燃燒必須具備的三個條件
物質燃燒并不是憑空發生的,而是在一定的條件下才會發生的。就像0度以下才會結冰、水燒到100度才會沸騰一樣,都有一些必要的條件。
燃燒必須具備的三個條件
(1)要有可燃物;如木材、天然氣、石油等;
(2)要有助燃物質,如氧氣、氯酸鉀等氧化劑;
(3)要有一定溫度,即能引起可燃物質燃燒的熱能(點火源)。可燃物、氧化劑和點火源,稱為燃燒三要素,當這三個要素同時具備并相互作用時就會產生燃燒。
在燃燒過程中,燃料、氧氣和燃燒產物三者之間進行著動量、熱量和質量傳遞,形成火焰這種有多組分濃度梯度和不等溫兩相流動的復雜結構。
火焰內部的這些傳遞借層流分子轉移或湍流微團轉移來實現,工業燃燒裝置屮則以湍流微團轉移為主。探索燃燒室內的速度、濃度、溫度分布的規律以及它們之間的相互影響是從流體力學角度研究燃燒過程的重要內容。
由于燃燒過程的復雜性,實驗技術是探討燃燒工程的主要手段。
燃燒反應可分為幾個階段
1、著火前預備階段從燃料進爐至達到著火溫度這一階段稱預備階段。在這一階段內,要完成水分蒸發,揮發分析出、燃料與空氣混合物達到著火溫度。顯然,這一階段是吸熱過程,熱量來源是火焰輻射及高溫煙氣回流。
影響預備階段時間是非的因素除燃燒器本身外,主要是爐內熱煙氣為煤粉氣流提供熱量的強弱,煤粉氣流的數目、溫度、濃度、揮發分含量及煤粉細度等。
2、燃燒階段當達到著火溫度后,揮發分首先著火燃燒,放出熱量,使溫度升高,焦炭被加熱到較高溫度而開始燃燒。燃燒階段是強烈的放熱過程,溫度升高較快,化學反應強烈,這時碳粒表面往往會出現缺氧狀態。
強化燃燒階段的關鍵是加強混合,負氣流強烈擾動,以便向碳粒表面提供氧氣,而將碳粒表面的二氧化碳擴散出往。
3、燃盡階段主要是將燃燒階段未燃盡的碳燒完。燃盡階段剩余的碳固然未幾,但要完全燃盡卻很困難,主要是存在著諸多不利于完全燃燒的因素,如少量的固定碳被灰包圍著;氧氣濃度已較低;氣流的擾動漸趨衰減;爐內溫度在逐步降低。
燃燒的充分條件
充分條件指燃燒發生需要的必要條件達到一定量的要求,并且存在相互作用的過程。對于有焰燃燒,還包括未受抑制的鏈式反應。
1.一定的可燃物濃度
只有達到一定濃度,才會發生燃燒或爆炸。例如,常溫下用明火接觸煤油,煤油并不立即燃燒。燈用煤油在40℃以下、甲醇在低于7℃時,液體表面的蒸汽量均不能達到燃燒所需的濃度。
2.一定的助燃物濃度
各種可燃物燃燒,均有本身固定的最低氧含量要求。如:汽油的最低氧含量要求為14.4%,煤油為15%,乙醚為12%。低于這個值,即使其他必要條件已經具備,燃燒仍不會發生。
3.一定的點火能量
各種不同可燃物發生燃燒,均有本身固定的最小點火能量要求。如汽油的最小點火能量為0.2mj,乙醚(5.1%)0.19mj。
4.燃燒條件的相互作用
燃燒要發生,必須使以上三個條件相互作用。如氧濃度的變化就會改變可燃氣體、液體和部分可燃物的燃點等。
5.未受抑制的鏈式反應
對有焰燃燒,根據燃燒的鏈鎖反應理論,因燃燒過程中存在未受抑制的游離基(自由基)作中間,使燃燒擴展。