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第1章 燃料、燃烧产物及热损失1

1.1 燃料的化学成分和性质1

1.1.1 燃料的成分及燃烧特性1

1.1.2 燃料的成分分析基础和换算5

1.1.3 燃料发热量及其换算8

1.2 煤的分类10

1.2.1 按干燥无灰基挥发分Vdaf含量分类10

1.2.2 我国发电厂用煤的VAMST分类标准11

1.2.3 工业锅炉用煤的分类12

1.3 液体燃料和气体燃料15

1.3.1 黏性15

1.3.2 闪点与燃点16

1.3.3 凝固点16

1.3.4 相对密度16

1.4 液体燃料和气体燃料17

1.4.1 天然气17

1.4.2 高炉煤气18

1.4.3 发生炉煤气18

1.4.4 焦炉煤气18

1.4.5 液化石油气18

1.5 燃料的燃烧产物与烟气焓19

1.5.1 燃料的理论空气量19

1.5.2 燃料的燃烧产物21

1.5.3 烟气分析与过量空气系数23

1.5.4 空气和烟气焓的计算24

1.6 燃烧设备的热平衡及热效率26

1.6.1 锅炉热量平衡概念26

1.6.2 锅炉效率与热损失28

1.6.3 污染物的测量32

参考文献32

第2章 燃烧的化学动力学基础34

2.1 化学反应速率34

2.2 浓度对化学反应速率的影响35

2.2.1 质量作用定律35

2.2.2 反应级数36

2.2.3 反应级数的测定39

2.3 温度对化学反应速率的影响40

2.3.1 Arrhenius定律40

2.3.2 活化能42

2.3.3 反应速率的碰撞理论43

2.3.4 反应速率的过渡状态理论45

2.4 压力对化学反应速率的影响45

2.5 链锁反应48

2.5.1 链锁反应的概念48

2.5.2 燃烧链锁反应的分析49

2.5.3 不分支链锁反应50

2.5.4 分支链锁反应——爆炸52

2.6 气体在固体表面的吸附54

2.6.1 物理吸附与化学吸附54

2.6.2 吸附的影响因素分析55

2.7 化学平衡56

参考文献58

第3章 燃烧的流体力学基础59

3.1 湍流流动与湍流模型59

3.1.1 湍流流动59

3.1.2 气相湍流模型61

3.2 射流与旋转气流64

3.2.1 直流射流的特点64

3.2.2 等温直流自由射流66

3.2.3 等温直流引射射流71

3.2.4 等温旋转射流73

3.2.5 受限射流74

3.2.6 平行射流组75

3.2.7 相交射流76

3.3 气固流动79

3.3.1 气固接触形式79

3.3.2 空隙率81

3.3.3 颗粒分类82

3.4 固定床的流体力学83

3.4.1 形成固定床的条件83

3.4.2 固定床的流动阻力84

3.5 流化床的流体力学85

3.5.1 流化速度85

3.5.2 床层压降和空隙率91

3.5.3 鼓泡流化床93

3.5.4 湍流流化床98

3.5.5 快速流化床98

3.5.6 下行移动床100

3.6 气流床的流体力学101

参考文献102

第4章 气体燃料燃烧理论104

4.1 气体燃料火焰的着火104

4.1.1 气体火焰着火的概念104

4.1.2 自燃热力理论105

4.1.3 链锁自燃理论113

4.1.4 预混可燃气体的点燃114

4.1.5 点燃热力理论116

4.1.6 点燃方法120

4.1.7 可燃极限124

4.1.8 影响可燃极限的因素125

4.2 气体燃料火焰的传播129

4.2.1 层流火焰传播概念130

4.2.2 层流火焰传播理论132

4.2.3 影响层流火焰传播的因素138

4.2.4 湍流火焰传播的特点142

4.2.5 湍流火焰的表面理论144

4.2.6 湍流火焰的容积理论146

4.3 气体燃料火焰的稳定147

4.3.1 本生灯火焰的稳定147

4.3.2 火焰稳定的均匀搅混热平衡原理150

4.3.3 湍流火焰的稳定方法156

4.4 射流火焰161

4.4.1 预混火焰和扩散火焰概念161

4.4.2 不等温自由射流火焰162

4.4.3 层流射流火焰163

4.4.4 湍流射流火焰164

4.4.5 受限射流火焰和多股射流火焰166

