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第1章 导论、化学热力学和化学动力学基础1

1.1 燃烧科学的发展、应用和研究方法1

1.1.1 燃烧科学的发展简史1

1.1.2 燃烧科学的应用2

1.1.3 燃烧造成的污染4

1.1.4 燃烧科学的研究方法6

1.2 化学平衡7

1.2.1 基本概念7

1.2.2 标准平衡常数11

1.3 热化学12

1.3.1 化合物的生成焓和标准摩尔生成焓12

1.3.2 标准摩尔反应焓13

1.3.3 根据键能计算标准摩尔反应焓13

1.3.4 任意温度下摩尔反应焓的计算——基尔霍夫（G．Kirchhoff）定律15

1.3.5 标准摩尔燃烧焓16

1.3.6 热化学定律17

1.3.7 绝热燃烧温度17

1.4.1 基本定义18

1.4 化学反应速率18

1.4.2 质量作用定律20

1.4.3 反应级数21

1.4.4 一级反应23

1.4.5 二级反应24

1.4.6 复合反应25

1.5 各种参数对化学反应速率的影响29

1.5.1 温度对化学反应速率的影响——阿累尼乌斯（Arrhenius）定律29

1.5.2 压力对反应速率的影响31

1.5.3 在定温定压下，反应物浓度对反应速率的影响33

1.6 反应速率理论34

1.7 链反应37

1.7.1 基本理论37

1.7.2 不分支的链反应——氯和氢的结合39

1.7.3 分支链反应——氢和氧的化合41

1.7.4 链反应速率与时间的关系链着火45

1.7.5 链着火的界限47

1.8 思考题与习题49

2.1 燃烧过程的热力爆燃理论52

第2章 燃料的着火理论52

2.1.1 谢苗诺夫的可燃气体混合物的热力着火理论53

2.1.2 爆燃感应期60

2.2 链爆燃理论61

2.2.1 链分支反应的发展条件（链爆燃条件）62

2.2.2 不同温度时分支链反应速率随时间的变化64

2.2.3 感应期的确定65

2.2.4 着火半岛现象66

2.3.1 热力着火的自燃范围68

2.3 热力着火的自燃范围和感应周期68

2.3.2 各种参数对着火温度的影响71

2.4 强迫着火的基本概念72

2.4.1 实现强迫着火的条件72

2.4.2 强迫着火的热理论74

2.4.3 各种点燃方法的分析78

2.5 煤的着火理论85

2.5.1 煤的着火及其判据86

2.5.2 煤的着火模式89

2.5.3 谢苗诺夫热力着火理论用于碳粒着火的分析93

2.5.4 影响煤粒着火的因素分析97

2.5.5 煤粉空气混合物的着火103

2.6 思考题与习题104

第3章 火焰传播与稳定理论106

3.1 火焰传播的基本方式——火焰正常传播与爆燃106

3.2 可燃气体的火焰正常传播109

3.3 火焰正常传播的理论113

3.3.1 用于简化近似分析的热理论113

3.3.2 泽利多维奇（Zel'dovich）等的分区近似解法116

3.3.3 火焰传播的精确解法118

3.3.4 坦福特等的扩散理论120

3.4 火焰正常传播速度122

3.4.1 影响火焰正常传播速度的主要因素122

3.4.2 火焰传播界限129

3.4.3 火焰正常传播速度的测量130

3.5 可燃气体层流动力燃烧和扩散燃烧134

3.5.1 概述134

3.5.2 化学均匀可燃气体混合物的动力燃烧135

3.5.3 可燃气体的扩散燃烧139

3.6.1 火焰稳定的几个特征143

3.6 火焰稳定的基本原理和方法143

3.6.2 火焰的回火和吹熄的临界条件145

3.6.3 钝体后回流区火焰稳定原理147

3.6.4 火焰稳定的基本方法150

3.7 思考题与习题156

第4章 湍流燃烧理论及模型158

4.1 湍流燃烧及其特点158

4.2 湍流气流中火焰传播的表面燃烧模型160

4.3.1 湍流扩散164

4.3 湍流气流中火焰传播的容积燃烧模型164

4.3.2 湍流容积燃烧模型的计算165

4.3.3 决定湍流火焰传播速度的实验结果168

4.3.4 火焰自湍化理论初步169

4.4 湍流燃烧的时均反应速率和混合分数170

4.4.1 时均反应速率170

4.4.2 简单化学反应系统173

4.4.3 守恒量和混合分数174

4.4.4 守恒量之间的线性关系176

4.5 湍流扩散火焰的k-ε-g模型177

4.6 湍流预混火焰模型183

4.6.1 涡旋破碎模型184

4.6.2 拉-切-滑模型186

4.7 概率密度函数的输运方程模型189

4.8 斯波尔丁的ESCIMO湍流燃烧理论191

4.8.1 概述191

4.8.2 “经历”理论193

