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引论 1

参考文献 4

第一篇 燃烧学基础和数值模拟第一篇符号说明 5

第1章 基础知识 7

1.1 多组分有反应流动 7

1.1.1 基本关系式和输运定律 7

1.1.2 连续方程、组分方程和动量方程 9

1.1.3 能量方程 10

1.1.4 多组分有反应流动的相似准则 13

1.1.5 相分界面边界条件 14

1.2 化学热力学和化学动力学 15

1.2.1 化学热力学 15

1.2.1.1 生成热和反应热 15

1.2.1.2 质量作用定律与平衡常数 17

1.2.1.3 化学平衡计算 17

1.2.1.4 绝热燃烧温度 20

1.2.2 化学动力学 20

1.2.2.1 化学动力学基本概念 21

1.2.2.2 单步反应、可逆反应和链式反应 25

1.2.2.3 CO-氧反应动力学 32

1.2.2.4 甲烷-氧详细反应动力学和简化反应动力学 33

附录Ⅰ 十七种气体反应物的平衡常数 35

附录Ⅱ 甲烷详细反应机理（GRI Mech2.11） 37

参考文献 44

第2章 气体燃料的燃烧 45

2.1 预混气体的着火和灭火 45

2.1.1 基本概念和量纲分析 45

2.1.2 密闭容器内的热着火 46

2.1.3 热板在气流中的点燃 48

2.1.4 良好搅拌反应器中的着火和灭火 48

2.2 层流气体燃烧 50

2.2.1 层流预混火焰 50

2.2.2 层流火焰传播基本方程 50

2.2.3 Zeldovich-Frank-Kamenetsky分区近似解 51

2.2.4 各种外参数对传播速度的影响 51

2.2.5 统观反应动力学参数的推算 52

2.2.6 层流扩散火焰 52

附录 气体燃料性质 52

参考文献 56

第3章 液体燃料的燃烧 57

3.1 液体燃料燃烧方式和特点 57

3.2 常温环境中的液滴蒸发 57

3.3 高温环境中的液滴蒸发和燃烧 58

3.4 液滴蒸发和燃烧的主要实验结果 61

3.5 液滴的着火和灭火 62

3.6 内回流对液滴蒸发的作用 62

3.7 多组分液滴燃烧和微爆现象 63

3.8 液雾和液滴群燃烧 63

3.9 乳化燃料燃烧 67

附录 液体燃料性质 68

参考文献 72

第4章 固体燃料的燃烧 73

4.1 煤的燃烧 73

4.1.1 煤的基本性质 73

4.1.1.1 煤的工业分析 73

4.1.1.2 煤的元素分析 77

4.1.1.3 煤的岩相组成、性质与应用 78

4.1.1.4 煤的物理性质 79

4.1.1.5 煤的热解性质 81

4.1.1.6 煤粉的燃烧过程 82

4.1.1.7 煤的分类 82

4.1.2 煤的着火 85

4.1.2.1 煤的着火机制 85

4.1.2.2 单颗粒煤的着火 86

4.1.2.3 煤粉颗粒群的着火 90

4.1.2.4 煤粉气流的着火 92

4.1.3 煤的热解与挥发分燃烧 94

4.1.3.1 热解模型 95

4.1.3.2 挥发分的燃烧 99

4.1.4 煤焦的燃烧 101

4.1.4.1 表面反应机理 101

4.1.4.2 煤焦燃烧过程中外部传质的作用 103

4.1.5 空气中悬浮煤粒的燃烧 106

4.1.6 煤燃烧过程中灰的物理形态变化 108

4.2 其他固体可燃物的燃烧 109

4.2.1 木材的热解、气化、燃烧 109

4.2.2 人工聚合物的热解、气化、液化和燃烧 111

参考文献 113

第5章 湍流燃烧与数值模拟 118

5.1 湍流燃烧的基本概念 118

5.1.1 湍流的产生和特性 118

5.1.1.1 湍流的特性 119

5.1.1.2 湍流中的尺度和Kolmogorov相似假定 119

5.1.1.3 间歇性和相干结构 121

5.1.2 湍流脉动和火焰之间的相互作用 123

5.1.2.1 湍流预混燃烧的不同燃烧机制 123

5.1.2.2 湍流预混火焰的传播速度 125

5.1.2.3 湍流扩散火焰的不同燃烧机制 126

5.2 湍流燃烧的数值模拟 128

5.2.1 多组分有化学反应流动的基本方程的讨论 128

5.2.2 湍流燃烧的统计描述 130

5.2.3 统计平均量的方程 133

5.3 湍流输运模型 135

5.3.1 涡旋黏性系数模型 136

5.3.2 雷诺应力模型 139

5.3.3 非线性的涡旋黏性系数模型 142

5.3.4 多时间尺度的涡旋黏性系数模型 144

5.3.5 可压缩流动湍流输运模型 145

5.3.5.1 可压缩湍流中的k-ε模型 146

5.3.5.2 可压缩湍流中的雷诺应力模型 147

5.4 湍流燃烧模型 148

5.4.1 快速化学反应模型 149

5.4.1.1 湍流预混燃烧的快速反应模型 150

5.4.1.2 湍流扩散燃烧的快速反应模型 151

5.4.2 湍流燃烧的火焰面模型 154

5.4.2.1 湍流扩散燃烧中混合物分数和混合物分数的方程 154

5.4.2.2 层流扩散火焰的方程 156

5.4.2.3 混合物分数和耗散率的概率密度函数 158

5.4.3 湍流燃烧的条件统计矩方法 159

5.4.3.1 湍流扩散燃烧条件统计矩的守恒方程 160

5.4.3.2 混合物分数概率密度函数的输运方程 162

5.4.3.3 条件平均值方程的封闭 163

5.4.3.4 条件平均值方程的讨论 164

5.5 湍流燃烧的PDF方法 165

5.5.1 湍流燃烧中概率密度函数的方程 165

5.5.1.1 联合概率密度函数 165

5.5.1.2 联合概率密度函数的输运方程 167

5.5.2 概率密度函数方程的模拟 169

5.5.2.1 Langevin模型 170

5.5.2.2 标量分子输运条件平均值项的模型 173

5.5.2.3 湍流时间尺度或频率的模型 176

5.5.3 概率密度函数方程的求解方法 177

5.5.3.1 基于脉动速度-标量-频率联合PDF方程的混合算法 178

5.5.3.2 基于化学热力学参数联合PDF方程的混合算法 179

附录Ⅰ 湍流对燃烧的影响 180

附录Ⅱ Cayley-Hamilton定理 182

参考文献 184

第6章 两相流动和燃烧及其数值模拟 187

6.1 多相湍流流动 187

6.2 液滴／颗粒群基本性质和单颗粒动力学 188

6.2.1 颗粒／液滴尺寸及其分布律 188

6.2.2 表观密度和体积分数 188

6.2.3 颗粒／液滴阻力和传热传质 189

6.2.4 颗粒动力学 189

6.2.4.1 单颗粒运动方程 190

6.2.4.2 单颗粒在均匀流场中的运动 190

6.2.4.3 颗粒的重力沉降 190

6.2.4.4 非均匀流场中的颗粒受力 190

6.2.4.5 一般形式的颗粒运动方程 191

6.3 多相湍流有反应流动的基本方程组 191

6.4 两相湍流的流体湍流模型 193

6.4.1 流体湍流模型的提出 193

6.4.2 流体湍流动能方程 194

6.4.3 k-ε双方程模型 194

6.4.4　流体湍流的二阶矩封闭 195

6.4.5　流体湍流的雷诺应力和热流输运方程模型 196

6.4.6　流体湍流的代数应力和热流模型——扩展的k-ε模型 197

6.5　颗粒湍流的Hinze-Tchen代数模型 199

6.6　两相湍流的统一二阶矩模型 199

6.7　两相湍流的k-ε-kp和k-ε-Ap模型 203

6.8 两相湍流模型的应用 203

6.9 稠密气固两相流动的双流体-二阶矩两相湍流模型 214

6.10 两相湍流的非线性k-ε-kp模型 218

6.11 颗粒相的拉格朗日（轨道）模拟 223

6.11.1 确定轨道模型的基本守恒方程组 223

6.11.2 颗粒湍流扩散的修正 224

6.11.3 颗粒随机轨道模型 225

6.12 湍流两相流动的单流体模型 226

6.13 湍流两相燃烧的数值模拟 227

6.14 两相燃烧中气体湍流燃烧的工程模型 229

6.15 多相流动和多相燃烧数值模拟应用实例 230

6.15.1 油水旋流分离器内流动和分离 230

6.15.2 旋流煤粉燃烧器内两相流动和煤粉燃烧 232

6.15.3 大速差射流燃烧室内两相流动和煤粉燃烧 234

6.15.4 四角喷燃炉内两相流动和煤粉燃烧 237

6.15.5 旋风除尘器内湍流流动 241

6.15.6 涡旋炉内煤粉燃烧 242

6.15.7 固排渣旋风炉内湍流流动 244

参考文献 245

第7章 燃烧辐射换热过程数值模拟 249

7.1 燃烧换热过程数值模拟概述和火焰辐射换热基本方程 249

7.2 燃烧辐射换热模拟方法 250

7.2.1 热流法 250

