燃烧学复习题

1、1. 说明煤的化学组成、挥发份及灰分、水分、碳分等对煤质特性的影响？煤的化学组成主要由碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)、硫(S)等元素组成：碳是煤中主要的可燃元素，在燃烧过程中放出大量的热；煤的炭化程度越高，含碳量就越大；含碳量高的煤难以着火与燃烬，但是发热量很高。氢也是煤中主要的可燃元素，有效氢的发热量很高，是碳发热量的34倍，煤中氢含量先随着炭化程度的增加而增加，当煤中含碳量为85%时达到最大值，然后随着炭化程度的增加而下降。氧是煤中有害的不可燃元素，煤中含氧量随着炭化程度的增加而下降，煤中氧含量的存在会使煤发热量降低。氮是煤中的有害不可燃元素，其存在不但降低煤的发热量，而且会生成N

2、Ox等污染物；硫是煤中的有害元素，在煤燃烧过程中会生成SOx等有害污染物。挥发分是煤在隔绝空气条件下加热到850时析出的气体。挥发分含量多的煤，着火容易，着火温度低，燃烬容易；挥发分含量少的煤，着火温度高，着火困难，燃烬非常困难。灰分是指煤中所含的矿物质在燃烧过程中经过高温分解和氧化作用后生成的一些固体残留物。灰分含量高的煤不仅使煤的发热量减小，而且影响煤的着火与燃烧。由于燃烧烟气中飞灰浓度大，使受热面易受污染影响传热、降低效率，并使受热面易磨损而减少寿命。同时，对排烟中的含尘量必须采用高效除尘措施，使排烟中含尘降低到合格的排放指标。在煤的使用过程中，一定要重视煤的灰熔点，否则容易造成结渣，不

3、利于燃烧过程中空气的流通和气流均匀分布，破坏燃烧过程的稳定运行。水分是煤中的不可燃成分，其存在不仅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，使锅炉效率降低，并使排烟损失加大，还易在低温处腐蚀设备。含水量大的煤使得制粉设备制粉困难，需要高温空气或烟气干燥。同时，水分大的煤也不利于运输，并使成本增加。但是，在高温火焰中水蒸气对燃烧具有催化、媒介作用，可以加速煤粉焦碳的燃烧，可以提高火焰黑度，增加火焰及烟气的辐射放热强度，加强燃烧室炉壁的辐射换热。另外，水蒸气分解时产生的氢分子和氢氧根可以提高火焰的热传导率。

4、这样，水分使飞灰中碳粒减少，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。因此综合考虑，应以合适水分为好。煤中碳分包括固定碳和游离碳。固定碳是指在隔绝空气的情况下煤中挥发分析出后剩下的固体物质中的含碳量；游离碳是指挥发分中的含碳量。一般来说，煤的煤化程度越高，挥发分含量越少，固定碳含量越高。煤中固定碳含量高，不利于煤的着火和燃烧，煤难以燃烬。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

5、。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。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7000k

6、cal/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。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。6. 煤的成分分析有几种基准？各有什么意义？各用于什

7、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

8、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。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

9、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。同时，水分大的煤也不利于运输，并使成本增加。但是水分使飞灰中碳粒减少，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。因此综合考虑，应以合适水分为好。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

10、，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。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

11、象(时间不超过5s)，但是未构成持续燃烧；燃点：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。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：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。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

12、，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

13、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a>1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

14、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(a>1)，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''

15、;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；a''太小会造成固体及气体燃料不完全燃烧损失过大，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。a<1

16、：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减少。16. 何谓燃烧温度？理论燃烧温度？理论发热温度？各有什么意义？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

17、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？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)

18、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算，都有实际意义。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保证燃料的快速燃烧与燃尽；提高氧气浓度等。18

19、. 富氧程度对不同发热量燃料的燃烧影响如何？为什么？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？并说出其意义？，b是一个无因次数，仅取决

20、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，只与燃料的元素成分有关。，该式表明燃料完全燃烧时，其烟气组分一

