第7章 燃气燃烧的基本理论

内容：燃烧基本理论一、燃烧的本质和条件（一）燃烧的本质燃烧是一种放热发光的化学反应。

燃烧同时具备三个特征，即化学反应、放热和发光，具备一个或两个特征不能称为燃烧。

（二）燃烧的条件1.必要条件：任何物质发生燃烧必须具备三个条件，即可燃物、助燃物（氧化剂）和着火源。

2.充分条件：一定的可燃物浓度，一定的氧气含量，一定的着火能量，三者相互作用。

二、燃烧类型燃烧类型主要有闪燃、自燃、着火、爆炸。

（一）闪燃在一定温度下，易燃、可燃液体表面上产生足够的可燃蒸汽，与空气混合遇着火源产生一闪即灭的燃烧现象叫作闪燃。

（二）自燃可燃物质在没有外部明火等火源的作用下，因受热或自身发热并蓄热所产生的自行燃烧现象称为自燃。

自燃包括受热自燃和本身自燃。

1、受热自燃。

可燃物质在空气中，连续均匀地加热到一定温度，在没有外部火源的作用下，发生自行燃烧的现象叫作受热自燃。

2、本身自燃。

可燃物质在空气中，自然发热经一定时间的积蓄使物质达到自燃点而燃烧的现象，叫作本身自燃。

（三）着火可燃物质与空气（氧化剂）共存，达到某一温度时与火源接触即发生燃烧，当火源移去后，仍能继续燃烧，直到可燃物燃尽为止，这种持续燃烧的现象叫作着火。

（四）爆炸物质从一种状态迅速转变成另一种状态，并在瞬间放出大量能量，同时产生声响的现象叫爆炸。

爆炸浓度极限：可燃气体、蒸气或粉尘与空气的混合物，遇火源能够发生爆炸的浓度。

遇火源能够发生爆炸的最低浓度叫作爆炸浓度下限（也称为爆炸下限）；遇火源能发生爆炸的最高浓度叫作爆炸浓度上限（也称为爆炸上限）。

在火场上，常见的爆炸主要有以下三种：1. 气体爆炸：可燃气体与空气混合后遇到明火或电火花等火源时发生爆炸的现象。

气体爆炸必须具备三个条件：气体本身具有可燃性；气体必须与空气混合达到一定的浓度；有点火源的存在。

2、粉尘爆炸：悬浮于空气中的可燃粉尘遇到明火或电火花等火源时发生爆炸的现象。

粉尘爆炸必须具备三个条件：粉尘本身具有可燃性；粉尘必须悬浮在空气中并与气混合达到爆炸浓度；有足以引起粉尘爆炸的点火能量。

燃气燃烧反应机理燃气燃烧反应是指燃气混合物在一定条件下与氧气发生化学反应，产生高温、高压及能量释放的一种现象。

燃气燃烧反应机理是指在反应中碳、氢、氧等元素之间的相互作用及其反应路径。

研究燃气燃烧反应机理对于提高能源利用效率、降低排放量、减少环境污染具有重要意义。

燃气燃烧反应过程燃气燃烧反应可以分为三个阶段：引燃阶段、爆炸阶段和熄灭阶段。

引燃阶段燃气在空气中混合，形成可燃混合气体。

热源接触可燃混合气体，产生高温点火，引发化学反应。

当可燃混合气体中的燃气浓度达到一定程度时，化学反应会继续进行，燃气开始燃烧，释放出大量的热能。

爆炸阶段在燃气燃烧反应中，可燃混合气体中的燃气会与空气中的氧气结合，产生大量的热量和气体。

当燃气释放出的热量和压力超过了周围环境的承受能力时，就会引起爆炸。

熄灭阶段当可燃混合气体中的燃气浓度下降到一定程度时，化学反应会逐渐停止，燃气燃烧反应逐渐减弱，直到彻底消失。

燃气燃烧反应机理燃气燃烧反应是一种复杂的化学反应，涉及到多种元素和化合物之间的反应路径。

其中，碳、氢、氧等元素是产生燃气燃烧反应的主要元素。

碳的燃烧碳的燃烧反应是指碳与氧气结合产生热能、二氧化碳和水。

化学方程式为：C + O2 → CO2 。

在碳的燃烧反应中，不同的温度和压力对燃烧反应的速率和反应产物都会产生影响。