7.2.1.1 基本原理及方法 250

7.2.1.2 模拟特点分析 251

7.2.2 区域法 251

7.2.2.1 基本原理及方法 251

7.2.2.2 模拟特点分析 252

7.2.3 Monte Carlo法 253

7.2.3.1 模拟的基本原理及方法 253

7.2.3.2 模拟特点分析 254

7.2.4 离散传递法 255

7.2.4.1 基本原理及方法 255

7.2.4.2 模拟特点分析 256

7.2.5 离散坐标法 257

7.2.5.1 模拟基本思想 257

7.2.5.2 辐射传递方程的坐标离散 257

7.2.5.3 离散坐标方程的求解方法 258

7.2.5.4 离散坐标法特点分析 259

7.3 燃烧室介质的辐射特性 260

7.3.1 燃烧气体产物辐射特性 260

7.3.2 固体颗粒辐射特性 261

7.3.3 燃烧室内介质辐射特性 261

7.4 辐射换热数值模拟的假散射和射线效应问题 262

7.4.1 假散射问题 262

7.4.2 射线效应问题 262

参考文献 263

第8章 湍流燃烧的直接模拟、大涡模拟和燃烧室网格生成 265

8.1 湍流流动和燃烧的直接模拟 265

8.1.1 湍流流动直接模拟的基本要求 265

8.1.2 边界条件 266

8.2 湍流流动直接模拟的基本方法 267

8.2.1 谱方法的直接模拟 267

8.2.1.1 谱方法的基本原理 267

8.2.1.2 伪谱法和混淆误差 268

8.2.1.3 平面槽道湍流的直接模拟 269

8.2.2 差分法直接模拟 270

8.2.2.1 高精度差分格式 270

8.2.2.2 高阶紧致差分格式 271

8.2.2.3 三点六阶联合紧致差分格式 272

8.2.2.4 三阶Adams-Bashforth差分格式 273

8.2.2.5 迎风偏置差分格式 273

8.2.3 湍流燃烧的直接模拟 274

8.3 湍流流动的大涡模拟 276

8.3.1 大涡模拟基本方法 276

8.3.2 亚网格尺度模型 278

8.3.2.1 代数与动力亚网格尺度模型 278

8.3.2.2 k方程亚网格尺度湍流模型 279

8.3.2.3 混合尺度亚网格湍流模型 280

8.3.2.4 结构函数亚网格湍流模型 280

8.3.2.5 LES/RANS混合格式 281

8.4 湍流燃烧的大涡模拟 281

8.4.1 湍流燃烧大涡模拟的控制方程 282

8.4.2 亚网格尺度燃烧模型 284

8.4.2.1 亚网格EBU模型 284

8.4.2.2 亚网格EDM模型 284

8.4.2.3 二阶矩亚网格燃烧模型 285

8.4.2.4 亚网格线性涡团模型 285

8.4.2.5 G方程小火焰模型 288

8.4.2.6 组合方程小火焰燃烧模型 290

8.4.2.7 亚网格概率密度函数模型 290

8.4.2.8 滤波质量密度函数模型 292

8.4.2.9 亚网格层流小火焰模型 292

8.4.3 燃烧污染物生成的大涡模拟 293

8.4.3.1 NO亚网格生成模型 293

8.4.3.2 CO亚网格生成模型 295

8.4.4 并行计算在大涡模拟中的应用 296

8.4.4.1 分区并行计算 297

8.4.4.2 几何分区 297

8.4.4.3 并行效率 297

8.5 湍流两相燃烧和流动的直接模拟与大涡模拟 297

8.5.1 湍流两相燃烧的直接模拟 297

8.5.1.1 直接模拟中采用的颗粒轨道模型 298

8.5.1.2 概率密度函数模型 299

8.5.2 湍流两相燃烧的大涡模拟 300

8.5.2.1 大涡模拟随机离散模型 301

8.5.2.2 大涡模拟双流体模型 303

8.5.3 湍流两相流动的直接模拟和大涡模拟 304

8.6 燃烧室网格生成 311

8.6.1 网格生成与贴体坐标 311

8.6.1.1 引言 311

8.6.1.2 贴体坐标系统 312

8.6.2 多重网格 315

8.6.3 区域分解法 317

8.6.4 无网格方法 318

参考文献 318

第9章 脉动燃烧、超声速燃烧和爆震燃烧 324

9.1 脉动燃烧 324

9.1.1 脉动燃烧的特点 324

9.1.2 脉动燃烧的工作原理 325

9.1.3 脉动燃烧的应用 328

9.2 超声速燃烧 328

9.2.1 超声速燃烧的特点 328

9.2.2 超声速燃烧过程的组织 329

9.2.3 超声速燃烧在推进系统中的应用 331

9.3 脉冲爆震燃烧 332

9.3.1 爆震燃烧基础 332

9.3.1.1 燃烧波 332

9.3.1.2 Rayleigh线 333

9.3.1.3 Rankine-Hugoniot关系 334

9.3.1.4 爆震波速度的计算 336

9.3.1.5 爆震波ZND结构 337

9.3.1.6 ZND结构爆震波在管中的传播 338

9.3.1.7 爆震波的形成 340

9.3.2 脉冲爆震燃烧的特点 340

9.3.3 脉冲爆震燃烧过程的组织 341

9.3.4 脉冲爆震燃烧技术关键 342

9.3.5 脉冲爆震燃烧的应用 343

参考文献 345

第10章 电磁场与燃烧和催化燃烧 347

10.1 火焰和电磁场的相互作用 347

10.2 放电强化燃烧和有燃烧的混合气电弧的研究 348

10.2.1 高电压小电流交流放电加燃烧 348

10.2.2 高电压（或中电压）小电流直流放电加燃烧 349

10.2.3 较大电流的电弧放电和高频放电加燃烧 349

10.3 有放电燃烧基本规律的研究 350

10.3.1 燃烧对放电的影响 350

10.3.2 放电对燃烧的影响 350

10.3.3 同时有放电和燃烧时的传热 350

10.3.4 有燃烧反应的气体中放电的磁流体流动 350

10.4 有放电燃烧应用情况及前景 351

10.5 催化燃烧的原理 351

10.5.1 催化作用概述 352

10.5.1.1 催化反应及其一般机理 352

10.5.1.2 催化燃烧的物理化学过程 353

10.5.2 催化剂 353

10.5.2.1 催化剂的指标 353

10.5.2.2 催化剂的要求 355

10.5.2.3 催化剂的种类 355

10.6 催化燃烧技术及其应用 356

10.6.1 天然气等燃气的催化燃烧 356

10.6.2 汽油机的催化燃烧 357

10.6.3 煤的催化燃烧 357

10.6.4 燃气轮机的催化燃烧及应用 358

参考文献 359

第11章 微重力燃烧和微尺度燃烧 360

11.1 微重力燃烧研究 360

11.1.1 微重力燃烧概述 360

11.1.2 微重力环境下预混气体燃烧研究 361

11.1.3 微重力环境下气体扩散火焰研究 365

11.1.4 微重力环境下液滴燃烧研究 367

11.1.5 微重力环境下固体和液体表面的火焰蔓延机理研究 367

11.1.6 微重力环境下材料阴燃及悬浮体中的火焰传播研究 369

11.1.7 微重力环境下材料的燃烧合成 371

11.1.8 载人航天飞行器的防火研究 371

11.2 微尺度燃烧研究 375

11.2.1 微尺度燃烧概述 375

11.2.2 微型燃烧器的用途及研究的难点 375

11.2.3 实现微尺度燃烧的技术途径、研究现状和研究思路 376

参考文献 377

第二篇 燃烧设备和工业燃烧过程 381

第12章 煤的层燃和煤粉燃烧技术 381

符号说明 381

12.1 煤的层燃原理 383

12.1.1 煤的层状燃烧概述 383

12.1.2 燃料层的阻力及其气动稳定性 384

12.1.3 层燃的热质交换与化学反应过程 385

12.2 层燃设备的设计和运行 387

12.2.1 不同给料排渣方式层燃炉的结构与运行特点 387

12.2.1.1 固定炉排炉 387

12.2.1.2 链条炉排炉 391

12.2.1.3 抛煤机炉 397

12.2.1.4 振动炉排炉 401

12.2.1.5 往复推动炉排炉 403

12.2.1.6 下饲炉 404

12.2.2 层燃炉的炉拱设计 405

12.2.3 层燃炉的二次风设计 107

12.2.3.1 层燃炉二次风 407

12.2.3.2 层燃炉二次风的布置 407

12.2.3.3 层燃炉二次风的设计 408

12.2.4 层燃炉的风室与炉排冷却设计&. 408

12.2.4.1 炉排面积热负荷 408

12.2.4.2 火床炉炉膛容积热负荷 409

12.2.4.3 炉排冷却度 409

12.2.4.4 火床炉风室送风的均匀性及设计 411

12.2.5 层燃炉中的NOx和SO2排放 411

12.3 煤粉燃烧原理与炉膛总体设计 413