21、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，活化分子所具有的平均能量(Ee)与反应物分子的平均能量(Em)之

22、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kJ·mol-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有关？ 质量作用定律反映了参加反应物质

23、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。异相燃烧：燃料和氧化的物态不同，如固体燃料

24、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。对于锅炉的实际燃烧，影响化学反应速度的主要因

25、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度、气流扰动情况、扩散速度等。中间(

26、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响。因为与外界流体之间存在速度差，且

27、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、主气流和射流的温差、密度差、喷嘴的型式等因

28、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，除了具有一般射流的径向与轴向速度分量外，还具有一定

29、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. 旋转射流的轴向速度衰减也较快，因此射流射程较短。27

30、. 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、顺利地着火和稳定燃烧。29. 什么是着火温度

31、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，依靠火焰传播使整个可燃混合物达到着火燃烧称“

32、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

33、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，反应放出的热是反应速率的函数，根据化学反应质量作用定律，而反应速率取决于化学组成。所以当氧化剂浓度或者燃料浓度很低时，化学反应速度低，放出的热量很少，不足以使混合气内热量积累，着火过程困难，着火温度升高。当混气浓度超出浓度界限时，由于化学反应速率太低，混和气反应放出的热量小于散热时，这时不可能发生着火。根据阿累尼乌斯定律，当压力或者温度下降时，化学反应速率常数下

34、降，化学反应速度降低，着火浓度范围缩小；当压力或温度下降超过某一点时，任何浓度成分的混合气都不能着火。点火浓度界限也是如此，而且，着火浓度界限和点火浓度界限是相近的。32. 何谓火焰传播速度？火焰传播的特征是什么？按照气体的流动状况，预混可燃气体中的火焰传播可分为哪几种？火焰传播速度：当一个炽热物体或电火花将可燃混合气的某一局部点燃着火时，将形成一个薄层火焰面。火焰面将未燃气体与已燃的烟气分隔开来，燃烧反应只在火焰面内进行。火焰面产生的热量将加热临近层的未燃混合气，使其温度升高直至着火燃烧。这样一层层地着火燃烧，把燃烧逐渐扩展到整个混合气，这种现象称为火焰传播。火焰前沿面在其表面的法线方向上相

35、对于新鲜混合气的移动速度称为火焰传播速度。火焰传播的特征：燃烧反应不是在整个混合气体内同时发生，而是集中在火焰面内进行并逐层传播、逐层进行，传播速度的大小取决于预混气体的物理化学性质与气体的流动状况。按照流动状况，预混可燃气体中的火焰传播可分为层流火焰传播(层流燃烧)和湍流火焰传播(湍流燃烧)。其中层流气流的火焰传播速度是预混可燃气体的物性参数，即其大小取决于预混气体的物理化学性质。33. 层流火焰传播速度(正常火焰传播速度)的主要影响因素是什么？ 主要影响因素：可燃气体的种类不同，则其密度、发热量、反应速度、热容等性质均不相同，其层流火焰传播速度不同；可燃气浓度(或空气消耗系数a)影响大，存

36、在最大值及不可传播区域；可燃气体的正常火焰传播速度与导热系数成正比，导热系数大的可燃气体，火焰传播速度UL也大；燃料分子结构；含惰性气体N2等，可使火焰传播速度UL变小：UUL(1-0.01N2-0.012CO2)；氧化剂中含氧量，富氧燃烧，火焰传播速度UL变大；提高可燃气初始温度，火焰传播速度UL变大；在冷却系统中，火焰传播速度UL变小，甚至熄灭。34. 何谓熄灭直径？有何实际应用？熄灭直径：在强化冷却系统中，燃烧传播的速度将减小。管子直径越小，相对冷却表面积越大，而且火焰传播时活性中间产物碰壁销毁的机率增大，燃烧传播速度将越小，发生回火的可能性越小。管子直径小于某一值时，燃烧将不能传播，这

