中国矿大燃烧学复习题Word文件下载.docx

1、煤中固定碳含量高，不利于煤的着火和燃烧，煤难以燃烬。1 2. 什么是有效氢，什么是化合氢？有效氢：与碳、硫结合在一起的氢，也叫可燃氢，可进行燃烧反应，并放出热量；化合氢：与氧结合在一起的氢，不能参与燃烧反应。在计算煤的发热量和理论空气需要量时，氢的含量应该以有效氢为准。2 3. 何谓燃料的高位发热量和低位发热量？ 为什么在工程和设计计算中使用低位发热量？煤的高位发热量是指单位质量或单位体积的燃料完全燃烧后燃烧产物冷却到使其中的水蒸汽凝结成0的水时所放出的热量；煤的低位发热量是指单位质量或单位体积的燃料完全燃烧后燃烧产物中的水蒸汽冷却到20时放出的热量，不包括水蒸汽潜热的燃料发热量；因为热力设备

2、的排烟温度一般大于100，烟气中的水蒸气尚未冷凝而直接排出，使燃料燃烧后烟气中的水蒸汽潜热无法回收利用。3 4. 什么是标准煤？能源的种类很多，所含的热量也各不相同，为了便于相互对比和在总量上进行研究，我国规定应用基低位发热量Qnet,ar=29271kJ/kg（即7000kcal/kg）的燃料为标准煤，也称煤当量。标准煤实际是不存在的，只是人为的规定。提出标准煤的主要目的是把不同燃料划归统一的标准，便于分析、比较热力设备的经济性。不同的煤具有不同的发热量，有时差别很大。因此，在相同容量、相同参数的锅炉，在相同运行条件下，不能仅仅依据消耗燃料量的多少，来衡量锅炉运行的经济性。如果把不同的燃煤都

3、折算为统一的标准煤，那就容易判断：哪一台炉的标准煤耗量低，哪一台锅炉的运行经济性就好。4 5. 煤质分析主要包括哪些内容？工业分析（工分）：灰分、水分、挥发份、固定碳、低位发热量、焦渣特性；元素分析（元分）：碳、氢、氧、氮、硫。5 6. 煤的成分分析有几种基准？各有什么意义？各用于什么场合？应用基（收到基，as received basisar）：以收到状态下包括全部组分在内（包括全部水分和灰分）的燃料成分总量作为计算基准，用于煤的燃烧产物计算。 空气干燥基（分析基，air dry basis-ad）：以除去外在水分后的燃料成分总量为计算基准，燃料被60oC的空气干燥至风干状态，外在水分已经逸

4、出，燃料中仅剩下内在水分，常用于实验室煤质分析。干燥基（dry basis-d）：以除去全部水分后的燃料成分总量为计算基准。燃料在烘箱（102-105）中烘干失去全部水分，表示煤中的稳定成分，用于不同煤种的质量比较。干燥无灰基（可燃基，dry ash free basis-daf）：以除去水分和灰分后的燃料成分总量为计算基准。常用于确切地说明煤的化学组成特点。6 7. 煤中水分有几种存在方式（内水分，外水分）？请用应用基（收到基）表示出分析基内水分？煤中水分有外水分和内水分之分。外水分为环境条件下机械地附在燃料表面的水分，与环境空气湿度、温度等外界条件有关；内水分为实验室条件下的燃料达到风干状

5、态而失去外在水分后的剩余水分，主要为化学吸附水及矿物质结晶水。全水分为外水分和内水分之和；外水分的基准为应用基（收到基）；内水分的基准为分析基（空气干燥基）。M外M外ar； M内M内ad； Mar=M内arM外ar M内ar= M内ad（100-M外ar）/100水分是煤中的不可燃成分，其存在降低了燃料的可燃质含量，含水量大的燃料发热量低，不易着火、燃烧，而且在燃烧时还要消耗热量使其蒸发和将蒸发的水蒸气加热，降低燃烧室温度，影响燃料的着火与燃尽，使锅炉效率降低，并使排烟损失加大，易在低温处腐蚀设备，还会造成堵灰等问题。含水量大的煤是的制粉设备制粉困难，需要高温空气或烟气干燥。但是水分使飞灰中碳

