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第四章 锅炉的燃烧设备续——燃烧器部分
锅炉燃烧设备续——燃烧器部分
燃料通常是指能与氧发生激烈氧化反应、放出大量热量的一种物质，它是由多种可燃与不可燃物质组成的混合物。
不同燃料，其组成分差别很大，具有不同的燃烧特点，在锅炉上使用时需采用不同的燃烧方法。
锅炉上燃用的气体燃料种类较多，而燃用的液体燃料主要是重油和渣油。
第一节 气体燃料和液体燃料
锅炉燃烧设备续——燃烧器部分
一、燃料的成分和燃烧特性
气体燃料和液体燃料都属有机燃料，即都是复杂的高分子烃类物质。燃料的主要化学成分有碳、氢、氧、氮、硫、灰分及水分。
碳是燃料中的可燃成分，一般占燃料成分的15％～90％。碳完全燃烧时生成CO2 ,1Kg纯碳可放出32866kJ热量。碳不完全燃烧时生成CO ， 此时1Kg纯碳放出的热量仅为9270kJ。
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氢也是燃料中的可燃成分，液体燃料中的氢元素含量一般可达到15％，气体燃料中的氢含量较多，尤其是天然气。燃料中氢元素的发热量最高，1kg氢燃烧后的低位发热量为120370kJ，约为碳发热量的4倍。
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硫燃烧后生成SO2及少量的SO3；
SO3使烟气中的水蒸气露点大大升高，
烟气中的SO2及SO3 能溶解于水变成H2SO3 （亚硫酸）及H2SO4（硫酸），会使锅炉低温受热面（如空气预热器）金属腐蚀及堵灰。
锅炉排放的烟气中，硫化物将污染环境，对人体及农作物皆有害。
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氧和氮都是不可燃成分。氧已和燃料中的部分氢、碳组成H2O、CO2，使燃料中的碳、氢可燃成分相对减少。氮是惰性物质。因此氧、氮元素的存在会使燃料发热量有所下降。
氮和氧在高温下形成氮氧化合物NOx（NO及NO2），这对生态环境极为有害。
目前国内外都在研究能降低排烟中NOx 含量的燃烧器及燃烧设备。在设计燃烧设备时应充分重视NOx的排放指标。
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灰分是燃料中不可燃的杂质，它不仅使燃料发热量降低，而且使受热面易受污染而影响传热，降低效率。
气体燃料及液体燃料基本上不含灰分。
水分也是不可燃成分，燃料燃烧时，水分吸热汽化，使燃烧室温度降低，同时还在低温受热面处溶入SO2和SO3后造成低温腐蚀。
一般液体燃料含水分约1％～3％，气体燃料所含水分不高，一般等于该温度下的饱和水分。
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二、燃料的发热量
燃料发热量有高位发热量和低位发热量。
液体燃料发热量的单位为KJ/kg，气体燃料发热量的单位为kJ/m3。
当烟气中的水蒸气完全凝结，将水蒸气的凝结潜热释放出来，这时的发热量称高位发热量。
如果水蒸气没有凝结，则称低位发热量。
实际上，烟气离开锅炉时的温度还相当高，水蒸气基本上没有凝结，所以锅炉中实际上可以利用的是低位发热量。
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第二节 影响燃烧速度的因素
了解影响燃烧速度（化学反应速度）的因素，对合理组织和控制燃烧过程有重要意义。燃料在炉膛中燃烧时，燃烧速度一般与以下一些因素有关：
1、 温度
炉膛内温度越高，燃烧就越剧烈；炉膛温度较低，则燃烧进行得较缓慢，甚至不能保证稳定燃烧，引起灭火。在炉膛出口 ，烟气温度也不应低于1000℃左右。如果温度过低，这部分炉膛空间对燃烧的作用不大。在燃烧中心，温度一般可达1500～1600 ℃左右，甚至更高一些。
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2、浓度、压力
液体燃料和气体燃料在炉膛中燃烧时，均属于均相化学反应过程，当反应物（燃料和空气）浓度增加时，由于分子间的碰撞次数增加，化学反应速度加快。
另外，在气相化学反应中，压力的改变也会引起反应物浓度的变化，因此压力对化学反应速度有直接影响，实践也证明了提高压力可以强化燃烧。
例如，燃烧低热值高炉煤气时，在高压下燃烧时的不完全燃烧产物CO的含量要比低压燃烧时低得多，其主要原因就是在高压下加快了CO的燃烧速度。
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