氢的燃烧氢的燃烧反应主要是指氢气与氧气结合产生热能和水。

化学方程式为：2H2 + O2 → 2H2O。

在氢的燃烧反应中，温度越高、压力越大，则燃烧反应越迅速，生成的热量和水的产生量也会增加。

次氧化碳的燃烧次氧化碳的燃烧反应是指次氧化碳与氧气结合产生热量和二氧化碳。

化学方程式为：2CO + O2 → 2CO2。

在次氧化碳的燃烧反应中，反应速率与温度和偏压有关。

结语燃气燃烧反应机理是一项复杂的科学研究，对于提高能源利用效率和环境保护具有重要作用。

不同元素之间相互作用的反应机理对于燃气燃烧反应的发生和控制有着至关重要的影响。

第一章燃气的燃烧计算燃烧：气体燃料中的可燃成分〔H2、 C m H n、CO 、 H2S 等〕在一定条件下与氧发生剧烈的氧化作用，并产生大量的热和光的物理化学反响过程称为燃烧。

燃烧必须具备的条件：比例混合、具备一定的能量、具备反响时间热值:1Nm3燃气完全燃烧所放出的热量称为该燃气的热值，单位是kJ/Nm3。

对于液化石油气也可用kJ/kg。

高热值是指1m3燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，而其中的水蒸气以凝结水状态排出时所放出的热量。

低热值是指1m3燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，但烟气中的水蒸气仍为蒸汽状态时所放出的热量。

一般焦炉煤气的低热值大约为16000—17000KJ/m3天然气的低热值是36000—46000 KJ/m3液化石油气的低热值是88000—120000KJ/m3按1KCAL=4.1868KJ 计算：焦炉煤气的低热值约为3800—4060KCal/m3天然气的低热值是8600—11000KCal/m3液化石油气的低热值是21000—286000KCal/m3热值的计算热值可以直接用热量计测定，也可以由各单一气体的热值根据混合法那么按下式进展计算：理论空气需要量每立方米(或公斤)燃气按燃烧反响计量方程式完全燃烧所需的空气量，单位为m3/m3或m3/kg。

它是燃气完全燃烧所需的最小空气量。

过剩空气系数:实际供应的空气量v与理论空气需要量v0之比称为过剩空气系数。

α值确实定α值的大小取决于燃气燃烧方法及燃烧设备的运行工况。

工业设备α——1.05-1.20民用燃具α——1.30-1.80α值对热效率的影响α过大，炉膛温度降低，排烟热损失增加，热效率降低；α过小，燃料的化学热不可以充分发挥，热效率降低。

应该保证完全燃烧的条件下α接近于1.烟气量含有1m3干燃气的湿燃气完全燃烧后的产物运行时过剩空气系数确实定计算目的：在控制燃烧过程中，需要检测燃烧过程中的过剩空气系数，防止过剩空气变化而引起的燃烧效率与热效率的降低。

《燃气燃烧技术与设备》课程教学（自学）基本要求
编者：朱静
中国石油大学（华东）现代远程教育课程教学（自学）基本要求作业：
1、什么是燃烧？燃烧必须具备的条件是什么？
2、已知某种燃气的容积成分为：H2=3%，CO=1.2%，CH4=94%，CO2=0.4%，N2=1%，O2=0.4%，求：1）燃烧所需理论空气量；2）完全燃烧后产生的三原子体积。

3、影响化学反应的因素有哪些？
4、什么是热力着火？热力着火的条件是什么？
5、请说明层流自由射流的结构特点？
6、燃气与空气正确混合的原则是什么？
7、层流火焰传播速度与哪些因素有关？
8、解释大尺度紊流火焰。