12.3.1 煤粉燃烧的原理和特点 413

12.3.2 炉膛总体设计的化学反应工程基础 417

12.3.3 炉膛经验性设计的热力特性指标 421

12.3.3.1 炉膛与燃烧器的布置 421

12.3.3.2 锅炉燃烧方式选择 423

12.3.3.3 锅炉整体布置 425

12.3.3.4 炉膛水冷壁灰污系数、热有效性系数及炉膛黑度 426

12.3.3.5 炉膛截面热负荷 427

12.3.3.6 炉膛容积热负荷 429

12.3.3.7 炉膛燃烧器区域壁面热负荷 435

12.3.3.8 炉膛辐射受热面热负荷 435

12.3.3.9 大型锅炉的炉膛经验性设计的热力特性指标 436

12.3.3.10 炉膛出口烟气温度的选择 437

12.3.4 炉膛的热力计算概要 438

12.3.4.1 按4次方定律结合试验数据进行炉内传热计算及辐射换热方程式 439

12.3.4.2 按相似理论整理的半经验公式 439

12.3.4.3 经验公式 440

12.3.4.4 数值计算方法 440

12.4 煤粉制备系统的特点与设计原则 441

12.4.1 煤粉的物理特性 441

12.4.1.1 煤粉细度 441

12.4.1.2 煤的可磨度（可磨性系数） 442

12.4.1.3 煤粉的经济细度 444

12.4.1.4 煤粉的水分 445

12.4.1.5 煤粉的爆炸 445

12.4.2 煤粉破碎的基本规律 445

12.4.3 磨煤机 446

12.4.3.1 钢球滚筒磨煤机 446

12.4.3.2 中速磨煤机 449

12.4.3.3 高速磨煤机 460

12.4.4 煤粉制备系统及部件 462

12.4.4.1 煤粉制备系统 462

12.4.4.2 粗粉分离器 469

12.4.4.3 细粉分离器 472

12.4.4.4 给料机 472

12.5 煤粉燃烧设备的设计与运行 474

12.5.1 直流燃烧器 475

12.5.1.1 直流射流的特性 475

12.5.1.2 四角切圆燃烧的炉内总体空气动力特性 484

12.5.1.3 直流燃烧器的布置和设计方法 485

12.5.1.4 直流燃烧器的摆动调温 492

12.5.1.5 直流燃烧器的其他布置方式 493

12.5.2 旋流燃烧器 495

12.5.2.1 旋转气流的基本特征 495

12.5.2.2 旋流燃烧器的结构特点和设计方法 499

12.5.2.3 旋流燃烧器的布置 503

12.5.3 难燃煤燃烧与低NOx煤粉燃烧器 506

12.5.3.1 难燃煤燃烧 506

12.5.3.2 低NOx煤粉燃烧器 509

12.5.4 煤粉锅炉的结渣与高温腐蚀问题 523

12.5.4.1 结渣 523

12.5.4.2 高温腐蚀 527

12.5.5 煤粉锅炉的点火装置和火焰监测 530

12.5.5.1 常规点火装置 530

12.5.5.2 无油点火技术 531

12.5.5.3 节油点火技术 533

12.5.6 煤粉锅炉的热工试验 535

12.5.6.1 典型的热工试验仪器 535

12.5.6.2 典型的热工试验 539

12.5.6.3 污染物的测量 542

12.6 煤粉燃烧过程数值计算 542

12.6.1 湍流流动模拟 543

12.6.2 煤粉的燃烧化学反应 547

12.6.3 煤粉颗粒轨道模型 549

12.6.4 煤粉燃烧模型 549

12.6.5 气-固传热模型 550

12.6.6 燃烧辐射换热模型 550

12.6.7 煤粉燃烧、流动和辐射换热的数值模拟实例 550

12.6.7.1 热态速度场分布 550

12.6.7.2 温度场分布 551

12.6.7.3 氧浓度分布 551

12.6.7.4 煤燃烧特性的影响 552

12.6.7.5 四角切圆煤粉锅炉炉膛出口烟温分布 554

参考文献 555

第13章 流化床燃烧技术 557

符号说明 557

13.1 流化床燃烧技术原理及过程 560

13.1.1 流化床燃烧技术原理及特点 560

13.1.1.1 鼓泡流化床燃烧技术 560

13.1.1.2 循环流化床燃烧技术 561

13.1.2 流化床及其流体动力特性 563

13.1.2.1 气固流化 563

13.1.2.2 鼓泡流化床的气固两相流动特性 572

13.1.2.3 循环流化床气固两相流体动力特性 574

13.1.3 燃料在流化床内的燃烧过程 578

13.1.3.1 固体燃料在流化床内的燃烧特性 579

13.1.3.2 影响流化床燃烧的主要因素 582

13.1.4 流化床内的传热与传质过程 584

13.1.4.1 床层与受热面之间的传热特性 585

13.1.4.2 密相区受热面的传热计算 588

13.1.4.3 稀相区的传热计算 590

13.1.4.4 换热型分离器内的传热 595

13.1.4.5 外置式换热器的传热 596

13.1.4.6 流化床内颗粒的传质与传热 596

13.1.5 流化床燃烧过程中硫氧化物、氮氧化物等污染物的生成与控制 597

13.1.5.1 流化床燃烧过程中硫氧化物的生成特性及炉内脱除 597

13.1.5.2 流化床燃烧过程中氮氧化物的生成及控制 605

13.1.5.3 流化床燃烧过程中影响其他污染物排放的因素 609

13.1.6 流化床燃烧中的气固分离及回送 610

13.1.6.1 分离及回送对循环流化床锅炉的重要性 610

13.1.6.2 分离装置是循环流化床锅炉物料平衡的关键 611

13.1.6.3 固体物料回送 612

13.1.7 压力流化床燃烧技术 613

13.2 流化床燃烧设备及其部件 615

13.2.1 流化床燃烧设备及其设计 615

13.2.1.1 流化床燃烧设备的主要类型 615

13.2.1.2 鼓泡流化床锅炉的设计 616

13.2.1.3 循环流化床锅炉的设计 618

13.2.2 布风装置的结构及设计 624

13.2.2.1 布风装置的重要性 624

13.2.2.2 布风装置型式及结构 625

13.2.2.3 其他布风装置型式及结构 629

13.2.3 流化床锅炉炉膛的结构设计 630

13.2.3.1 炉膛的配风系统设计 630

13.2.3.2 燃料与参数对炉膛设计的影响 631

13.2.3.3 炉膛的设计计算 633

13.2.4 气固分离机构 638

13.2.4.1 高温旋风分离器 638

13.2.4.2 惯性分离器型式及结构 641

13.2.4.3 多级分离系统 643

13.2.5 固体物料回送装置 644

13.2.5.1 非机械阀物料回送装置的型式及工作原理 644

13.2.5.2 L阀的结构及设计 645

13.2.5.3 流动密封阀的结构及设计 647

13.2.5.4 其他型式的物料回送装置 648

13.2.6 流化床燃烧设备的点火装置 649

13.2.6.1 床上点火启动方式及其装置 650

13.2.6.2 床下点火启动方式及其装置 651

13.2.6.3 床上床下联合点火启动方式及其装置 652

13.2.7 流化床燃烧设备的防磨 652

13.2.7.1 流化床燃烧设备各部位的磨损及机理 653

13.2.7.2 流化床燃烧设备的防磨措施 659

13.2.8 流化床给料装置 663

13.2.8.1 给料设备的型式 663

13.2.8.2 给料方式对流化床燃烧的影响 664

13.2.8.3 给料设备的设计与布置 665

13.2.9 高温灰渣冷却装置 669

13.2.9.1 高温灰渣冷却装置的分类及原理 669

13.2.9.2 典型高温灰渣冷却装置的结构 671

13.2.10 循环流化床锅炉换热器及尾部受热面的设计 675

13.2.10.1 尾部受热面的热量平衡 675

13.2.10.2 炉内过热器、再热器的结构设计 676

13.2.10.3 外置流化床换热器的结构设计 677

13.3 流化床燃烧技术的应用 679

13.3.1 燃煤流化床锅炉 679

13.3.1.1 燃煤鼓泡流化床锅炉 679

13.3.1.2 燃煤循环流化床锅炉 682

13.3.1.3 主要的循环流化床锅炉炉型 684

13.3.2 劣质化石燃料的流化床燃烧 697

13.3.2.1 煤矸石、石煤的循环流化床锅炉 697

13.3.2.2 油页岩循环流化床锅炉 700

13.3.2.3 煤泥循环流化床锅炉 700

13.3.3 工业生产废弃物（石油焦等）的流化床燃烧利用 702

13.3.3.1 石油焦循环流化床锅炉 702

13.3.3.2 造纸废液流化床焚烧炉 704

13.3.4 城市垃圾的流化床焚烧技术 706

13.3.4.1 芝加哥南部Robbins循环流化床焚烧城市垃圾装置 706