37、一直径为燃烧传播临界直径或者熄灭直径。实际应用：烟气取样管的直径应小于熄灭直径，以免烟气中的可燃成分在取样管中继续燃烧而不能反映取样点的真实成分。35. 湍流火焰前沿传播理论主要有哪些？基本内容和观点是什么？湍流火焰前沿传播理论主要有皱折表面燃烧理论和容积燃烧理论。皱折表面燃烧理论：在湍流火焰中，有许多大小不同的微团在不规则的运动，根据这些微团的平均尺寸大小L和可燃预混气体的层流燃烧前沿厚度dL之间的关系，分为小尺度湍流火焰、大尺度弱湍流火焰和大尺度强湍流火焰。小尺度湍流火焰的火焰前沿较规则，燃烧区厚度略大于层流火焰前沿面厚度，Re为23006000，微团平均尺寸L< dL；大尺度弱湍流

38、火焰微团脉动速度小于层流火焰传播速度，微团不能冲破火焰前沿面，但是微团尺寸大于层流火焰前沿面厚度，使前沿面扭曲，Re>6000，微团平均尺寸L>L，微团脉动速度u'<层流火焰传播速度uL；大尺度强湍流火焰微团尺寸大，脉动速度大于层流火焰传播速度，使连续的火焰前沿面破碎，Re>6000，微团平均尺寸L>L，脉动速度u'>层流火焰传播速度uL。容积燃烧理论：在大尺度强湍流条件下，燃烧的可燃预混气体微团中，并不存在着能够将未燃气体和已燃气体截然分开的正常火焰前沿面，燃烧反应不仅仅局限在火焰前沿面厚度内；每个湍动的气团内，温度和浓度是均匀的，但是不同

39、气团的温度和浓度是不同的；在每个湍动的微团中，不同成分和温度的物质激烈混合，并进行着不同快慢程度的化学反应，达到着火条件的微团整体燃烧，没有着火的微团，则在其脉动和其它已燃微团作用下，达到着火条件而燃烧，或与其它微团结合，形成新微团；每个微团以及同一个微团内的各个部分的脉动速度不同，各部分的位移不同，火焰不能保持连续的、很薄的火焰前沿面。36. 提高可燃预混气体燃烧速度的措施是什么？使用火焰传播速度大的可燃预混气体；提高湍流强度；提高混合气体的压力与温度。37. 何为火焰稳定性？何谓回火？何谓脱火？工程上如何防止回火和脱火？火焰稳定性：火焰传播速度与新鲜可燃混合气的流动速度两者大小相等，方向相

40、反。回火：预混可燃气体的火焰传播速度UL大于新鲜可燃混合气的流动速率W，火焰前沿位置将向新鲜可燃物的上游方向移动，则火焰向预混气体内部烧去称为回火。回火不仅仅发生于预混可燃气体的燃烧过程中，在固体燃料如煤粉燃烧过程中，也会发生回火。在工程上采用小孔或缩口等方法减小喷口直径、均匀喷口流速及冷却喷口等措施防止回火。具体措施如下：可燃混合气体从烧嘴流出的速度必须大于某一临界速度，后者与煤气成分、预热温度、烧嘴口径及气流性质等有关；当空气或煤气预热时，其出口速度还应该提高；注意保证出口断面上速度的均匀分布，避免使气流受到外界的扰动；对于燃烧能力大的烧嘴，需用气冷或水冷将烧嘴头进行冷却。脱火：预混可燃气

41、体的火焰传播速度UL远小于新鲜可燃混合气的流动速率W，火焰前沿位置将向燃烧产物的下游方向移动，则火焰被吹息或吹脱称为脱火。工程上采用各种形式的气流稳焰器或组织大小适中的高温回流区、合理控制预混气体流速W、各种形式的钝体等综合措施来防止脱火。具体措施如下：使气体的喷出速度与火焰传播速度相适应；采取措施构成强有力的点火源，如：燃烧通道突扩保证部分高温烟气回流到火焰根部；采用带涡流稳定器或带点火环的烧；在燃烧器上安装辅助点火烧嘴或者在烧嘴前方设置起点火作用的高温砌体。38. 层流预混火焰稳定的条件？层流预混火焰稳定的条件：法向稳定条件符合余弦定律；切向稳定条件，存在着点火圈。39. 影响层流预混火焰