6、粒减少，从而使机械不完全损失减少，TSP减少，同时水分的蒸发有利于疏松煤层，增加孔隙率，改善燃烧。7 8. 煤中硫分有几种存在方式？硫在煤中的存在形式主要有三种：有机硫、黄铁矿硫和硫酸盐硫。有机硫是含于燃料有机体中的硫，其均匀分布在煤中，与其它元素（C、H、O）结合形成复杂的有机化合物；黄铁矿硫为含于金属硫化物中的无极硫，以金属硫化物（FeS2、CuS、ZnS等）的形式存在，主要形式为FeS2；硫酸盐硫主要以CaSO4、MgSO4、FeSO4等无机盐形式存在。有机硫与黄铁矿硫均可以燃烧放出热量，二者合称可燃硫或挥发硫。硫酸盐硫已经充分氧化，不能参与燃烧反应，是燃料燃烧后所形成灰渣的一部分。8

7、9. 油的闪点和燃点及着火点？闪点：当燃料油加热至一定温度时，其中分子量较小，沸点低的成分将先由油的表面气化逸出，形成油蒸气。油温升高，油蒸气越多，油表面附近的油蒸汽浓度越大。此时，有外来火源的情况下，在油面上会出现闪火现象（时间不超过5s），但是未构成持续燃烧；燃点：当油的蒸发速度很快时，在有外来火源情况下，在油面上闪火后持续燃烧（5s）；着火点：在无外来火源的情况下，在油面上形成的持续燃烧。10. 什么叫粘度？重油粘度有几种表示方法？运动粘度的单位及其换算？粘度是表示流体质点之间摩擦力大小的物理指标，可以用来衡量燃油的流动性，是影响燃料油输送、雾化质量的主要因素。重油的粘度随温度的升高而降

8、低，压力增加，液体粘度增加，但是影响不大。其表示方法有动力粘度、运动粘度、恩氏粘度。运动粘度的单位及其换算：运动粘度与恩氏粘度之间的换算关系：11. 说明燃气干湿成分的表示方法及换算方法？湿成分：包括燃料中水蒸气组分的表示基准。干成分：不包括燃料中水蒸气组分的表示基准。干、湿成分换算关系：进行燃烧计算时要用气体燃料的湿成分来算。12. 何谓理论空气量？单位质量或单位体积的燃料完全燃烧（无剩余可燃组分和CO）时所需要的最小空气量（燃烧产物中氧气为零），即从燃烧化学反应式出发计算出的1kg（或1m3）燃料所含可燃元素完全燃烧所需的空气量称为理论空气量。一般来说，燃料的理论空气量与其发热量大致成正比

9、关系。1000kcal热量的燃料燃烧时约需1Nm3空气量。13. 何谓理论烟气量？何谓实际烟气量？其烟气成分中有何差别？为什么？理论烟气量：1kg或1m3燃料在a=1的情况下完全燃烧，所生成的烟气量为理论烟气量。实际烟气量：1kg或1m3燃料在a1的情况下完全燃烧，所生成的烟气量为实际烟气量。与理论烟气量相比，实际烟气组分上多了一项O2；在烟气总量上，多了过量空气（a-1）V0以及随过量空气带入烟气中的水蒸气，这部分过量空气包括0.21（a-1）V0的氧气和0.79（a-1）V0的氮气。理论烟气量只与燃料的成分有关，而实际烟气量不但与燃料成分有关，还与空气消耗系数a有关。在理论燃烧状态下，空气