13.3.4.2 明尼苏达Duluth城市垃圾和污泥焚烧装置 708

13.3.4.3 浙江大学开发的城市垃圾焚烧技术 708

13.3.5 生物质燃料的流化床燃烧利用 709

13.3.5.1 燃烧稻壳流化床锅炉 709

13.3.5.2 美国EPI燃烧废木材的流化床锅炉 710

13.3.5.3 B＆W烧废木材的循环流化床锅炉 710

13.3.5.4 瑞典烧废木材的鼓泡流化床锅炉 710

13.3.6 流化床高温烟气炉 711

13.3.6.1 高温烟气炉在国外的应用 712

13.3.6.2 高温烟气炉在国内的发展与应用 713

13.3.7 流化床燃烧技术发展展望 713

13.3.7.1 流化床燃烧技术在先进发电系统中的应用 713

13.3.7.2 超临界循环流化床锅炉 718

参考文献 719

第14章 工业炉燃烧技术 725

符号说明 725

14.1 工业炉的范围 725

14.1.1 钢铁冶金炉 726

14.1.1.1 焦炉 726

14.1.1.2 烧结点火炉 728

14.1.1.3 高炉 731

14.1.1.4 热风炉 734

14.1.1.5 转炉 735

14.1.1.6 平炉 737

14.1.2 轧钢加热炉 737

14.1.2.1 均热炉 737

14.1.2.2 推钢式和步进式轧钢加热炉 739

14.1.2.3 步进梁式加热炉 740

14.1.2.4 转底式炉 741

14.1.3 热处理炉 742

14.1.3.1 冷轧钢板退火炉 742

14.1.3.2 罩式退火炉 742

14.1.3.3 带钢连续处理退火炉 743

14.1.3.4 辊底式炉 743

14.1.3.5 罩式炉 744

14.1.3.6 渗碳炉、碳氮共渗炉 744

14.1.4 铸造用炉 749

14.1.4.1 冲天炉 749

14.1.4.2 煤气冲天炉 750

14.1.4.3 铸件退火炉 752

14.1.5 有色冶金炉 752

14.1.5.1 鼓风炉 753

14.1.5.2 闪速炉 754

14.1.5.3 反射炉 755

14.1.5.4 转炉 755

14.1.5.5 精炼炉 756

14.1.5.6 连续炼铜炉 756

14.1.5.7 坩埚炉 757

14.1.5.8 焙烧炉 758

14.1.5.9 蒸馏炉 759

14.1.6 化工炉 760

14.1.6.1 裂解炉 761

14.1.6.2 转化炉 762

14.1.7 非金属用炉 764

14.1.7.1 陶瓷器、陶管、瓦烧成窑 765

14.1.7.2 水泥煅烧窑 767

14.1.7.3 玻璃熔窑 771

14.1.7.4 耐火材料烧成窑 773

14.1.8 环境保护用炉 775

14.1.8.1 固态产业废弃物焚化炉 775

14.1.8.2 液态产业废弃物焚化炉 777

14.1.8.3 气态产业废弃物焚化炉 777

14.1.9 工业锅炉 779

14.2 工业炉特色燃烧技术 779

14.2.1 高炉喷吹煤粉燃烧技术 780

14.2.1.1 高炉喷吹煤粉燃烧技术的发展 780

14.2.1.2 高炉富氧喷吹煤粉的理论与实践 781

14.2.1.3 高炉富氧煤粉喷吹的前景 782

14.2.2 工业炉用的低NOx燃烧器 783

14.2.3 蓄热式高温低氧燃烧技术 783

14.2.3.1 HITAC技术发展历史 784

14.2.3.2 HITAC技术和系统组成 784

14.2.3.3 HITAC技术的优点和特征 786

14.2.4 雾化、乳化和煤水浆燃烧技术 787

14.2.4.1 声振动雾化燃烧技术 787

14.2.4.2 乳化燃烧技术 787

14.2.4.3 重油发泡燃烧及乳化燃烧技术 789

14.2.4.4 煤水浆燃烧技术 789

14.3 工业炉燃烧过程的调节、控制和操作 790

14.3.1 工业炉燃烧过程的调节 790

14.3.1.1 自动调节概述 790

14.3.1.2 调节的基本规律 791

14.3.1.3 常用的综合调节方式 794

14.3.2 工业炉燃烧过程的控制 794

14.3.2.1 燃烧质量控制 795

14.3.2.2 安全控制 809

14.3.3 工业炉操作技术 817

14.3.3.1 燃料炉的验收与烘炉 817

14.3.3.2 燃气炉的操作 820

14.3.3.3 燃油炉的操作 829

14.3.3.4 燃炭炉的操作 833

14.4 工业炉设计概述及主要计算 837

14.4.1 工业炉设计概述 837

14.4.1.1 设计概述 837

14.4.1.2 炉型选择 840

14.4.2 工业炉燃料及热平衡计算 843

14.4.2.1 工业炉燃料、空气及燃烧产物计算 843

14.4.2.2 工业炉热平衡计算 847

14.4.2.3 炉子热效率和降低燃料消耗的措施 853

参考文献 853

第15章 内燃机燃烧 855

符号说明 855

15.1 内燃机工作原理 856

15.1.1 引言 856

15.1.1.1 世界内燃机工业的历史和现状 856

15.1.1.2 中国内燃机工业的历史和现状 858

15.1.1.3 内燃机的未来发展 860

15.1.2 内燃机的整体构造 861

15.1.2.1 机体与汽缸盖 861

15.1.2.2 曲柄连杆机构 863

15.1.2.3 供给系统 863

15.1.2.4 配气机构 868

15.1.2.5 点火系统 869

15.1.2.6 冷却系统 870

15.1.2.7 润滑系统 871

15.1.2.8 启动装置 872

15.1.3 内燃机的基本名词定义及一般分类 873

15.1.4 四冲程内燃机工作原理 873

15.1.4.1 四冲程内燃机工作循环 873

15.1.4.2 四冲程柴油机工作过程 874

15.1.4.3 四冲程汽油机工作过程 876

15.1.4.4 增压柴油机工作原理 876

15.1.5 二冲程内燃机工作原理 877

15.1.5.1 二冲程柴油机工作原理 877

15.1.5.2 二冲程汽油机工作原理 878

15.1.6 内燃机的理论和实际示功图 879

15.1.6.1 内燃机的理论循环 879

15.1.6.2 内燃机的实际循环 880

15.1.7 内燃机的示功图 882

15.1.7.1 四冲程内燃机的示功图 882

15.1.7.2 二冲程内燃机的示功图 884

15.1.8 内燃机的性能指标 884

15.1.8.1 内燃机的指示指标 884

15.1.8.2 内燃机的有效指标 886

15.1.9 内燃机的特性 889

15.1.9.1 负荷特性 889

15.1.9.2 速度特性 889

15.1.10 内燃机的热平衡 890

15.1.11 内燃机的一般分类 891

15.1.12 内燃机的名称和型号编制规则 891

15.2 内燃机燃烧过程和特点 894

15.2.1 内燃机燃烧的特点 894

15.2.2 内燃机缸内气流运动的组织 894

15.2.3 柴油机的燃烧过程 895

15.2.3.1 进气过程与燃烧室中的气体流动 895

15.2.3.2 燃料供给与计量 896

15.2.3.3 燃料喷射、雾化和混合 896

15.2.3.4 燃烧过程 898

15.2.3.5 燃烧放热规律 900

15.2.3.6 燃烧噪声 901

15.2.3.7 有害排放物的生成及防治 901

15.2.3.8 提高柴油机性能、控制有害排放物的措施 904

15.2.3.9 冷启动 911

15.2.3.10 柴油机的燃烧模型 912

15.2.4 汽油机的燃烧过程 921

15.2.4.1 进气混合气控制和燃烧室中气流运动 921

15.2.4.2 燃料计量与混合气制备 921

15.2.4.3 定容燃烧弹中的燃烧 922

15.2.4.4 点火过程 923

15.2.4.5 着火界限 923

15.2.4.6 汽油机中的正常燃烧 924

15.2.4.7 火焰传播速度和燃烧速率 925

15.2.4.8 利用示功图获取的燃烧特征参数 929

15.2.4.9 不同工况下燃烧过程的特点 929

15.2.4.10 燃烧的循环变动 931

15.2.4.11 汽油机的不正常燃烧 933

15.2.4.12 有害排放物的生成及防治 936

15.2.4.13 汽油机改善性能及排放指标的措施 941

15.2.4.14 内燃机燃烧过程数值模拟 945

15.3 内燃机燃烧系统设计 947

15.3.1 四冲程柴油机燃烧系统的设计原则 947

15.3.1.1 浅盆形燃烧室 947

15.3.1.2 深坑形燃烧室 949

15.3.1.3 涡流室燃烧室 952

