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大气污染控制工程|燃烧基本原理及应用

时间:2023-11-09 理论教育 版权反馈
【摘要】:燃烧过程包括组分与氧化剂的混合、着火、燃烧及焰后反应几部分。当空气中可燃组分的浓度高于爆炸上限时,于氧气不足,也不能引起燃烧和爆炸。例如,小直径管道内的燃烧会因管壁的熄火效应而迅速冷却,不易发生。为安全起见,通常将可燃物浓度冲淡,在爆炸浓度下限以下燃烧,以防止由于混合物比例及爆炸范围的偶然变化引起爆炸或回火。

大气污染控制工程|燃烧基本原理及应用

(1)燃烧过程和着火温度。燃烧过程包括组分与氧化剂的混合、着火、燃烧及焰后反应几部分。可燃组分与氧化剂接触后开始缓慢的氧化反应,此时放出的热量不多,随着反应的进行,以及点火高温火焰的热传递,温度不断升高,到某一温度后开始燃烧,这个温度称为着火温度。着火温度是在某一条件下开始正常燃烧的最低温度,也有人定义着火温度为在化学反应中产生的发热速率开始超过系统热损失速率时的最低温度。到达着火温度后,燃烧反应急剧加快,温度猛增,反应物浓度不断下降,这就是燃烧阶段。但此时温度高,放热反应平衡向左移动,燃烧反应可能不完全,反应后期系统温度降低,平衡右移,剩余可燃物同自由基和氧气结合而使反应趋于完全。

(2)爆炸浓度极限。在一定范围内的氧和可燃组分混合物被点着后,在有控制的条件下就形成火焰,维持燃烧,而在一个有限的空间内无控制的迅速发展则会形成爆炸。

爆炸浓度极限一般指空气中可燃组分的相对浓度的上限燃烧(或爆炸)浓度范围及下限燃烧(或爆炸)浓度范围。当空气中可燃组分的含量低于爆炸下限时,由于发热量不足,达不到着火温度,不能维持燃烧,更不会爆炸。当空气中可燃组分的浓度高于爆炸上限时,于氧气不足,也不能引起燃烧和爆炸。爆炸浓度极限范围与空气或其他含氧气体可燃组分有关,还与试验的混合气体温度、压力、流速、流向及设备形状尺寸等有关。例如,小直径管道内的燃烧会因管壁的熄火效应而迅速冷却,不易发生。

一种以上可燃混合物在空气中的爆炸浓度极限值可按下式估算

式中,A——混合气体的爆炸浓度极限;(www.xing528.com)

Ai——各组分的爆炸浓度极限;

ai——混合气体中各可燃组分的体积分数,%。

为安全起见,通常将可燃物浓度冲淡,在爆炸浓度下限以下(爆炸浓度下限的25%)燃烧,以防止由于混合物比例及爆炸范围的偶然变化引起爆炸或回火。

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