42、长度的因素有哪些，是如何影响的？体积流量增加，火焰长度增加：速度不变时，管径增加，火焰长度增加；管径不变，气流速度增加，火焰长度增加。喷嘴流量不变时，火焰传播速度增加，火焰长度减小。40. 影响湍流预混火焰长度的主要因素有哪些？如何保证其稳定性？主要因素：湍流预混火焰的长度与气流速度、燃烧传播速度以及喷嘴尺寸有关。气流速度增加，火焰长度增加；燃烧传播速度增加，火焰长度缩短；当烧嘴尺寸变大时，如果气流速度不变，则流量增加，火焰长度增加。湍流预混火焰的稳定性问题主要是脱火问题，因为此时气流速度已经增大到回火临界速度之上，不会再发生回火。湍流预混气体燃烧时，由于质点向不同方向的脉动，正在燃烧的微团或

43、高温燃烧产物，可能返回新鲜的可燃混合物中，因此，这些高温质点便起到连续点火的热源的作用。但是，在高强度燃烧时，即气流速度更大的情况下，单靠火焰内部自然形成的回流微团的点火将不足以维持火焰的稳定。此时，通常采用一些附加手段，如采用稳定火焰的装置“稳焰器”，使燃烧产物更多低循环回流到火焰根部，或采用附加的点火小烧嘴，以强化点火。41. 影响湍流扩散火焰长度的主要因素有哪些？如何保证其稳定性？主要因素：湍流扩散火焰的长度主要取决于煤气的种类和燃烧器的结构尺寸。热值高的燃料，燃烧时所需的理论空气需要量越大，火焰越长；当喷口尺寸增加时，火焰长度增加，因为如果流量一定，则流速减小，燃气与氧化剂的扩散混合减

44、弱，火焰变长，流速一定，煤气流量增加，必然需要更长的路程才能与所需要的空气量混合，火焰长度增加；旋流火焰长度比不旋流的短，其减少的数值与旋流数成正比。湍流扩散火焰的稳定性问题主要是脱火问题。煤气或空气的流出速度过大，喷口直径过小，都会产生脱火。因此必须采取稳定火焰的措施，如高温燃烧产物回流、旋转气流、采用稳焰器等。在提高扩散火焰的燃烧强度的时候，必须保证火焰的稳定性。42. 什么叫无焰燃烧？无焰燃烧的特征与特点是什么？燃气与空气预先混合均匀后，再送入燃烧室燃烧，称为预混可燃气体的燃烧。此时，预混气体的燃烧速度主要取决于着火和燃烧反应速度，此时的火焰没有明显的轮廓，又称为无焰燃烧。特征：无焰燃烧

45、属于动力燃烧，其燃烧速度主要取决于预混可燃气体的化学反应速度。特点：没有明显的火焰轮廓，火焰很短，几乎看不见，火焰温度高，火焰黑度低；空气消耗系数小(1.021.05)，预混均匀，属于动力燃烧；燃烧速度快，燃烧室热强度比有焰燃烧大1001000倍；容易回火，燃烧稳定性差；空气与煤气温度不能预热过高以防止回火；为了防止回火和爆炸，烧嘴的燃烧能力不能太大；常用于小容量燃烧室燃机燃气燃烧，高炉燃气燃烧。43. 什么叫有焰燃烧？有焰燃烧的特征与特点是什么？燃气和氧化剂预先不混合，而是通过各自的单独管道分别进入燃烧室，此时燃气内部无一次空气，燃气与空气在燃烧室内边混合边燃烧，燃烧速度受气体扩散混合速度的