10、中的氧被全部消耗，因此烟气中没有氧；而实际燃烧过程中，当空气过量时（a1），烟气中多了一部分过剩空气量（a-1）V0。14. 何谓过量空气系数（空气消耗系数）？过量空气系数的大小对燃烧及设备效率有何影响？过量空气系数a为实际空气量Vk与理论空气量V0之比（ ），其大小直接影响燃烧效率和设备效率。实际煤正常的燃烧过程中空气消耗系数通常大于1，而实际煤气化过程中空气消耗系数通常小于1。在燃烧设备中，燃烧过程一般在炉膛出口处结束，因此对燃烧有重大影响的是炉膛出口处的过量空气系数a。a太大会造成过大的排烟热损失，使得设备效率降低，并使炉温偏低，不利于炉内燃烧；太小会造成固体及气体燃料不完全燃烧损失过大

11、，使得燃烧效率降低，污染物排放浓度高；对于不同燃料和不同的燃烧方式，a大不相同，存在一个最佳值，应在设计和运行中接近此值。15. 不同的过量空气系数情况下的燃烧产物有何区别？a1：完全燃烧时，燃烧产物中除了CO2、H2O、SO2、NOx之外，还有剩余的氧； 不完全燃烧时，燃烧产物中除了CO2、H2O、SO2、Nox、O2之外，还有不完全燃烧产物CO和H2以及CH4等。此时，不完全燃烧程度越严重，燃烧产物体积增加的也就越多。a1：燃料与空气混合均匀，燃烧产物中可能有CO、H2、CH4，但是没有O2； 燃料与空气混合不充分，燃烧产物中有CO、H2、CH4，但是有O2；此时，将会使燃烧产物生成量有所

12、减少。16. 何谓燃烧温度？理论燃烧温度？理论发热温度？燃烧温度：燃料在炉内实际燃烧后烟气所达到的温度（有散热），它是在边燃烧边传热的情况下烟气达到的温度，在高度方向和炉膛截面的不同处，其燃烧温度是不相同的；此外还与燃烧完全程度及燃料是否热解有关。理论燃烧温度（绝热燃烧温度）：假定炉膛边界不传热（绝热系统）时，燃料完全燃烧（不完全燃烧热损失为零）时炉内烟气所能达到的最高温度（a不等于1，燃料和空气均可预热）。理论燃烧温度是燃料燃烧的一个重要指标，为某种燃料在某一燃烧条件下所能达到的最高温度，其对于炉内过程分析和热工计算都是一个极其重要的依据，对于燃料与燃烧条件的选择，温度水平的估计和炉内换热计

13、算，都有实际意义。理论发热温度：假定炉膛边界不传热（绝热系统）时，燃料完全燃烧（不完全燃烧热损失为零），燃料和空气均不预热时，空气消耗系数为1时，炉内烟气能达到的温度称为理论发热温度。理论发热温度只和燃料性质有关，是从燃烧温度的角度评价燃料性质的一个指标。17. 理论燃烧温度与哪些因素有关？提高理论燃烧温度的措施？其影响因素如下：燃料的种类和发热量，理论燃烧温度的增加正比于Qnet/Vy；空气消耗系数；空气或燃料的预热温度；空气的富氧程度，氧气浓度在30%以下增加氧气浓度效果明显；燃烧速度及减少散热。提高理论燃烧温度的措施：提高空气和燃料的预热温度；选择合适的空气消耗系数，在较小的烟气排放量下

14、保证燃料的快速燃烧与燃尽；提高氧气浓度等。18. 富氧程度对不同发热量燃料的燃烧影响如何？燃料在氧气或富氧空气中燃烧时，理论燃烧温度 比在空气中燃烧时要高。这是因为当燃料在氧气或富氧空气中燃烧时，燃烧产物生成量有了变化，燃烧产物的生成量随着空气的富氧程度增加而减小，从而使得燃料的理论发热温度增加。燃料的理论燃烧温度不但和燃料的发热量有关，还与燃料在富氧情况下的燃烧产物生成量有关，发热量比较高的燃料的理论燃烧产物生成量较大，因此受空气的富氧程度的影响较大，而发热量较小的燃料则影响较小。富氧空气中的氧浓度在30%以下时，效果明显，如氧浓度继续增加，效果减弱。19. 试写出煤的燃料特性系数的表达式？