15.3.2 四冲程汽油机燃烧系统的设计原则 956

15.3.2.1 压缩比的选择 956

15.3.2.2 燃烧室设计要点 957

15.3.2.3 二气门汽油机的典型燃烧室 959

15.3.2.4 四气门汽油机的燃烧室 961

15.3.2.5 缸内直喷式汽油机的燃烧系统 962

15.4 内燃机运行的评价指标 963

15.4.1 内燃机性能指标 963

15.4.1.1 动力性指标 963

15.4.1.2 经济性指标 965

15.4.1.3 紧凑性指标 965

15.4.1.4 可靠性与耐久性指标 965

15.4.1.5 适应性指标 966

15.4.1.6 运转性指标 966

15.4.1.7 排放性能 967

15.4.2 内燃机的运行安全及保养 967

15.4.2.1 润滑油及润滑系统 967

15.4.2.2 冷却水及冷却系统 968

15.4.2.3 燃料及燃料供给系统 969

15.4.2.4 空气滤清器及换气系统 970

15.4.2.5 磨损、损伤和密封 970

15.4.2.6 点火系统及冷启动 971

15.4.2.7 内燃机的振动与噪声 971

15.4.2.8 内燃机的热负荷和热强度 972

15.4.3 内燃机的使用 972

15.4.3.1 汽车 972

15.4.3.2 摩托车 973

15.4.3.3 铁路机车 973

15.4.3.4 农业机械 974

15.4.3.5 工程机械 974

15.4.3.6 林业机械 975

15.4.3.7 航海 975

15.4.3.8 航空 976

15.4.3.9 军事装备 977

15.4.3.10 内燃机发电机组 978

参考文献 979

第16章 燃气轮机与航空发动机燃烧 980

符号说明 980

16.1 航空发动机主燃烧室工作原理 983

16.1.1 航空发动机主燃烧室的功用和特点 983

16.1.2 航空发动机主燃烧室原理和运行过程 983

16.1.3 航空发动机主燃烧室结构型式 988

16.1.4 主燃烧室头部、旋流器与喷嘴 989

16.1.5 航空发动机主燃烧室性能 991

16.1.5.1 容热强度 991

16.1.5.2 燃烧效率 991

16.1.5.3 燃烧稳定性 993

16.1.5.4 点火可靠 993

16.1.5.5 出口温度场符合要求 994

16.1.5.6 压力损失小 995

16.1.5.7 排放尾气 996

16.1.5.8 寿命长 997

16.1.6 航空发动机主燃烧室调节 997

16.2 航空发动机主燃烧室设计 997

16.2.1 航空发动机主燃烧室设计指标 997

16.2.2 航空发动机主燃烧室初步设计 999

16.2.2.1 燃烧室结构方案 1000

16.2.2.2 设计变量 1000

16.2.2.3 燃烧室初步设计步骤 1001

16.2.3 扩压器设计 1002

16.2.4 燃烧室流路设计 1003

16.2.4.1 燃烧室流路设计要求 1003

16.2.4.2 进入火焰筒的空气流量分配 1004

16.2.4.3 头部流量的确定 1004

16.2.4.4 燃烧室压力损失的考虑 1004

16.2.4.5 头部与环腔面积的确定 1005

16.2.4.6 头部与环腔高度的确定 1007

16.2.4.7 燃烧室长度和燃料喷嘴数目的确定 1007

16.2.4.8 火焰筒流量分配 1008

16.2.4.9 燃烧室性能估算 1008

16.2.4.10 燃烧室流量分配与流路参数计算模型 1010

16.2.5 主燃区设计 1015

16.2.5.1 旋流器的性能参数 1015

16.2.5.2 轴流式旋流器的设计方法 1016

16.2.6 掺混区设计 1018

16.2.6.1 掺混布局的思路 1018

16.2.6.2 掺混孔的类型 1018

16.2.6.3 掺混孔设计考虑 1018

16.2.7 燃烧室冷却 1019

16.2.7.1 冷却型式的选择 1019

16.2.7.2 初始冷却空气量的选择 1019

16.2.7.3 详细设计 1019

16.2.7.4 一维传热分析 1019

16.2.8 燃烧室设计技术发展趋势 1021

16.3 航空发动机加力燃烧室 1023

16.3.1 加力和加力方法及分类 1023

16.3.1.1 加力基本概念 1023

16.3.1.2 加力方法 1023

16.3.1.3 加力燃烧室分类 1024

16.3.2 加力燃烧室与主燃烧室不同 1025

16.3.2.1 进口条件不同 1025

16.3.2.2 技术要求不同 1025

16.3.2.3 供油调节规律不同 1027

16.3.2.4 功能不同 1028

16.3.3 加力燃烧室的组织燃烧原理 1028

16.3.3.1 火焰传播速度 1028

16.3.3.2 V形槽稳定器 1029

16.3.3.3 余弦定律 1030

16.3.3.4 复燃原理 1031

16.3.4 基本结构 1032

16.3.4.1 扩压器和混合／扩压器 1032

16.3.4.2 燃油喷雾器 1032

16.3.4.3 点火器 1034

16.3.4.4 火焰稳定器 1035

16.3.4.5 防振隔热屏 1036

16.3.4.6 可调喷管 1037

16.3.4.7 加力附件 1040

16.3.5 主要性能和指标 1040

16.3.5.1 点火 1040

16.3.5.2 燃烧稳定性 1042

16.3.5.3 加力温度 1043

16.3.5.4 加力燃烧效率 1044

16.3.5.5 总压损失 1044

16.3.5.6 加力比和加温比 1045

16.3.6 涡喷加力燃烧室 1046

16.3.6.1 扩压器设计 1046

16.3.6.2 冷却系统设计 1048

16.3.6.3 热结构稳定性 1053

16.3.6.4 隔热涂层 1055

16.3.7 涡扇加力燃烧室 1056

16.3.7.1 混合／扩压器设计 1057

16.3.7.2 硬点火与软点火 1064

16.3.7.3 值班火焰稳定器 1067

16.3.7.4 低温燃烧问题 1069

16.3.7.5 燃烧不稳定性 1071

16.3.8 加力燃烧室试验技术 1076

16.3.8.1 点火器试验 1076

16.3.8.2 稳定器与喷雾器匹配试验 1077

16.3.8.3 扩压／混合器试验 1078

16.3.8.4 加力扇形试验 1078

16.3.8.5 全尺寸强度试验 1079

16.3.8.6 加力台架试验 1079

16.3.8.7 加力与主机匹配试车 1080

16.3.8.8 燃气分析在加力调试中的应用 1080

16.3.8.9 特种测量与试验 1083

16.4 冲压发动机燃烧技术 1084

16.4.1 冲压发动机概述 1085

16.4.1.1 工作原理和特点 1085

16.4.1.2 分类和举例 1086

16.4.1.3 冲压发动机的组成 1090

16.4.1.4 冲压发动机的性能指标 1093

16.4.1.5 亚燃冲压发动机设计和试验基础 1094

16.4.1.6 超燃冲压发动机设计和试验基础 1098

16.4.1.7 冲压发动机技术的研究和应用史 1103

16.4.1.8 冲压发动机技术发展现状和展望 1105

16.4.2 冲压燃烧室燃烧组织原理和燃料 1107

16.4.2.1 冲压燃烧技术研究发展概况 1107

16.4.2.2 冲压发动机燃料的选用要求 1109

16.4.2.3 液体燃料和燃料与空气混合物的形成 1110

16.4.2.4 液体亚燃冲压燃烧室燃烧组织原理 1113

16.4.2.5 固体燃料和多种形式的燃烧方案 1114

16.4.2.6 超燃冲压发动机用吸热燃料及复合燃料系统 1116

16.4.3 燃烧室气动热力计算和化学动力学分析 1117

16.4.3.1 计算目的和方法说明 1117

16.4.3.2 燃气化学平衡计算方法 1118

16.4.3.3 冲压燃烧室（亚燃）气动设计主要公式 1120

16.4.3.4 燃烧室化学动力学分析 1121

16.4.4 液体燃料冲压燃烧室设计和试验 1122

16.4.4.1 一体化布局和结构类型 1122

16.4.4.2 火焰稳定装置设计和燃烧稳定性分析 1123

16.4.4.3 影响燃烧效率的诸因素分析 1125

16.4.4.4 其他设计问题 1126

16.4.4.5 燃烧试验 1126

16.4.5 气氢、固体燃料冲压燃烧室和火箭冲压燃烧室研究 1127

16.4.5.1 气氢冲压燃烧室 1127

16.4.5.2 固体燃料冲压燃烧室 1129