9、层流扩散火焰的结构与哪些因素有关？
10、请画出部分预混层流火焰的稳定范围。

11、按一次空气系数分类，燃烧器可分为哪几类？
12、鼓风式燃烧器的特点是什么？
13、请解释大气式燃烧器的工作原理。

14、引射器有哪几部分构成？
15、按头部结构分，完全预混式燃烧器可分为几种？
16、完全预混式燃烧器的特点是什么？。

燃气基础必学知识点
燃气基础知识点主要包括以下内容：
1. 燃气的定义和组成：燃气是指可燃气体，主要由天然气和液化石油
气组成。

天然气主要由甲烷组成，液化石油气则由丙烷和丁烷等组成。

2. 燃气的性质：燃气具有可燃性和易燃性，能够在空气中形成可燃气
体混合物。

燃气的燃烧产生的热量较高，可以用作燃料。

3. 燃气的储存和输送：燃气可以通过管道输送到用户端，也可以储存
在储罐中。

在输送和储存过程中需要采取一系列的安全措施，避免燃
气泄漏和爆炸事故的发生。

4. 燃气的燃烧原理：燃气在遇到火源时会发生燃烧反应，放出热量和
产生二氧化碳、水蒸气等物质。

燃气的燃烧需要一定的氧气供应，同
时也需要适当的燃烧温度和压力条件。

5. 燃气的应用领域：燃气广泛应用于家庭生活、工业生产和能源供应
等领域。

在家庭生活中，燃气可以用于烹饪、取暖和热水供应等；在
工业生产中，燃气可以用于燃烧锅炉、发电和加热等；在能源供应领域，燃气可以作为一种清洁能源替代传统的煤炭和石油。