15、并说出其意义？，b是一个无因次数，仅取决于燃料的元素成分，对于固体与液体燃料来说，其为燃料中自由氢与碳之比。20. 试写出燃烧效率的表达式并说出式中各项的含义？其与锅炉效率有什么不同？燃烧效率 ，式中q3为化学不完全燃烧损失，q4为机械不完全燃烧损失。锅炉效率 ，式中q3为化学不完全燃烧损失，q4为机械不完全燃烧损失，q2 为排烟热损失，q5 为锅炉散热热损失，q6 为灰渣物理热损失。21. 公式 中， 的含义是什么？写出完全燃烧和不完全燃烧的方程式？中， ：当烟气中无过剩的氧量，即过量空气系数为1，且能完全燃烧时烟气中的三原子气体的浓度，其只取决于燃料特性系数b，为燃料特性之一，只与燃料的元

16、素成分有关。，该式表明燃料完全燃烧时，其烟气组分一定符合该方程式，但是，烟气组成符合该方程式的燃烧未必是完全燃烧。所以，该式是燃料完全燃烧的必要条件，而非充分条件。，该式表明燃料不完全燃烧时，其烟气组分一定符合该方程式。22. 何为阿累尼乌斯定律？何为活化能E？活化能与何因素有关？阿累尼乌斯定律：阿累尼乌斯通过对反应过程中浓度随时间的变化关系的研究发现，温度对反应速率的影响，集中反映在反应速率常数k上，即 。阿累尼乌斯定律说明了燃料本身的活性与反应温度对化学反应速度的影响。阿累尼乌斯定律是实验得出的结果，并不是所有的化学反应都符合阿累尼乌斯定律。活化能（E）：根据活化分子碰撞理论，活化分子所具

17、有的平均能量（Ee）与反应物分子的平均能量（Em）之差称为活化能（ Activation Energy, 用Ea表示），表明反应物分子由普通分子转化为活化分子所需要吸收的平均能量，单位kJmol-1。在一定温度下，某一燃料的活化能越小，其反应能力越强，反应速度受温度的影响也就越小，在较低的温度下也容易着火与燃尽；活化能越大的燃料，其反应能力越差，反应速度受温度的影响越大，不但着火困难，而且需要在较高的温度下经过长时间才能燃尽。活化能的水平是决定燃烧反应速度的内因条件。活化能的影响因素：反应物性质及浓度、温度、压力、反应混合物中惰性物质、催化剂等。23. 何为质量作用定律？化学反应速度与哪些因素

18、有关？质量作用定律反映了参加反应物质的浓度对化学反应速度的影响，其意义为：对于均相反应，在一定温度下，简单反应或复杂反应的基元反应，其反应速率与各反应物浓度以其化学计量系数为指数幂的乘积成正比，即 。影响因素：温度、活化能、反应物浓度、压力、混合气组成、反应混合气中不可燃气体组成。24. 链锁反应过程由几个步骤组成？链的激发过程、链的传递过程、链的终止过程。25. 什么是均相燃烧、异相燃烧？什么是动力燃烧、扩散燃烧及中间态（过渡态）燃烧？（举几个动力燃烧的例子？）为什么工程上常用扩散燃烧方式？均相燃烧：燃料和氧化剂的物态相同，如气体燃料在空气中的燃烧，燃料和氧化剂都是气体，属于同相燃烧。异相燃