16.4.5.3 固体火箭冲压燃烧室 1131

16.4.6 超声速燃烧室工作特点和初步设计 1133

16.4.6.1 超声速燃烧的试验和理论基础 1133

16.4.6.2 超声速燃烧室的工作特点和遇到的挑战 1135

16.4.6.3 超声速燃烧室设计的基本考虑 1137

16.4.6.4 超声速燃烧室气流通道设计 1138

16.4.6.5 超声速燃烧室中燃料的喷射、混合和燃烧 1141

16.4.7 双模态燃烧及双燃烧室燃烧 1145

16.4.7.1 双模态燃烧的基本原理 1146

16.4.7.2 双模态燃烧室的设计计算 1149

16.4.7.3 双模态燃烧室的试验研究 1150

16.4.7.4 双燃烧室燃烧的组织特点 1152

16.4.8 超声速燃烧室研制探讨 1153

16.4.8.1 超声速燃烧室样机研制举例 1153

16.4.8.2 计算流体力学在超声速燃烧研究中的应用 1156

16.4.8.3 超声速燃烧室发展探讨 1160

16.5 航空发动机燃烧污染物的防治 1161

16.5.1 排气污染的标准 1161

16.5.1.1 污染物排放的指标 1161

16.5.1.2 国际民航组织排气污染的标准 1162

16.5.1.3 美国环境保护局排气污染标准 1163

16.5.2 排气污染物的形成及其控制 1163

16.5.2.1 污染物的生成机理 1163

16.5.2.2 改善排气污染特性的措施 1165

16.5.3 先进低污染燃烧室 1166

16.5.3.1 分级燃烧室 1167

16.5.3.2 可变几何燃烧室 1169

16.5.3.3 催化燃烧室 1169

16.5.3.4 贫油预混预蒸发燃烧室 1170

16.5.3.5 富油／急冷／贫油燃烧室 1170

16.6 发电和动力用燃气轮机燃烧室 1171

16.6.1 发电和动力用燃气轮机燃烧室原理 1171

16.6.1.1 燃机燃烧室的功用和基本要求 1171

16.6.1.2 燃机燃烧室运行、使用条件的特点 1171

16.6.1.3 燃机燃烧室使用多种低质或劣质燃料 1172

16.6.2 发电和动力用燃气轮机燃烧室设计 1175

16.6.2.1 燃机燃烧室的高负荷、高效率、长寿命设计 1175

16.6.2.2 燃机的低污染燃烧室设计 1176

参考文献 1180

第17章 火箭发动机燃烧室与推进剂燃烧 1185

符号说明 1185

17.1 火箭发动机燃烧室中的燃烧与流动过程 1186

17.1.1 固体火箭发动机燃烧室中的燃烧与流动过程 1186

17.1.2 液体火箭发动机燃烧室中的燃烧与流动过程 1188

17.2 固体推进剂的分类及燃烧 1191

17.2.1 固体推进剂的分类 1191

17.2.1.1 双基推进剂 1191

17.2.1.2 复合推进剂 1192

17.2.2 固体双基推进剂的燃烧过程 1194

17.2.2.1 固相加热区 1194

17.2.2.2 凝聚相反应区（泡沫区或表面层反应区） 1194

17.2.2.3 嘶嘶区 1195

17.2.2.4 暗区 1195

17.2.2.5 火焰区 1196

17.2.3 固体复合推进剂的燃烧过程 1196

17.2.3.1 粒状扩散火焰模型（GDF模型） 1196

17.2.3.2 多火焰模型（BDP模型） 1197

17.2.4 燃烧速率及其影响因素 1199

17.2.4.1 燃速的定义 1199

17.2.4.2 燃速与压强的关系 1199

17.2.4.3 燃速与推进剂初温的关系 1201

17.2.4.4 侵蚀燃烧 1202

17.2.4.5 过载条件下的燃烧 1208

17.2.4.6 嵌入金属丝装药的燃速 1209

17.2.5 固体火箭发动机的不稳定燃烧与预防措施 1210

17.2.5.1 不稳定燃烧的分类 1211

17.2.5.2 声不稳定燃烧的机理 1212

17.2.5.3 装药燃烧表面对声振的响应 1216

17.2.5.4 响应函数的实验测定 1219

17.2.5.5 固体火箭发动机燃烧室中的阻尼因素 1220

17.2.5.6 抑制和防止声不稳定燃烧的措施 1221

17.2.5.7 低频不稳定燃烧 1222

17.3 液体推进剂及其燃烧 1224

17.3.1 液体推进剂 1224

17.3.1.1 液体推进剂的分类 1224

17.3.1.2 对液体推进剂的基本要求 1225

17.3.1.3 液体氧化剂 1227

17.3.1.4 液体燃料 1228

17.3.1.5 单组元液体推进剂 1231

17.3.1.6 胶体推进剂 1232

17.3.1.7 双组元推进剂的实际组元混合比与余氧系数 1232

17.3.2 双组元液体推进剂的燃烧 1234

17.3.2.1 雾化过程 1234

17.3.2.2 混合过程 1238

17.3.2.3 蒸发过程 1239

17.3.2.4 燃烧过程 1240

17.3.3 液体火箭发动机不稳定燃烧及其预防措施 1243

17.3.3.1 低频不稳定燃烧 1243

17.3.3.2 中频不稳定燃烧 1243

17.3.3.3 高频不稳定燃烧 1244

17.4 火箭发动机推力室的方案设计 1246

17.4.1 固体火箭发动机方案设计的方法与原则 1246

17.4.1.1 导弹总体对固体火箭发动机设计的基本要求 1246

17.4.1.2 设计方法与原则 1246

17.4.2 液体火箭发动机推力室方案设计的方法与原则 1254

17.4.2.1 导弹、运载火箭或航天器对发动机提出的设计要求 1254

17.4.2.2 液体火箭发动机推力室方案设计的方法与原则 1254

17.5 火箭发动机燃烧室的数值模拟 1262

参考文献 1265

第三篇 燃烧污染物生成及其防治第三篇符号说明 1267

第18章 燃烧的气体污染物生成及其防治 1270

18.1 大气污染物及其危害 1270

18.2 防治SO2污染及烟气脱硫技术分类 1275

18.2.1 烟气脱硫反应的主要物理化学过程 1280

18.2.2 燃烧过程中气体污染物的脱除 1282

18.2.3 烟气脱硫技术的分类 1282

18.3 湿法烟气脱硫技术 1284

18.3.1 湿式脱硫反应塔主要类型与结构 1286

18.3.1.1 脱硫塔与氧化塔的几种布置模式 1286

18.3.1.2 脱硫塔的类型 1287

18.3.13 喷淋式脱硫塔系统 1292

18.3.1.4 雾化喷嘴 1293

18.3.1.5 喷淋层 1298

18.3.1.6 氧化区 1299

18.3.1.7 影响脱硫过程的一些因素 1302

18.3.2 脱硫剂的选择及制备 1303

18.3.2.1 几种主要脱硫剂 1304

18.3.2.2 石灰石脱硫剂制备系统 1315

18.3.3 烟气脱硫产物的处理处置 1317

18.3.3.1 石膏脱水系统 1317

18.3.3.2 脱硫石膏的特性 1321

18.3.3.3 脱硫石膏的综合利用 1322

18.3.4 脱硫后烟气的排放 1327

18.3.4.1 回转式烟气换热器 1328

18.3.4.2 冷却塔排放烟气 1329

18.3.4.3 旁路烟气法 1329

18.3.4.4 增压风机 1330

18.3.5 脱硫废水的处理 1330

18.3.5.1 脱硫废水的产生与水质特点 1330

18.3.5.2 脱硫废水的处理方法 1332

18.3.5.3 脱硫废水系统的主要设备 1332

18.3.6 脱硫系统的防腐材料 1337

18.3.6.1 材料的腐蚀机理 1338

18.3.6.2 材料的选择 1339

18.3.6.3 烟气脱硫装置防腐技术 1341

18.3.6.4 材料的性能价格比分析 1344

18.3.7 湿法烟气脱硫系统的测量与控制 1344

18.3.7.1 控制系统 1345

18.3.7.2 连锁、保护及常用的监测仪表 1345

18.4 半干法和干法烟气脱硫技术 1348

18.4.1 喷雾干燥烟气脱硫工艺 1348

18.4.2 炉内喷钙尾部增湿烟气脱硫工艺 1353

18.4.3 循环流化床烟气脱硫工艺 1357

18.4.4 荷电干式脱硫剂喷射烟气脱硫工艺 1361

18.4.5 高能电子活化氧化烟气脱硫工艺 1362

18.4.6 活性炭吸附法烟气脱硫工艺 1366

18.4.7 中温干法钙基烟气脱硫工艺 1368

18.5 燃烧生成的氮氧化物及其防治 1368

18.5.1 燃烧过程中氮氧化物的生成 1368

18.5.1.1 热力型NOx 1369

18.5.1.2 瞬时反应型NOx 1370

18.5.1.3 燃料型NOx 1370

18.5.1.4 燃料型N2O 1372