46、限制，为气相扩散燃烧。扩散燃烧的火焰比预混火焰长，亮度大，有明显的轮廓，又称为有焰燃烧。特征：扩散燃烧大都属于有焰燃烧，其燃烧速度主要取决于煤气与空气的混合扩散速度。特点：煤气与空气的混合速度控制，与可燃气体的物理化学性质无关；有明显的火焰轮廓，火焰较长；由于燃料中的碳氢化合物的热解，火焰中碳黑粒子多，火焰黑度大，辐射强；不会产生回火，火焰稳定性好，安全、易控制；单机功率大，应用广泛；煤气与空气可分别预热以提高温度，烧嘴能力范围大。44. 为什么有焰燃烧时的火焰比无焰燃烧时稳定，不容易发生脱火？在扩散燃烧时，烧嘴出口附近的煤气和空气在混合过程中能形成各种浓度的可燃混合气体，其中包括火焰传播速度

47、最大的气体，因而有利于构成稳定的点火热源；而无焰燃烧时，从烧嘴流出的是已经按照化学当量比例混合好的可燃气体，甚至是稍贫的气体(空气过剩系数大于1)，这种气体由于受到燃烧后气体的冲淡，火焰传播速度显著下降，容易造成火焰的脱离和熄灭。45. 试分析油滴燃烧主要过程及特点，强化油滴燃烧有哪些途径？油滴燃烧的主要过程：油经油喷嘴雾化为油雾滴群喷入炉内(雾化)；油滴群在炉内吸热蒸发，表面形成油蒸汽(蒸发)；油滴继续被加热蒸发，空气向油气表面扩散(扩散混合)；达到着火温度后猛烈着火和燃烧(着火燃烧)；油滴残炭的异相扩散燃烧，并燃烬(燃烬)。特点：油燃烧使油雾化炬(油滴群)的蒸发燃烧；油滴的燃烬时间与油滴的

48、直径的平方成正比；大油滴或重油油滴的燃烧大部分为油气的蒸发燃烧，也还有相当部分为固态油焦的异相扩散燃烧；如局部空气不足，会热解为炭墨的异相扩散燃烧。强化油滴燃烧的途径：提高雾化质量，使油滴群粒度小；强化空气与油滴群间的混合；采用旋流方式加大油气间相对速度，控制合理的回流区，保证燃烧区内高温和足够的空气，特别是根部风，以防止油气高温分解。46. 强化和稳定重油燃烧的基本途径有哪些？燃料油在燃烧时有可能发生回火或脱火，因此，需要采取如下措施保证其燃烧稳定：a. 改善雾化质量，保证良好的雾化。b. 供给适量的空气，强化空气与油雾的混合，如火焰根部必须供给足够的一次风，防止燃料油高温热裂解，同时防止发

49、生回火；一次风与二次风与燃料油雾要混合均匀；采用旋转气流；加强风、油后期混合。c. 保证点火区和燃烧室的高温，形成稳定的点火源，防止脱火；d. 着火区和喷口之间需要保持适当的距离，不能太近，以免烧坏烧嘴，发生回火，也不能太远，以免影响着火。47. 油滴燃尽的时间及其与哪些因素有关？或。油粒雾化程度，雾化好，油滴尺寸降低，燃烧速度快，燃尽所需时间降低；周围介质温度高，传热速度快，油滴温度上升的快，燃尽所需时间降低；油的蒸发潜热下降，容易气化，燃尽所需时间降低；油的密度降低，燃尽所需时间降低；油的导热系数增加，燃尽所需时间降低。在油粒燃烧后期所剩余5的油粒，由于其反应活性等原因，需要用掉总反应时间

50、的50才能反应掉。此时，可以通过提高周围介质温度和增强扰动来强化其燃烧。48. 强化燃料油燃烧的途径有哪些？加强雾化，减小油滴直径，选用合适的雾化器；增加空气与油滴的相对速度。相对速度越大，越有利于燃料和空气之间的扩散、混合，加强燃烧；及时、适量供风，及时供风，避免高温、缺氧造成燃料热分解，适量供风，提高燃烧效率；供风原则：a. 少量一次风送入火焰根部，在着火前与燃料混合，防止油在高温下热分解；b. 燃烧中保证油雾与空气强烈混合，气流雾化角与油雾扩散角相适应；c. 保证后期混合，提高风速，使射流衰减变慢；d. 在着火区制造适当的回流区，保证着火。49. 雾化原理与雾化方法有哪些？雾化原理：是液