19、烧：燃料和氧化的物态不同，如固体燃料在空气中的燃烧属于异相燃烧。动力燃烧：燃料与氧化剂混合时间远小于燃料与氧化剂的混合物为达到开始燃烧反应的温度时所需的加热时间和完成化学反应所需时间之和，扩散性能远远超过化学反应性能，燃烧速度取决于化学反应性能，而与扩散性能无关。此时，扩散性能很强，燃料表面有足够的氧气，阻碍燃烧的是不能迅速进行化学反应。如预先混合好的可燃气体与空气混合物的燃烧过程、层燃炉尾部燃烬区的燃烧过程、细小颗粒煤粉的燃烧过程和煤粉炉尾部的燃烧等，即动力燃烧不只在气体燃料燃烧时才存在。其主要影响因素是可燃物与氧的化学反应速度，化学反应速度与反应空间的压力、温度、反应物质浓度有关。对于锅炉

20、的实际燃烧，影响化学反应速度的主要因素是炉内温度，炉温高，化学反应速度快。扩散燃烧：燃料与氧化剂混合时间远大于燃料与氧化剂的混合物为达到开始燃烧反应的温度时所需的加热时间和完成化学反应所需时间之和，化学反应性能远远超过扩散性能时，燃烧速度取决于扩散性能，而与化学反应能力无关，化学反应能力很强，只要氧气扩散到燃料表面，就能立即燃烧掉，阻碍燃烧的是氧气供给不足。如气体燃料与空气分别由两个喷口进入燃烧室的燃烧过程和大颗粒煤的燃烧过程。对于扩散燃烧，对其燃烧进行强化的主要方法是加强燃料与空气的混合，其次是提高二者的温度等。其主要影响因素是氧和可燃物的物理混合速度，而物理混合速度取决于空气与燃料的相对速

21、度、气流扰动情况、扩散速度等。中间（过渡）态燃烧：当燃烧过程处于扩散燃烧与动力燃烧两种极限情况之间时，扩散能力和化学反应能力相差不大，燃料的燃烧速度与扩散能力和化学反应能力都有关系。为什么工程上常用扩散燃烧方式：扩散燃烧较稳定，安全性高，不会回火；火焰长度可以根据需要调节，燃烧热功率大，可以适应工程的各种需要，操作方便，故在工程上获得广泛应用。26. 工程应用中主要有哪几种射流？各有什么特点？对燃烧过程有什么作用？自由射流、同向平行流中的射流、交叉射流、环形射流、同轴射流、旋转射流。自由射流：射流是一种完全的分离流，射流自喷管流出后，在与喷入空间中的介质相互作用下发展，不再受原来的固定边界的影

22、响。因为与外界流体之间存在速度差，且有粘性，射流与周围流体之间产生湍流旋涡。由于微团的脉动和流体之间的摩擦，射流与周围介质之间不断地以湍流扩散的形式进行热量、质量和动量的交换，射流带动周围流体一起沿着射流前进方向移动，结果使射流质量不断增加，射流的横向尺寸（径向）越来越大，而速度不断衰减。煤气喷射到大气中的燃烧，即为自由射流。交叉射流：射流以某一角度与主流相交的射流或两股射流以某一角度交叉喷出的射流现象。交叉射流的混合强度，也就是射流与主气流的动量、质量和热量交换，与射流射入主气流的深度和射程有很大关系。而这些参数，即表征射流运动的特性参数，与主气流和射流的速度、主气流和射流轴线的交角、主气流

23、和射流的温差、密度差、喷嘴的型式等因素有关；交叉射流可以促进射流与主流的混合，因此在工程上应用非常广泛，如在向火焰中喷射二次助燃空气（分级燃烧）或稀释空气（高速等温烧嘴）时，常采用交叉射流；环状射流与同轴射流：在环状射流与同轴射流的充分发展区，流动状况与轴对称的圆射流类似。但是在靠近喷口附近，在环状射流中心有一低压回流区；在同心射流的交接面上，由于中央喷管有一定厚度，也会在靠近喷口附近形成环状回流区。由于回流区的存在能改善火焰的稳定性，因此，环状射流与同心射流在燃烧技术中特别重要，如有钝体的直流燃烧器和轴向直流燃烧器。旋转射流：射流离开喷口前强迫流体做旋转运动，当流体离开喷口后，除了具有一般射

