文档介绍：锅炉燃烧理论基础
第一节燃烧理论解决问题
学习燃烧理论的目的是为了了解认识燃烧过程的本质,掌握燃烧过程的主要规律,以便控制燃烧过程的各个阶段,使其按照人们的要求的速度进行,燃烧理论解决的问题是:
(1) 判断各种燃料的着火可能性,分析影响着火的内因条件与外因条件以及着火过程基本原理,保证燃料进入炉内后尽快稳定地着火,保证燃烧过程顺利进行。
(2) 研究如何提高燃料的燃烧速度,使一定量的燃料在有限的空间和时间内尽快燃烧,分析影响燃烧速度的内因条件与外因条件,以及燃尽过程的基本原理,提出加速燃烧反应,提高燃烧效率的途径。
(3) 燃烧理论来源于生产实践和科学试验。反过来又指示出燃烧技术进步与发展的方向。
第二节质量作用定律---化学反应速度

燃烧是一种发光发热的化学反应。燃烧速度可以用化学反应速度来表示。
在等温条件下,化学反应速度可用质量作用定律表示。即反应速度一般可用单位时间,单位体积内烧掉燃料量或消耗掉的氧量来表示。可用下面的式子表示炉内的燃烧反应:
aA+bB==gG+hH (5-1)
(燃料)(氧化剂) (燃烧产物)
化学反应速度可用正向反应速度表示,也可用逆向反应速度来表示。即
(5-2)

(5-3)
2. 质量作用定律的意义
质量作用定律说明了参加反应物质的浓度对化学反应速度的影响。其意义是:对于均相反应,在一定温度下,化学反应速度与
参加反应的各反应物的浓度乘积成正比,而各反应物浓度的方次等于化学反应式中相应的反应系数。因此,反应速度又可以表示为:
(5-4)
式中 CA, CB---反应物A,B的浓度
a , b---化学反应式中,反应物A,B的反应系数;
kA, kB---反应速度常数。

对于多相反应,如煤粉燃烧,燃烧反应是在固体表面上进行的,固体燃料的浓度不变,即CA=1。反应速度只取决于燃料表面附近氧化剂的浓度。用下式表示:
(5-5)
式中 CB---- 固体燃料表面附近氧的浓度
上式说明,在一定温度下,提高固体燃料附近氧的浓度,就能提高化学反应速度。反应速度越高,燃料所需的燃尽时间就越短。上述关系只反映了化学反应速度与参加反应物浓度的关系。事实上,反应速度不仅与反应物浓度有关,更重要的是与参加反应的物质本身有关,具体地说,与煤或其它燃料的性质有关。化学反应速度与燃料性质及温度的关系可用阿累尼乌斯定律表示。
阿累尼乌斯定律
在实际燃烧过程中,由于燃料与氧化物(空气)是按一定比例连续供给的,当混合十分均匀时,,化学反应速度与燃料性质及温度的关系为:
k=k0e(-E/RT) (5-6)
式中, k0 --相当于单位浓度中,反应物质分子间的碰撞频率及有效碰撞次数的系数
E—反应活化能;
R—通用气体常数;
T—反应温度:
k—反应速度常数(浓度不变)。
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的关系。
什么是燃料的“活性”呢?可以简单地理解为燃料着火与燃尽的难易程度。例如,气体燃料比固体燃料容易着火,也容易燃尽。而不同的固体燃料,“活性”也不同,烟煤比无烟煤容易着火,也容易燃尽。因此,燃料的“活性”也表现为燃料燃烧时的反应能力。燃料的“活性”程度可用“活化能”来表示。
第三节影响化学反应速度的因素
。

虽然认为实际燃烧过程中,参加反应物质的浓度是不变的,但实际上,,参加反应的物质的浓度变化很大。
在燃料着火区,可燃物浓度比较高,而氧浓度比较低。这主要是为了维持着火区的高温状态,使燃料进入炉内后尽快着火。但着火区如果过分缺氧则着火就会终止,甚至引起爆炸。因此在着火区控制燃料与空气的比例达到一个恰到好处的状态,是实现燃料尽快着火和连续着火的重要条件。反应物浓度对燃烧速度的影响关系比较复杂,将在后面的内容中加以分析。
活化能对燃烧速度的影响

燃料的活化能表示燃料的反应能力。
活化能的概念是根据分子运动理论提出的,由于燃料的多数反应都是双分子反应,双分子反应的首要条件是两种分子必须相互接触,相互碰撞。分子间彼此碰撞机会和碰撞次数很多,但并不是每一个分子的每一次碰撞都能起到作用。如果每一个分子的每一次碰撞都能起到作用,那么即使在低温条件下,燃烧反应也将在瞬时完成。然而燃烧反应并非如此,而是以有限的速度进行。所以提出只有活化分子的碰撞才有作用。这种活化分子是一些能量较大的分子。这些能量较大的分子碰撞所具有的能量足