51、体自身内力与其所受到的外力相互作用的结果，当外力大于内力时，油膜失去稳定性而发生破碎。雾化方法：介质雾化方法；压力雾化方法或机械雾化法；组合式雾化法(转杯式雾化喷嘴、超声波雾化喷嘴；蒸汽-机械雾化喷嘴)。50. 油雾化特性的主要指标有哪些？影响油雾化特性的因素有哪些？油雾化性能指标：雾化细度(最大油粒直径、索太尔平均直径(S.M.D.)、质量中间直径(M.M.D.)及均匀性指数；流量特性曲线；雾化角(条件雾化角及出口雾化角)，雾化角越大，油雾异相火焰越短，燃烧强度越大；流量密度分布；油雾射程；调节比；对于介质雾化还有气耗率等。影响因素：a. 油温：提高油温可降低粘度，改善雾化质量；b. 雾化剂

52、压力与流量：提高压力，喷出速度增加，颗粒平均直径减小。低压烧嘴，雾化剂流速不大，需要雾化剂多；当雾化剂量少时，影响雾化质量；高压时，对雾化影响不大，需雾化剂单位耗量稍小些。c. 油压力：对于气体介质雾化式，油压不宜过高，速度太高不利雾化；但油压应高于雾化剂反压力，否则油喷不出。d. 烧嘴结构：雾化剂 / 油的出口面积、夹角、旋转度、孔数、孔形状(雾化角出口断面，油出口断面，雾化剂与油流股交角，油旋转角度，雾化剂旋转角度，雾化剂与油相遇位置，雾化剂或油出口孔数，各孔的形状，各孔之间的相对位置，烧嘴调节方法)等等，要实际试验，还要考虑制造、油嘴堵塞等问题。51. 改善油雾化特性有哪些措施？改善雾化

53、性能的措施：减小油的粘度；增加雾化动力如雾化气量或雾化压力(机械式雾化时，油压高好)；改进喷嘴结构，适当增加雾化剂与油的交角，造成流股的旋转、分级雾化、多孔流出、内部混合等；提高加工质量等。52. 试分析大碳粒异相燃烧主要过程、机理及特点？强化煤炭燃烧有哪些途径？大碳粒燃烧的主要过程：气相反应介质向碳颗粒外表面反应表面传递；气相反应介质由碳颗粒外表面向颗粒内反应表面传递；气相反应介质吸附到反应表面；表面化学反应；反应产物从反应表面脱附；反应产物由反应表面向颗粒外表面传递；反应产物由颗粒外表面向气相中的传递。机理：低温区沿氧化反应的动力曲线进行；10001100左右按扩散曲线进行；继续提高温度按

54、还原反应动力曲线进行，燃烧速度随温度的升高而急剧增加；再提高温度当温度足够高时将按扩散曲线进行。特点：异相反应：反应不仅发生在外表面，而且在碳粒内孔隙表面进行；对于碳的燃烧，温度始终有显著影响；不同温度段，碳的燃烧反应机理不同。强化途径：碳粒的粒径R0下降，燃烧表面积大大增加，燃尽所需时间下降(成平方关系)粉状燃烧；氧气浓度C0增加，则燃尽所需时间下降，可强化燃烧富氧燃烧；加大风速，使扩散系数增加，则燃尽所需时间下降，可强化燃烧强制通风；减少颗粒中灰的含量Aar，则燃尽所需时间下降低灰优质燃烧选煤技术；提高燃烧温度，可使反应速率常数增加，则燃尽所需时间下降炉拱技术。53. 碳粒的燃尽时间及其与