4.4.6 反扩散火焰167

4.5 湍流射流火焰特征的解析分析168

参考文献174

第5章 气体燃料燃烧设备175

5.1 扩散式燃气燃烧器175

5.2 完全预混式气体燃烧器178

5.3 部分预混式燃气燃烧器182

5.3.1 普通部分预混式煤气燃烧器182

5.3.2 平焰式煤气燃烧器185

5.3.3 高速煤气燃烧器和浸没式煤气燃烧器186

5.4 气体燃料燃烧污染物控制187

5.4.1 热力型NOx188

5.4.2 瞬时反应型NOx190

5.4.3 燃料型NOx191

5.5 气体燃烧的数值模拟概论193

5.5.1 层流气体燃烧数值模拟193

5.5.2 湍流气体燃烧数值模拟196

5.5.3 典型计算结果200

参考文献201

第6章 液体燃料燃烧理论202

6.1 液体燃料燃烧过程202

6.1.1 液体燃料的燃烧方式202

6.1.2 喷雾方式燃烧的几种物理模型202

6.1.3 液体燃料燃烧过程强化的基本措施204

6.2 液滴的蒸发205

6.2.1 斯蒂芬流205

6.2.2 相对静止高温环境下液滴的蒸发208

6.2.3 强迫气流下液滴高温蒸发214

6.3 液滴的燃烧216

6.3.1 相对静止环境下液滴燃烧216

6.3.2 强迫气流下液滴的燃烧222

6.4 液体燃料燃烧的实验研究222

参考文献225

第7章 液体燃料燃烧设备226

7.1 液体燃料燃烧器226

7.1.1 液体燃料燃烧对燃烧器的要求226

7.1.2 雾化喷嘴的分类227

7.1.3 油燃烧设备配风要求229

7.1.4 液体燃料雾化质量231

7.2 旋转气流特性234

7.2.1 速度分布234

7.2.2 压力分布237

7.2.3 旋流器中流体动力特性系数237

7.3 离心式机械喷嘴工作原理241

7.3.1 雾化过程241

7.3.2 喷油量的计算242

7.3.3 雾化角的计算245

7.3.4 简单压力式喷嘴设计计算250

7.4 回油喷嘴及计算252

7.4.1 回油喷嘴工作原理253

7.4.2 内回油喷嘴雾化、调节特性的理论计算255

7.4.3 内回油喷嘴实验结果及修正260

7.5 蒸汽喷嘴262

7.5.1 蒸汽喷嘴262

7.5.2 蒸汽机械雾化喷嘴263

7.5.3 Y型蒸汽机械雾化喷嘴264

7.6 配风装置269

7.6.1 旋流式配风器269

7.6.2 平流式配风器279

7.7 液体燃料燃烧污染物生成与控制280

7.7.1 液体燃料燃烧污染物排放标准280

7.7.2 液体燃料燃烧污染物生成281

7.7.3 液体燃料燃烧NOx的控制283

7.8 液体燃烧的数值模拟概论287

参考文献288

第8章 固体燃料燃烧理论290

8.1 固体燃料燃烧过程与热解290

8.1.1 概述290

8.1.2 挥发分的概念290

8.1.3 煤的热解机理291

8.1.4 挥发分的析出量及其成分构成293

8.1.5 煤热解反应动力学296

8.1.6 挥发分的热力特性299

8.2 碳燃烧的化学反应机理300

8.2.1 碳燃烧的异相反应理论300

8.2.2 碳燃烧的化学反应302

8.2.3 碳燃烧反应的微观分析303

8.2.4 碳和氧的反应机理304

8.2.5 碳和CO2的反应机理307

8.3 碳的燃烧反应过程307

8.3.1 碳的燃烧反应速率307

8.3.2 燃烧反应速率的影响因素308

8.3.3 多孔碳粒的燃烧分析311

8.3.4 多孔碳板的有效渗入深度312

8.3.5 多孔碳球的有效渗入深度315

8.3.6 多孔碳球的燃烧反应316

8.4 碳燃烧的二次反应318

8.4.1 静止或低速流动碳粒表面附近的燃烧318

8.4.2 Re＞100流动介质中碳表面附近的燃烧320

8.5 碳颗粒的燃尽321

8.6 具有空间二次反应的碳球燃烧325

8.7 煤的燃烧及燃尽329

8.7.1 挥发分对煤燃烧过程的影响329

8.7.2 灰分对煤燃烧过程的影响331

8.7.3 煤粒燃尽时间334

参考文献335

第9章 煤的层燃337

9.1 煤的层燃过程337

9.1.1 煤的层状燃烧概述337