6. 燃气安全知识：使用燃气时需要注意燃气的泄漏和燃烧安全。

如发
现燃气泄漏，应立即关闭燃气阀门，并通风空气。

使用燃气设备时，
应定期检查和维护，确保设备的安全运行。

此外，还需要注意燃气和
火源的距离、燃气管道的防腐蚀保护等方面的安全知识。

以上是燃气基础必学知识点的简要介绍，希望能对你有所帮助。

燃气燃烧理论基础燃气燃烧理论基础-V1燃气燃烧理论基础在现代社会中，燃气燃烧是极为普遍的现象，涉及的应用领域也十分广泛。

在此背景下，燃气燃烧理论成为了热力学、化学等学科中的一部分，其基础理论涉及到气体的热力学性质和化学反应动力学等方面。

本文将介绍燃气燃烧的基础理论。

第一部分：燃气的热力学性质1.1 燃气的物理性质燃气的物理性质包括密度、粘度、导热性等。

其中，密度与燃气的压力和温度密切相关。

随着温度的升高，燃气分子的平均动能增加，分子的有效半径增大，从而使密度降低。

同时，压力的升高会使得燃气分子之间的相互作用增强，引起分子的回旋运动增加，这也会导致燃气密度的增加。

粘度是指流体内部分子之间相互作用的抵抗。

在燃气中，粘度与温度密切相关，随着温度的升高，燃气分子的运动增快，分子间碰撞的三维弹性碰撞增加，分子间距离的均方根速度添加增加，从而导致粘度的下降。

导热性是指流体内部传递热量的物理性质。

在燃气中，热传递的速度与燃气的温度、密度和压力有关，燃气的导热性与热传导方式、燃气分子内部运动等因素也有关。

1.2 燃气的热力学性质燃气的热力学性质包括热容、热传导系数、等焓热容、等压热容等。

其中，热容是指物质在受到一定热量输入后产生的温度变化。

燃气的热容与气体的组成、温度密切相关。

温度升高，燃气分子的运动速度增加，热容度跟着增加；而在低温、高压下，燃气分子之间的相互作用增大，产生相互作用引起的热能变化趋势加强，燃气的热容度也相应提高。

热传导系数是指单位长度内热量传递的量。

燃气中的热传导系数主要受到温度和燃气分子间碰撞的影响。

在低温、高压下，燃气分子间的相互作用越强，热传导系数也会越小。

第二部分：燃气燃烧的基础理论2.1 燃烧反应的定义燃烧反应是指物质与氧气在一定温度和压力条件下进行的氧化性反应。

在燃烧反应中，氧气会与燃料反应，放出热能，同时产生焦炭、一氧化碳、二氧化碳、三氧化硫等化合物。

燃烧反应是现代工业生产和生活中不可缺少的反应类型之一。

燃气的燃烧计算资料燃气是一种常见的燃料，广泛应用于家庭和工业的热水器、炉具、发电等设备中。

了解和掌握燃气的燃烧计算资料对于正常使用和安全运行设备非常重要。

在本文中，我们将介绍燃气燃烧的基本原理、常用的燃气计算公式以及相关的安全措施。

1.燃气燃烧的基本原理燃气燃烧是燃料与氧气发生反应产生热量和废气的过程。

燃气的主要成分是甲烷（CH4），甲烷燃烧产生的化学反应方程式为：CH4+2O2->CO2+2H2O。

在完全燃烧的情况下，燃气与氧气的化学反应将生成二氧化碳和水，释放出大量的热能。

2.燃气燃烧的计算公式（1）燃料理论空气量的计算燃料理论空气量是指理论上完全燃烧所需的空气量，一般使用下式计算：理论空气量=燃料量×（理论空燃比/实际空燃比）这里，燃料量是指单位时间内的燃料消耗量，理论空燃比是指燃料与理论空气量的混合比，实际空燃比是指燃料与实际空气量的混合比。

（2）燃料气体热值的计算燃料气体的热值是指单位质量燃料所释放的热能，一般使用下式计算：热值=热效率×燃料质量×燃气热值这里，热效率是指设备的热能利用效率，燃料质量是指单位时间内的燃料消耗量，燃气热值是指单位质量燃气所释放的热能。

3.燃气燃烧的安全措施（1）确保良好的通风燃气燃烧会产生大量的废气，如一氧化碳等有毒气体。

因此，在使用燃气设备时，要确保室内有良好的通风条件，及时将废气排出室外，以保证空气质量。

（2）检测燃气泄漏燃气泄漏可能引发火灾和爆炸等危险情况，因此要定期检查和维护燃气管道和设备，及时发现和修复泄漏问题。

同时，要安装燃气泄漏报警器，一旦检测到燃气泄漏，及时采取紧急措施。

（3）合理使用燃气设备在使用燃气设备时，要按照使用说明书正确操作，不超负荷使用，避免产生过高的温度和压力。

同时，要定期清洗燃气设备，确保其正常运行。

总结：燃气燃烧的计算资料对于正常使用和安全运行燃气设备非常重要。

通过了解燃气燃烧的基本原理和常用的计算公式，可以正确使用和维护燃气设备，避免安全事故的发生。

第 7 章 固体燃料的燃烧引言煤在我国能源结构中占有主导地位，约占80%左右。

预期今后煤的应用会更加广泛和深入，在我国经济中的地位将越来越重要。

正因为煤作为燃料的重要性，其燃烧过程被广泛研究。

研究结果可广泛应用到其它固体物质的燃烧。

学习其燃烧机理及规律，对了解固体可燃物的防火防爆具有极其重要的意义。

7.1固体燃料煤的燃烧过程煤在被加热时，其中水分首先被蒸发逸出，继而有机物开始热分解，在热分解过程中一部分分解析出，成为气态的可燃挥发物。

最后剩下的基本上是由碳和灰分组成的固体残物，成为焦炭。

这些被析出的挥发物如果遇有适当的空气(氧气)并且又有足够的高温就会着火燃烧，并产生一定的火焰；固态的焦炭则较难着火，常在部分挥发物或甚至几乎全部挥发物烧掉以后才开始燃烧。

煤的炭化程度愈浅，挥发物就愈多且开始分离气化的温度亦低，因而容易着火;反之，炭化程度愈深，挥发物就愈少、开始分离气化的温度亦高，因而就难以着火。

挥发物基本上燃烧完毕所需时间，仅占燃料全部燃烧时间的10%左右。

7.2 异相化学反应速度固态燃料在空气中的燃烧属异相扩散燃烧(非均相燃烧)。

在这种燃烧中，首先要使氧气到达固体表面，在固体和氧气之间界面上发生异相化学反应，化合形成的反应产物再离开固体表面扩散逸向远处。

如图7-1，氧从远处扩散到固体表面的流量为：()00W D W mC C α∞''=-式中:αD 为质量交换系数;C o ∞为远处的氧浓度;Cow为固体表面的氧浓度。

这些氧扩散到固体燃料表面，就与其发生化学反应。

这个化学反应速度与表面上的氧浓度Cow 有关系。

化学反应速度可以用消耗掉的氧量来表示:图7-1 异相反应中氧气浓度00exp W W E m kC k RT ⎛⎫''==- ⎪⎝⎭（7.2）由式(7.1)、式(7.2)可以得到00001111WW W D DC C C C mkkαα∞∞-''===+(7.3)其中化学反应常数k 服从于Arrhenius 定律，当温度上升时，k 急剧增大。