55、哪些因素有关？碳粒的燃尽时间：，式中f2(a)为空气过量系数a的函数，空气过量系数a越大；A为煤中的灰分含量，A%；rr为碳的密度(g/cm3)；r0为颗粒的初始直径；m为燃烧的碳量与消耗的碳量之比；C0为鼓风中的氧浓度；D为扩散系数；k为反应速度常数。影响因素：提高空气过量系数，碳粒燃尽时间降低；减少碳粒直径，燃尽时间降低，但是对煤层燃燃烧时，煤的粒径不能太小，否则会影响氧化剂与煤的混合，降低氧的扩散速率；氧气浓度C0增加，则燃尽所需时间下降；加大风速，使扩散系数增加，则燃尽所需时间下降；提高燃烧温度，可使反应速率常数增加，则燃尽所需时间下降；减少颗粒中灰的含量Aar，则燃尽所需时间下降。5

56、4. 煤层燃烧的主要过程是什么？如何提高其燃烧效率？过程：煤的预热；水分析出；挥发份析出；挥发份着火及燃烧；焦炭的着火和燃烧；焦炭的燃烬。提高燃烧效率的措施：分段送风，按煤的不同燃烧过程需要风量合理配风及送风：分段送风(分仓送风)，按煤的不同燃烧过程需要风量合理配风及送风，宽度均匀送风；提高炉膛温度：加前后炉拱，确保前部适时稳定的着火，后部保温促燃；加二次风，增加炉内气体扰动，利于混合与燃烬；合理的煤层厚度和炉排行进速度。55. 试简述煤粉炉燃烧的原理及特点？原理：是将煤磨细到一定的细度(2070mm)的煤粉，被预热空气连续不断地送入炉内，使其在悬浮运动过程中完成燃烧反应，并能形成象气体燃料那

57、样的具有明显轮廓的火炬。由于颗粒很小，煤粉与空气的接触面积大大增加，二者混合好，容易着火，燃烧剧烈，燃尽绿高，过量空气系数较低，热效率高。特点：可以大量地使用难着火或质量较差的燃料，如劣质煤和煤屑，甚至可以掺用一部分无烟煤和焦炭，煤种适应性广，最好使用挥发分高的煤，同时控制原煤的含水量；煤磨成煤粉(2070微米)，增加了反应表面积(几百倍)，促进混合扩散，显著地改善了煤粉和空气在炉膛中的混合和着火条件，有利于燃烧，强化了燃烧强度，并有利于气体输送；燃烧速度快，炉温高，炉温容易调节，便于燃烧过程组织的机械化与自动化；燃烬效率高(9799)；分级送风：一次空气用来输送煤粉，约占1520，二次空气直

58、接进入炉内，可预热，利于回收余热和节约燃料；在煤粉炉内，燃料和烟气的停留时间是相同的；容量不受限制。56. 影响煤粉气流着火的主要因素有哪些？a 燃煤特性：挥发份含量越高的煤，着火所需热量越少，火焰传播速度越高，着火越容易、稳定；水分、灰分含量越高，着火所需热量越多，着火越困难；灰分含量高的煤，其火焰传播速度越低，着火越不稳定。b煤粉气流的初始温度：煤粉气流初始温度越高，着火所需热量越少，着火越容易。c煤粉细度：煤粉越细，温升越快，着火越容易；同时，由于煤粉表面积大，燃烧释放的热量越多，着火越迅速。d一次风风率：一次风风率为一次风量占炉膛总风量(包括炉膛漏风在内)的百分比。一次风风率增大，煤粉气流着火所需热量增加，着火延迟。对于着火困难的煤，一次风风率应选得很低，但是必须满足输送煤粉及煤粉着火后燃烧的需要。e着火区的烟气温度：着火区烟气温度越高，着火越迅速稳定。f炉内高温烟气组织：组织好炉内高温烟气的合理流动是改善着火性能的重要措施。57. 煤粉炉燃烧器基本要求是什么？常用煤粉燃烧器有几类？旋流式粉煤燃烧器：蜗壳型旋流式燃烧器，分为单蜗壳、双蜗壳和三蜗壳型；叶片型旋流式粉煤