18.5.2 低NOx燃烧技术 1373

18.5.2.1 降低火焰温度 1373

18.5.2.2 高温空气燃烧 1374

18.5.2.3 烟气再循环 1375

18.5.2.4 空气分级燃烧 1376

18.5.2.5 燃料再燃技术 1376

18.5.2.6 低NOx燃烧器 1377

18.5.2.7 低NOx燃烧系统 1377

18.5.2.8 循环流化床燃烧技术 1378

18.5.3 烟气中氮氧化物的化学脱除原理及系统 1378

18.5.3.1 烟气脱硝的选择性催化还原法 1378

18.5.3.2 烟气脱硝的选择性非催化还原法 1384

18.5.4 烟气净化的联合脱除 1385

18.5.5 内燃机的尾气净化 1388

参考文献 1390

第19章 燃烧生成的微粒及其防治 1395

19.1 大气中微粒的危害及其来源 1395

19.1.1 大气中微粒的危害 1395

19.1.2 大气中微粒的来源 1396

19.2 燃烧过程中微粒的生成及检测 1400

19.2.1 内燃机生成的微粒 1403

19.2.2 锅炉、工业炉与焚烧炉生成的微粒 1404

19.3 燃烧源微粒的防治 1407

19.3.1 烟气中微粒的脱除 1407

19.3.2 内燃机尾气微粒的捕集 1408

19.3.3 燃烧生成的重金属化合物及其控制 1411

19.3.3.1 有毒重金属元素种类 1411

19.3.3.2 燃煤烟气与飞灰中重金属元素的排放 1412

19.3.3.3 重金属元素排放的控制 1413

参考文献 1423

第20章 燃烧生成的其他污染物及其防治 1427

符号说明 1427

20.1 燃烧生成的HCI及控制 1427

20.1.1 中国煤中氯含量分布及氯的赋存形态 1427

20.1.1.1 中国煤中氯含量分布 1427

20.1.1.2 中国煤中氯的赋存形态 1429

20.1.1.3 中国垃圾组分中氯含量分布 1429

20.1.2 燃烧过程中HCI排放特性 1430

20.1.2.1 煤燃烧过程中HCI排放特性 1430

20.1.2.2 典型垃圾燃烧过程中HCI排放特性 1434

20.1.2.3 垃圾与煤混烧过程中HCI排放特性 1435

20.1.3 燃烧过程中氯化氢控制机理 1435

20.1.3.1 CaCl2的高温稳定性 1435

20.1.3.2 钙基和镁基吸收剂对HCI吸收作用 1436

20.1.3.3 固定床钙基脱氯剂脱氯动力学模型 1437

20.2 燃烧生成的氟化物及控制 1439

20.2.1 煤燃烧氟污染的危害 1439

20.2.2 煤中氟含量和分布 1440

20.2.3 煤燃烧氟化物的生成 1442

20.2.4 燃煤氟化物控制技术 1444

20.2.4.1 燃烧前氟化物控制技术 1444

20.2.4.2 燃烧中氟化物控制技术 1444

20.2.4.3 燃烧后氟化物控制技术 1446

20.3 燃烧生成的多环芳烃和二？英类有机毒物及控制 1447

20.3.1 多环芳烃类物质及其危害 1447

20.3.1.1 芳香烃的分类和多环芳烃的物理化学性质 1447

20.3.1.2 多环芳烃的危害和毒性 1448

20.3.2 燃烧过程中多环芳烃类有机毒物的生成 1451

20.3.2.1 燃烧过程中多环芳烃的生成机理 1451

20.3.2.2 燃烧过程中多环芳烃生成的影响因素 1452

20.3.3 多环芳烃类有机物的生成抑制及其控制 1452

20.3.3.1 燃烧过程中多环芳烃的生成抑制 1452

20.3.3.2 多环芳烃排放控制的其他方法 1453

20.3.4 二？英类物质及其危害 1453

20.3.4.1 二？英类物质的化学特性 1453

20.3.4.2 PCDD/Fs的毒性当量 1454

20.3.4.3 二？英的危害 1456

20.3.5 二？英类物质的来源 1456

20.3.6 燃烧过程中二？英类物质的生成机理 1457

20.3.6.1 原生垃圾自身含有的二？英 1457

20.3.6.2 高温气相反应 1457

20.3.6.3 低温异相反应 1458

20.3.7 燃烧过程中影响二？英生成的因素分析 1460

20.3.7.1 温度 1460

20.3.7.2 氧气 1460

20.3.7.3 反应时间 1461

20.3.7.4 前驱物 1461

20.3.7.5 氯的形态 1461

20.3.7.6 硫 1462

20.3.7.7 催化剂 1463

20.3.7.8 水分 1463

20.3.7.9 焚烧技术及炉型 1463

20.3.8 国内外燃烧过程中二？英的排放控制标准 1464

20.3.9 燃烧过程中二？英的控制方法及技术 1464

20.3.9.1 垃圾组成的控制 1464

20.3.9.2 改进燃烧状况减少PCDD/Fs的生成 1465

20.3.9.3 燃烧过程中添加抑制剂防止PCDD/Fs的生成 1465

20.3.10 在焚烧炉的燃烧后区域防止PCDD/Fs形成 1466

20.3.10.1 控制烟气的温度-时间分布 1466

20.3.10.2 增加吹灰装置 1466

20.3.11 烟气中PCDD/Fs的脱除措施 1466

20.3.11.1 布袋除尘器结合活性炭吸附 1466

20.3.11.2 催化分解 1467

参考文献 1468

第四篇 火灾起因、过程和防治 1475

第21章 火灾动力学基础 1475

符号说明 1475

21.1 可燃材料的燃烧特性 1476

21.1.1 气体可燃物 1476

21.1.1.1 预混燃烧 1476

21.1.1.2 气相扩散燃烧 1476

21.1.2 液体可燃物 1476

21.1.2.1 可燃液体的危险 1476

21.1.2.2 可燃液体的燃烧 1477

21.1.3 固体可燃物 1477

21.1.3.1 固体可燃物的火灾危险 1477

21.1.3.2 固体可燃物的燃烧 1478

21.2 火灾的发生 1479

21.2.1 气体可燃物的着火 1479

21.2.2 液体可燃物的着火 1480

21.2.3 固体可燃物的着火 1481

21.2.3.1 固体可燃物的燃烧特性 1481

21.2.3.2 固体可燃物的热解、气化 1481

21.3 火蔓延 1482

21.3.1 气体可燃物中的火蔓延 1482

21.3.2 液体可燃物中的火灾蔓延 1484

21.3.2.1 油池火灾 1484

21.3.2.2 油面火灾 1484

21.3.3 固体可燃物表面的火蔓延 1485

21.4 火灾烟气运动 1485

21.4.1 烟气的产生 1486

21.4.2 烟气的特征和危害 1486

21.4.2.1 烟气的特性 1487

21.4.2.2 烟气的危害 1490

21.4.3 烟气流动和蔓延 1490

21.4.3.1 燃烧所产生的浮力作用 1491

21.4.3.2 建筑物内外温差产生的浮力 1491

21.4.3.3 外部风造成的压差 1492

21.4.3.4 空气控制系统造成的压差 1492

21.5 火灾过程的计算机模拟 1492

21.5.1 火灾过程的区域模拟 1493

21.5.1.1 理论基础 1493

21.5.1.2 区域模拟应用举例 1494

21.5.2 火灾过程的场模拟 1496

21.5.2.1 理论基础 1496

21.5.2.2 基本控制微分方程组 1496

21.5.2.3 湍流流动模型 1496

21.5.2.4 湍流燃烧模型 1497

21.5.2.5 辐射换热模型 1498

21.5.2.6 炭黑模型 1500

21.5.2.7 辅助关系式 1500

21.5.2.8 方程的通用形式 1501

21.5.2.9 场模拟应用举例 1503

21.5.2.10 网格尺寸敏感性分析 1503

21.5.3 火灾过程的场区模拟 1505

21.5.3.1 理论基础 1505

21.5.3.2 场区模拟应用举例 1506

21.5.4 火灾过程的场区网模拟 1508

21.6 特殊火灾现象 1509

21.6.1 轰燃 1509

21.6.2 回燃 1510

21.6.3 扬沸 1511

21.6.4 飞火 1511

21.6.5 火旋风 1512

21.7 双重性规律及其应用 1513

参考文献 1514

第22章 阻燃原理及阻燃技术 1517

符号说明 1517

22.1 聚合物材料热解与燃烧 1517

22.1.1 热氧化降解和分解 1518

22.1.2 聚合物材料气相和凝聚相燃烧 1520

22.1.2.1 气相燃烧 1520

22.1.2.2 凝聚相燃烧 1521

22.2 聚合物材料阻燃技术基本原理 1523

22.2.1 气相原理 1523