燃气燃烧理论基础-燃气燃烧理论基础(1)燃气燃烧理论基础——燃气燃烧的基本原理一、燃气燃烧的基本定义燃气是指天然气、液化石油气、煤气等可燃气体，燃烧是指物质与氧气发生化学反应时放出热和光的过程。

因此，燃气燃烧指燃气与氧气发生化学反应时发生放热和光的过程。

二、燃气燃烧的基本条件1. 氧气供应充足。

燃烧所需的氧气是燃气与空气中氧气的混合物，空气中氧气含量为21%，如燃烧过程中氧气不足，则燃料无法充分燃烧，会产生一些危险性物质，如一氧化碳等。

2. 燃气和氧气的比例正确。

燃气和氧气的比例称为混合比，不同混合比会对燃烧效果产生影响。

当混合比过高或过低时，燃烧效果不理想，会产生大量有毒有害的气体。

3. 点火器可靠。

燃气燃烧需要点火器将燃气点燃，如果点火器不可靠，则无法点燃燃料，无法进行燃烧过程。

4. 燃气温度适宜。

燃气燃烧需要一定的温度才能够发生，如果燃气温度过低，则无法燃烧；如果燃气温度过高，则会发生过热现象，影响燃烧效果。

三、燃气燃烧的基本过程1. 燃料挥发阶段。

在燃烧开始前，燃料需要先从液态或固态转化为气态，这个过程就称为燃料挥发阶段。

2. 气态燃料和气态氧气混合阶段。

燃料挥发后，气态燃料将与气态氧气充分混合形成燃气混合物。

3. 点火阶段。

点火器将燃气混合物点燃，引起燃烧过程。

4. 燃烧阶段。

燃烧过程分为初燃和稳燃两个阶段，初燃是指点火后燃气混合物在最初阶段的燃烧，稳燃是指燃烧达到稳定状态的阶段。

5. 燃烧完毕阶段。

当燃料和氧气供应中断或燃料燃烧完毕后，燃烧过程将结束。

总之，燃气燃烧是一个复杂的过程，需要充分考虑各种因素，保证燃气燃烧的效果和安全性。

燃烧的三大理论一、活化能理论activation energy theory 物质分子间发生化学反应首先的条件是相互碰撞。

在标准状态下，单位时间、单位体积内气体分子相互碰撞约1023次。

但相互碰撞的分子不一定发生反应，只有少数具有一定能量的分子相互碰撞才会发生反应，这种分子称为活化分子。

活化分子所具有的能量比普通分子高，使普通分子变为活化分子所必须的能量称为活化能，如图3—2所示。

图中系统由状态Ⅰ变为状态Ⅱ，即由高能状态变为低能状态的能级差，该过程是放热过程。

状态K的能级大小相当于使反应发生所必需的能量，故状态K的能级与状态Ⅰ的能级之差等于正向反应的活化能△E1，状态K与状态Ⅱ的能级之差等于逆向反应的活化能△E2，△E2与△E1之差等于反应热效应。

图3—2 活化能示意图二、链式反应理论有焰燃烧都存在链式反应。

当某种可燃物受热，它不仅会汽化，而且该可燃物的分子会发生热解作用从而产生自由基。

自由基是一种高度活泼的化学形态，能与其他的自由基和分三、过氧化物理论peroxide theory 气体分子在热能、辐射能、电能、化学反应能等各种能量作用下可被活化。

在燃烧反应中，首先是氧分子在热能作用下活化，被活化的氧分子形成过氧键—O—O —，这种基团加在被氧化分子上而成为过氧化物。

此种过氧化物是强氧化剂，不仅能氧化形成过氧化物的物质，而且也能氧化其他较难氧化的物质。

例如在氢和氧的反应中，先生成过氧化氢，而后是过氧化氢再与氢反应生成H2O，其反应式如下：H2+O2+H2O2→H2O2+H2→2H2O有机过氧化物通常可看作是过氧化氢H—O—O—H的衍生物被烷基取代而生成R—O—O—H 或R—O—O—。

烃类氧化时是以破坏氧的一个键而不是破坏氧的两个键而进行的。

由于自由基的产生使反应具有链反应性质，因而可以自动延续，并且由于出现分支而自动加速。

整个燃烧前的氧化过程是一连串有自由基参加的链反应。