盐建材，危害动植物的生长和人类的健康；NOx和各种粉尘恶化环境，危害人类的健康。

解决方法：

加强安全教育、提高防范意识，提高安全技术措施，定期检查和集中大检查,2022/10/5,工程燃烧学,第32页,燃料准备,加压加热空气,风机、空预器,燃烧器,燃烧室,加热各种物料（金属、建材、矿物质）,直接利用,加热工质；蒸汽汽轮机做功排放工艺过程（反应加热）排放生活、采暖、制冷。

煤的输送、破碎、分离、输入、混合，油加压加热雾化，气体燃料加压、加热、净化,高温烟气,2022/10/5,工程燃烧学,第33页,2022/10/5,工程燃烧学,第34页,2022/10/5,工程燃烧学,第35页,2022/10/5,工程燃烧学,第36页,结构：

活塞、汽缸、进气、进油、排气装置,1.活塞式内燃机,特点和应用：

结构简单、功率小、转换过程快、广泛应用于各种交通运输机械（汽车、火车、轮船）,工作原理：

进气喷油、压缩混合、爆炸做功、排气四个过程,2022/10/5,工程燃烧学,第37页,2022/10/5,工程燃烧学,第38页,2022/10/5,工程燃烧学,第39页,2022/10/5,工程燃烧学,第40页,2.叶轮式汽轮机组,结构：

压缩机、燃烧室、叶轮机,原理：

压缩空气和燃料燃烧后的高温高压气体进入叶轮机械产生推动力。

特点：

单位功率体积小、起动快、用于飞机和调峰电站。

2022/10/5,工程燃烧学,第41页,2022/10/5,工程燃烧学,第42页,2022/10/5,工程燃烧学,第43页,2022/10/5,工程燃烧学,第44页,2022/10/5,工程燃烧学,第45页,三大部件三个工作过程三大辅助系统,3.工业锅炉,2022/10/5,工程燃烧学,第46页,三大结构：

炉：

煤斗、煤闸、炉排、炉墙、炉拱、给风装置、出渣板等锅：

锅筒、集箱、下降管、上升管、导汽管、过热器、省煤器安全附件：

水位计、安全阀、压力表、报警器、主汽阀、排污阀、止回阀等,三个工作过程：

燃料的燃烧过程向水、汽的传热过程水的加热、汽化、过热过程,三大辅助系统：

燃料的加工和输送系统送引风系统水的净化、软化、除氧和加压系统,2022/10/5,工程燃烧学,第47页,2022/10/5,工程燃烧学,第48页,2022/10/5,工程燃烧学,第49页,2022/10/5,工程燃烧学,第50页,2022/10/5,工程燃烧学,第51页,

（1）工业炉：

加热金属或矿物质进行物理化学变化的设备锻造、热处理、铸造、冶炼高炉。

（2）工业窑：

加热各种硅酸盐材料发生物化过程的设备砖瓦窑、石灰窑、水泥窑、玻璃窑、陶瓷窑,4.工业炉窑,2022/10/5,工程燃烧学,第52页,民用炉灶燃气灶、燃气热水器、燃气取暖器、煤油炉、汽化灯等,5.民用炉灶,2022/10/5,工程燃烧学,第53页,民用炉灶燃气灶、燃气热水器、燃气取暖器、煤油炉、汽化灯等,2022/10/5,工程燃烧学,第54页,1、燃烧室的基本要求：

功能：

高效快速完全环保地完成燃料的燃烧过程。

2022/10/5,工程燃烧学,第55页,2022/10/5,工程燃烧学,第56页,1、燃烧室的基本要求：

燃烧效率高完全燃烧程度，取决于燃料、燃烧方式、燃烧过程组织管理。

燃烧强度大单位时间、空间、面积上的燃烧量，使燃烧空间小、耗材少。

燃烧稳定性好火焰正常着火、传播、稳定燃烧，不产生脱火、回火、超温、冲墙等。

燃烧污染少不产生SO2、NOx粉尘和碳黑，与燃料种类、燃烧方式、末部烟气处理有关。

2022/10/5,工程燃烧学,第57页,2、燃烧器,

（1）基本结构：

燃料喷管、配风器和点火器、燃头四部分；,

（2）功能：

完成燃料和空气的混合，着火，稳定燃烧,（3）种类：

气体、液体（重油、柴油、渣油）煤粉、水煤浆燃烧器。

2022/10/5,工程燃烧学,第58页,2022/10/5,工程燃烧学,第59页,2022/10/5,工程燃烧学,第60页,2022/10/5,工程燃烧学,第61页,（4）燃烧器的基本要求,种类：

气体、液体（重油、柴油、渣油）煤粉、水煤浆燃烧器。

1）能够实现良好的混合（速差、相交、旋转）对重油、油渣、煤灰、水煤浆尤为重要。

2）点火容易，火焰稳定点火环多头交叉，稳焰罩3）结构紧凑，重量轻，安装操作方便,2022/10/5,工程燃烧学,第62页,1、高效节能的燃烧方式和装置解决能源利用低、循环流化燃烧方式，高压旋风燃烧。

2、污染低安全性高的燃烧方式洁净煤燃烧技术，水煤浆，煤的汽化和液化,3、设计各种不同用途的燃烧器高强度、大功率、超高温、超低温、超真空、低热值燃料,4、劣质燃料的合理利用开发燃烧低热值、高灰分、高硫、高水分等复杂成分的各种劣质燃料和废弃物,5、计算机自动控制技术应用自动控制、监测、事故处理、降低劳动强度、增加安全可靠性。

2022/10/5,工程燃烧学,第63页,1、燃料种类、成分、理化性质、燃烧特性、测试方法。

2、燃烧计算空气量、烟气量、烟气焓温表、燃烧温度,3、燃烧反应动力学燃烧速度、燃烧反应的机理和影响因素，强化燃烧的基本方法。

4、预混气体的燃烧着火、传播、稳定、稳焰方法、特点、组织、燃烧器的种类、结构、特点和应用、设计等。

5、气体射流扩散燃烧种类、特点、混合方式、层流和湍流射流燃烧的特点，相互之间转换过程、燃烧器的种类、原理、结构、特点和应用场合。

2022/10/5,工程燃烧学,第64页,6、液体燃料燃烧种类、过程、雾化机理、因素、方法评估、液滴燃烧、液雾炬的燃烧特点、组织、燃烧器；,7、固体燃料燃烧重要性、煤的燃烧过程、碳粒燃烧机理、速度、强化方法；燃烧方式、燃烧设备的种类