4.8.3 “统计”理论195

4.9 考题与习题196

第5章 液体燃料的燃烧198

5.1 液体燃料的特性198

5.1.1 石油的组成元素及化合物198

5.1.2 燃油种类及石油炼制的方法199

5.1.3 燃料油品物理和化学性能200

5.1.4 浆体燃料的主要技术特性202

5.2 液体燃料的燃烧过程概述204

5.2.1 液体燃料燃烧的基本过程204

5.2.2 液体燃料的燃烧特点205

5.2.3 常见喷雾燃烧系统208

5.3 液体燃料的雾化理论及技术209

5.3.1 雾化过程及机理210

5.3.2 雾化方式和喷嘴211

5.3.3 液体燃料雾化的性能215

5.4 液滴的蒸发218

5.4.1 液滴蒸发时的斯蒂芬流218

5.4.2 相对静止环境中液滴的蒸发219

5.4.3 强迫气流中液滴蒸发的折算膜理论223

5.4.4 液滴群的蒸发225

5.4.5 液滴非稳态蒸发的数值计算226

5.5 燃料液滴的扩散燃烧227

5.5.1 相对静止环境中液滴的扩散燃烧227

5.5.2 强迫对流环境中液滴的扩散燃烧（折算薄膜理论）230

5.5.3 液滴扩散燃烧的有关实验和理论研究232

5.5.4 液滴群的燃烧234

5.6 喷雾燃烧的理论模型 .236

5.6.1 雾滴燃烧模型236

5.6.2 局部均相流（LHF）模型238

5.6.3 分离两相流（SF）模型240

5.7 工业喷雾燃烧的技术基础245

5.7.1 液体燃料喷雾燃烧的组织245

5.7.2 喷雾燃烧的合理配风246

5.7.3 重质油的燃烧技术248

5.7.4 乳化燃料的燃烧技术249

5.8 思考题与习题250

第6章 煤的热解及挥发分的燃烧251

6.1 煤的组成与特性251

6.1.1 煤岩学252

6.1.2 煤化学255

6.1.3 煤结构与热解反应的关系257

6.1.4 物理因素258

6.2 煤的热解260

6.2.1 概述261

6.2.2 温度对热解的影响264

6.2.3 加热速率的影响264

6.2.4 压力的影响266

6.2.6 煤种的影响267

6.2.7 气氛的影响267

6.2.5 颗粒粒度的影响267

6.3 热解产物的组成268

6.3.1 概述268

6.3.2 温度的影响269

6.3.3 加热速度的影响271

6.3.4 压力的影响271

6.3.5 颗粒粒度的影响272

6.3.6 煤种的影响272

6.3.7 气氛的影响272

6.4.1 单方程模型273

6.4 煤热解反应动力学模型273

6.4.2 双方程模型274

6.4.3 多方程热解模型275

6.4.4 热解产物的组分模型277

6.4.5 机理性模型278

6.4.6 考虑二次反应的竞争反应模型281

6.4.7 热解通用模型281

6.4.8 考虑非动力学控制因素的热解模型284

6.5.1 概述285

6.5 热解产物的燃烧285

6.5.2 局部平衡法286

6.5.3 总体反应方法286

6.5.4 完全反应方法288

6.6 思考题与习题291

第7章 煤的燃烧理论（碳及焦炭的燃烧）293

7.1 煤燃烧涉及的物理化学过程293

7.1.1 焦炭反应的控制区及煤燃烧的速率293

7.1.2 碳的形态与结构295

7.1.3 焦炭燃烧过程中的吸附296

7.1.4 焦炭燃烧过程中的扩散299

7.1.5 先生成一氧化碳还是直接生成二氧化碳301

7.2 碳的动力扩散燃烧特点及燃烧化学反应302

7.2.1 碳的动力扩散燃烧特点302

7.2.2 碳的燃烧化学反应306

7.3 碳球的燃烧速度311

7.3.1 温度较低或颗粒很小（可略去）时空间气相反应的情况311

7.3.2 碳球在高温下的扩散燃烧情况314

7.4.1 考虑二次反应作用的碳球燃烧模型317

7.4 考虑二次反应的碳球燃烧317

7.4.2 有CO空间反应时碳球燃烧速率的计算 .320

7.5 多孔性碳球的燃烧322

7.5.1 内部反应对碳粒燃烧的影响322

7.5.2 总的表观反应速度常数325

7.6 各种因素对焦炭燃烧的影响327

7.6.1 煤中挥发分析出对燃烧的影响327

7.6.2 灰分对燃烧的影响330

7.7 煤燃烧过程数学模型方法简介337

7.7.1 燃烧过程模化的一般研究337

7.7.2 煤燃烧的基本过程 .338

7.7.3 流动基本方程及湍流模型340

7.7.4 两相流及颗粒湍流扩散345

7.7.5 炉内辐射350

7.7.6 煤粉火焰模型求解及示例353

7.8 思考题与习题360

第8章 硫燃烧反应动力学及固硫机理361

8.1 硫的存在形态及燃烧转化过程361