22.2.2 凝聚相原理 1524

22.2.3 中断热交换阻燃机理 1524

22.3 阻燃剂及其作用原理 1524

22.3.1 无机阻燃剂 1524

22.3.1.1 无机金属氢氧化物阻燃剂 1524

22.3.1.2 无机磷系阻燃剂 1525

22.3.1.3 氮系阻燃剂 1526

22.3.1.4 硼系阻燃剂 1526

22.3.1.5 锑系阻燃剂 1526

22.3.1.6 卤系阻燃剂 1526

22.3.1.7 锡系阻燃剂 1526

22.3.1.8 硅系阻燃剂 1527

22.3.2 有机阻燃剂 1527

22.3.2.1 有机卤系阻燃剂 1527

22.3.2.2 有机磷系阻燃剂 1527

22.3.2.3 有机硼系阻燃剂 1528

22.3.2.4 有机硅系阻燃剂 1528

22.4 阻燃技术的最新进展 1528

22.5 阻燃技术与火灾风险的关系 1531

参考文献 1535

第23章 火灾探测与清洁高效灭火技术 1538

符号说明 1538

23.1 火灾探测技术概述 1539

23.1.1 火灾探测技术发展历史 1539

23.1.2 中国火灾探测技术现状 1539

23.1.3 火灾探测技术发展趋势 1540

23.2 火灾探测原理与算法 1540

23.2.1 火灾探测原理及分类 1540

23.2.2 火灾探测算法 1541

23.2.2.1 火灾信号的特征 1541

23.2.2.2 信号处理算法 1541

23.3 火灾探测技术 1543

23.3.1 烟雾探测技术 1543

23.3.1.1 离子感烟探测器 1543

23.3.1.2 光电感烟探测器 1543

23.3.2 温度探测技术 1546

23.3.2.1 定温探测器 1547

23.3.2.2 差温探测器 1547

23.3 2.3 差定温探测器 1548

23.3.2.4 感温探测器性能要求 1549

23.3.3 火焰探测技术 1549

23.3.3.1 概述 1549

23.3.3.2 紫外火焰探测器 1549

23.3.3.3 红外火焰探测器 1550

23.3.3.4 紫外-红外复合火焰探测器 1551

23.3.4 气体探测技术 1551

23.3.5 复合探测技术 1553

23.3.6 火灾探测新技术 1553

23.3.6.1 图像型火灾探测技术 1553

23.3.6.2 吸气式火灾探测技术 1554

23.3.6.3 光声火灾气体探测技术 1555

23.4 火灾探测器选型与布置 1555

23.4.1 火灾探测器选型 1555

23.4.1.1 火灾探测器选择一般原则 1555

23.4.1.2 不同类型探测器的适应性 1556

23.4.2 火灾探测器布置设计 1557

23.4.2.1 点型探测器布置设计 1557

23.4.2.2 线型火灾探测器布置设计 1558

23.5 灭火原理&1 558

23.5.1 火灾类别 1559

23.5.2 灭火剂 1559

23.5.3 灭火机理 1560

23.6 传统灭火技术 1562

23.6.1 水喷淋灭火技术 1562

23.6.1.1 管网设计 1562

23.6.1.2 水喷淋喷头 1563

23.6.1.3 水喷淋灭火性能的计算 1563

23.6.2 哈龙气体灭火技术 1564

23.6.3 泡沫灭火技术 1564

23.6.3.1 高倍数、中倍数、低倍数泡沫灭火技术 1565

23.6.3.2 水成膜泡沫灭火技术 1565

23.6.3.3 压缩空气泡沫技术 1565

23.6.4 干粉灭火技术 1565

23.7 清洁高效灭火技术 1567

23.7.1 洁净气体灭火技术 1567

23.7.1.1 引言 1567

23.7.1.2 灭火效率 1567

23.7.1.3 对环境影响 1568

23.7.1.4 毒性分析 1569

23.7.2 细水雾灭火技术 1570

23.7.2.1 细水雾灭火机理 1570

23.7.2.2 细水雾的喷雾特性 1571

23.7.2.3 细水雾发生方法 1572

23.7.2.4 细水雾系统类型 1573

23.7.3 气溶胶灭火技术 1573

23.7.3.1 引言 1573

23.7.3.2 气溶胶灭火剂简介 1574

23.7.3.3 气溶胶灭火剂的物理化学性能 1574

23.7.3.4 气溶胶灭火系统应用 1576

23.8 灭火介质抑制熄灭火焰的有效性评价 1576

23.8.1 灭火介质有效性的评价方法 1576

23.8.2 小尺度基础上灭火介质抑制熄灭火焰有效性评价 1580

参考文献 1580

第24章 烟气控制技术 1583

符号说明 1583

24.1 引言 1583

24.2 防止烟气蔓延的挡烟方法 1584

24.2.1 防烟分隔技术 1584

24.2.2 气流加压控制 1585

24.2.3 反向空气流控制 1587

24.3 烟气排放控制技术 1588

24.3.1 烟气的生成速率 1588

24.3.2 自然排烟原理和方法 1589

24.3.3 自然排烟的影响因素 1591

24.3.3.1 烟囱效应 1591

24.3.3.2 燃气的浮力与膨胀力 1593

24.3.3.3 风的影响 1594

24.3.4 机械排烟方法 1595

24.4 烟气控制引起的一些问题 1597

24.4.1 加压引起的开门力的增加 1597

24.4.2 流通面积的计算 1598

24.5 特殊建筑内的烟气控制 1600

24.5.1 大空间建筑内的烟气控制 1600

24.5.2 地下建筑内的烟气控制 1601

参考文献 1603

第25章 性能化防火设计、人员疏散与火灾风险评估 1604

符号说明 1604

25.1 火灾中人的行为 1605

25.1.1 人员特性 1605

25.1.1.1 影响人员疏散的一般人员特性 1605

25.1.1.2 疏散人员的反应特性 1606

25.1.1.3 紧急情况下人员运动特点 1608

25.1.2 火灾产物对人员疏散的影响 1608

25.1.3 建筑疏散结构与安全疏散 1609

25.2 人员疏散模型与计算方法 1610

25.2.1 经验公式 1611

25.2.1.1 Togawa公式 1611

25.2.1.2 Melinek和Booth公式 1612

25.2.2 离散化模型 1612

25.2.2.1 粗糙网络模型 1612

25.2.2.2 精细网格模型 1612

25.2.3 连续性模型 1613

25.3 火灾风险分析与风险决策 1615

25.3.1 火灾风险的概念 1615

25.3.2 火灾风险分析的基本目的 1616

25.3.3 火灾风险分析的基本内容 1617

25.3.4 火灾风险决策的基本过程 1618

25.4 火灾风险分析方法概述 1619

25.4.1 火灾风险事件树分析模型 1619

25.4.1.1 火灾场景设计与事件树构建 1620

25.4.1.2 初始火灾可能性分析 1621

25.4.1.3 消防系统成功概率分析 1621

25.4.1.4 风险计算及减少方案的成本效益分析 1621

25.4.2 火灾风险指数分析法 1623

25.4.3 火灾风险工程方法 1623

25.4.3.1 概述 1623

25.4.3.2 定义和基本公式 1624

25.4.3.3 FRAME方法的主要用途 1626

25.5 发展性能化防火设计规范 1626

25.5.1 性能化防火设计基本概念 1626

25.5.2 性能化防火设计的基本思想与原则 1627

25.5.3 性能化防火设计规范的建立 1627

25.5.3.1 规格式防火设计规范及其特点 1627

25.5.3.2 性能化防火设计规范的建立 1627

25.6 性能化防火设计流程与基本步骤 1628

25.6.1 性能化防火设计流程与基本步骤 1628

25.6.2 设计准备阶段 1629

25.6.3 定量分析阶段 1630

25.6.4 文件编制阶段 1631

25.7 性能化防火设计常用工具 1631

25.7.1 火灾动力学计算 1631

25.7.1.1 室内火灾发展的基本过程 1632

25.7.1.2 火灾过程的常用计算公式 1632

25.7.2 其他工程计算工具 1634

25.8 性能化设计的性能判据与不确定性分析 1636

25.8.1 概述 1636

25.8.2 火灾安全性能判据 1636

25.8.2.1 确定性判据 1637

25.8.2.2 概率性判据 1642

25.8.3 性能化设计的不确定性分析 1643

25.8.3.1 不确定性因素的分类 1643

25.8.3.2 处理不确定性的一般步骤与方