9.1.2 层燃的热质交换过程339

9.1.3 层燃的化学反应过程341

9.2 煤的层燃设备343

9.2.1 固定炉排346

9.2.2 链条炉351

9.2.3 抛煤机炉364

9.2.4 往复炉排炉369

9.2.5 振动炉排炉374

9.2.6 下饲炉376

9.3 层燃污染物生成与控制378

9.3.1 层燃过程中NOx的生成与控制378

9.3.2 层燃过程中SO2的生成与控制378

9.4 层燃的数值模拟概论380

9.4.1 层燃炉数值模拟的方法380

9.4.2 燃料层燃烧的数学模型382

参考文献384

第10章 煤的流化床燃烧385

10.1 流化床燃烧的特点385

10.1.1 概述385

10.1.2 鼓泡流化床燃烧的特点385

10.1.3 循环流化床燃烧的特点386

10.1.4 循环流化床燃烧技术的发展388

10.2 循环流化床燃烧过程390

10.2.1 循环流化床燃烧过程分析390

10.2.2 燃料热量释放规律395

10.2.3 循环流化床中的燃烧效率401

10.3 循环流化床燃烧设备403

10.3.1 燃煤循环流化床过程定态设计403

10.3.2 燃烧室设计404

10.3.3 分离器设计406

10.3.4 料腿与返料器设计407

10.4 循环流化床燃烧污染物生成与控制408

10.4.1 循环流化床燃烧中脱硫408

10.4.2 循环流化床燃烧中氮氧化物的生成与控制413

10.4.3 循环流化床灰渣综合利用420

10.5 循环流化床燃烧的数值模拟概述423

10.5.1 基于实验的半关联性质的经验模型423

10.5.2 基于微观守恒方程的计算流体力学模型424

参考文献427

第11章 煤粉燃烧429

11.1 煤粉火炬燃烧的特点429

11.1.1 煤粉气流的点燃特性429

11.1.2 煤粉气流的火焰特性433

11.1.3 燃烧室特性434

11.1.4 煤粉燃烧的污染排放与控制438

11.1.5 煤粉燃烧对燃烧室受热面的污染特性444

11.2 煤粉的制备445

11.2.1 煤粉的一般特性445

11.2.2 煤粉燃烧器和燃烧室449

11.2.3 制粉系统451

11.3 直流煤粉燃烧器及其布置469

11.3.1 直流煤粉燃烧器的布置470

11.3.2 几种常见的直流煤粉燃烧器476

11.4 旋流煤粉燃烧器及其布置485

11.4.1 几种常见的旋流煤粉燃烧器485

11.4.2 旋流煤粉燃烧器的布置491

11.5 现代大型煤粉燃烧技术493

11.5.1 煤粉火焰的稳定方法和原理494

11.5.2 低NOx煤粉燃烧技术507

11.6 液态排渣煤粉燃烧521

11.6.1 液态排渣煤粉燃烧的主要型式521

11.6.2 液态排渣煤粉燃烧的主要特点524

11.7 煤粉燃烧的数值模拟概述526

11.7.1 煤粉颗粒燃烧过程的数值计算526

11.7.2 煤粉燃烧过程的物理模型及其数学描述527

11.7.3 对200MW锅炉煤粉燃烧全过程模拟结果531

参考文献534

第12章 煤的气化536

12.1 水煤浆536

12.1.1 水煤浆的优点536

12.1.2 水煤浆的生产537

12.1.3 水煤浆的雾化538

12.2 煤的气化理论541

12.2.1 煤气化概述541

12.2.2 煤气化的主要反应过程544

12.2.3 煤气化气化反应动力学545

12.2.4 煤气化反应的影响因素551

12.3 煤的固定床气化554

12.3.1 固定床气化工艺原理554

12.3.2 固定床气化工艺分类555

12.3.3 固定床气化典型工艺556

12.3.4 固定床加压气化炉关键设备560

12.3.5 固定床加压气化在中国的应用及其改进563

12.4 煤的流化床气化564

12.4.1 流化床气化基本原理564

12.4.2 流化床气化的典型技术及结构565

12.5 煤的气流床气化573

12.5.1 气流床煤气化技术原理573

12.5.2 典型气流床煤气化技术576

12.6 煤气化的数值模拟概论585

12.6.1 煤气化数值模拟方法585

12.6.2 煤气化数值模拟方法586

参考文献590