8.1.1 燃料中硫的存在形态361

8.1.3 硫燃烧转化的总体特性364

8.1.2 燃料中硫的测定方法364

8.2.1 有机硫的高温热分解及氧化反应367

8.2 燃料硫的高温热分解及SO2的生成动力学367

8.2.2 黄铁矿的高温热分解369

8.2.3 黄铁矿的氧化反应371

8.2.4 燃料中单质硫的化学转化372

8.2.5 SO2生成的反应动力学373

8.3 燃烧过程中SO3及H2S的生成373

8.3.1 SO3的生成机理373

8.3.3 H2S的生成途径及反应动力学376

8.3.2 SO3生成的反应动力学376

8.4 石灰石燃烧固硫的机理377

8.4.1 燃烧固硫的基本过程377

8.4.2 石灰石煅烧反应动力学379

8.4.3 煅烧石灰石的固硫反应动力学382

8.4.4 石灰石煅烧和固硫过程孔隙结构的变化385

8.5 石灰石燃烧固硫的数学模型388

8.5.1 多孔介质内部的气体扩散388

8.5.2 单颗粒石灰石脱硫模型392

8.5.3 燃烧固硫总体模型397

8.6 燃烧脱硫技术及工业应用398

8.6.1 燃烧脱硫技术398

8.6.2 运行参数对燃烧脱硫的影响403

8.6.3 燃烧脱硫对NOx排放的影响406

8.6.4 高效人工固硫剂408

8.7 思考题与习题409

9.1.1 氮氧化物的危害410

9.1 燃烧过程中氮氧化物的生成及危害410

第9章 燃烧过程中氮氧化物的生成及分解机理410

9.1.2 各种燃烧方式的NOx排放量411

9.1.3 NOx均相反应的动力学参数412

9.1.4 NOx生成的机理412

9.2 热力NOx的生成412

9.2.1 热力NOx的生成机理412

9.2.2 影响热力NOx生成的因素414

9.3 快速NOx的生成417

9.3.1 快速NOx生成机理417

9.3.2 影响快速NOx生成的几个因素418

9.4.1 燃料NOx的生成途径421

9.4 燃料NOx的生成421

9.4.2 温度对燃料NOx生成的影响422

9.4.3 氧浓度对燃料NOx生成的影响422

9.4.4 燃料性质对燃料NOx生成的影响423

9.4.5 流化床锅炉床料中金属氧化物的作用427

9.4.6 水分的影响428

9.4.7 燃料氮转化为NOx的化学动力学428

9.5 气体燃料燃烧时NOx的生成430

9.6.1 喷雾燃烧时NOx的生成432

9.6 液体燃料燃烧时NOx的生成432

9.6.2 预蒸发、预混合火焰的NOx生成434

9.7 煤燃烧时NOx生成机理435

9.7.1 挥发分NOx435

9.7.2 焦炭NOx436

9.7.3 煤粉炉内燃烧时NOx的生成438

9.7.4 流化床燃烧时NOx的析出441

9.7.5 燃煤锅炉内NOx生成量的预测444

9.8 降低NOx排放的措施447

9.8.1 空气分级降低NOx排放448

9.8.2 燃料分级降低NOx排放449

9.8.3 低氧燃烧降低NOx排放450

9.8.4 烟气再循环降低NOx排放451

9.8.5 浓淡偏差燃烧451

9.8.6 烟气脱硝452

9.9 燃烧过程中N2O的生成及控制454

9.9.1 N2O的危害454

9.9.2 N2O的生成及分解机理456

9.9.3 燃烧过程中降低N2O的方法458

9.10 思考题与习题460

第10章 燃烧过程中碳黑形成机理462

10.1 燃烧过程中碳黑形成的类型及性质462

10.1.1 气相析出型碳黑462

10.1.2 剩余型碳黑463

10.1.3 雪片463

10.1.4 积炭464

10.1.5 碳黑的特性464

10.1.6 碳黑的危害468

10.2.1 预混合火焰中碳黑的生成机理469

10.2 气体燃料燃烧时碳黑的生成469

10.2.2 预混火焰中碳黑生成的影响因素472

10.2.3 扩散型火焰中碳黑的生成机理474

10.2.4 降低碳黑排放的措施475

10.3 油燃烧时碳黑的生成476

10.3.1 油燃烧时碳黑的生成机理476

10.3.2 液体燃料燃烧时碳黑生成的影响因素480

10.3.3 液体燃料燃烧时碳黑排放量的控制484

10.4 煤燃烧时碳黑的生成485

10.5.1 碳黑生成的机理性模型487

10.5 碳黑生成的数学模型487

10.5.2 碳黑生成的综合模型488

10.6 思考题与习题492

附录493

附录A 17种反应及其标准平衡常数493

附录B 几种物质的标准摩尔生成焓494

附录C 25℃时的标准摩尔燃烧焓（产物N2、H2O（1）和CO2）496

附录D 部分形成NOx和N2O的均相化学反应的动力学参数497

参考文献504