24、流的径向与轴向速度分量外，还具有一定分布的圆周向（切向）速度分量。由于射流旋转运动的结果，在旋流流场的径向和轴向上都产生压力梯度。当射流旋转比较激烈时，由于轴向压力梯度增大，流体将在轴向上发生倒流，从而在喷口附近出现回流区。因此，旋转射流具有旋转湍流运动、自由射流及尾流的特点：a. 旋转射流具有内回流区和外回流区，相对直流射流而言，旋转射流从内外两侧卷吸高温烟气，卷吸周围介质的能力强，扩展角比较大，可以依靠自身的回流区保持稳定着火；b. 旋转射流出口处速度高，由轴向、径向和切向速度组成，气流的早期混合强烈；c. 切向速度衰减很迅速，气流旋转效应消失较快，因此后期混合较弱；d. 旋转射流的轴向速

25、度衰减也较快，因此射流射程较短。27. 简述自由射流的自模性？射流在基本段中各截面的速度、温度与浓度分布是相似的，如圆形喷口的自由射流基本段任一断面的无因次速度、温度与浓度和无因次距离之间具有这样的相似性， 、 、 ，表明各断面速度、温度、浓度分布虽不相同，但各断面的无因次速度、温度、浓度分布规律是相同的。28. 为什么旋转射流能够强化燃烧？旋转射流具有内回流区和外回流区，相对直流射流而言，旋转射流从内外两侧卷吸高温烟气，卷吸周围介质的能力强，扩展角比较大，可以依靠自身的回流区保持稳定着火；旋转射流出口处速度高，由轴向、径向和切向速度组成，气流的早期混合强烈。鉴于此，旋转射流可以保证燃料及时、

26、顺利地着火和稳定燃烧。29. 什么是着火温度和着火？什么是点火温度和点火？着火与点火的相同点与不同点是什么？预混可燃气体由于自身温度的升高而导致可燃混合物系统化学反应自行加速、不需要外界作用而引起的着火燃烧称为“自燃着火”或“着火”；可燃混合物热自燃需要有一定的能量储存过程。可燃混合物系统化学反应可以自动加速、不需要外界作用而达到自燃着火的最低温度称为“着火温度”。对某一可燃混合物来说，着火温度随着具体的热力条件变化而变化，并不是一个物性参数。用小火焰或高温气体、炽热物体、电火花等外界能量强迫可燃混合物的化学反应速度急剧加快所引起的着火过程，即用一个不大的点热源，使某一局部可燃混合物着火燃烧，

27、依靠火焰传播使整个可燃混合物达到着火燃烧称“被迫着火”或“强制点火”，简称“点火”。能使可燃混合物点燃的最低温度称为“点火温度”。影响预混可燃气体点燃的主要因素有：可燃混合物的性质（发热量、导热系数、活化能、浓度、流速、温度、化学反应常数等）；点火热源的性质（点火能量、固体表面的比表面积、形状大小与催化性质等）；可燃混合物的流速及速度场分布等。自燃和点燃的相同之处在于燃烧反应都有低速度突然加速为极高速度的过程；不同之处：a. 点燃促使混合气体局部（点火源附近）化学反应加速，而自燃则在整个预混可燃气体内进行；b. 点燃温度一般高于自燃温度；c. 预混可燃气体能否点燃不仅取决于点火源附近局部预混气体能否着火，而且取决于火焰能否在混合气中顺利传播。30. 着火温度和着火浓度界限的影响因素有哪些？影响着火温度和着火浓度界限的因素有：可燃混合物的压力、成分、温度、惰性气体含量、流速、可燃预混混合物的初始温度等。31. 试解释为何着火和点火存在着火浓度界限？在一定温度或者压力下