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第1章 燃烧学基础 1

1.1 燃烧技术和燃烧科学的发展 1

1.1.1 燃烧技术的概述 1

1.1.2 燃烧科学的发展历程 1

1.1.3 燃烧技术的应用及研究方法 2

1.2 化学动力学基础 3

1.2.1 化学反应速率 3

1.2.2 化学反应的分类 3

1.2.3 浓度对化学反应速率的影响 4

1.2.4 温度对化学反应速率的影响 9

1.2.5 压力对化学反应速率的影响 12

1.2.6 链锁反应 14

1.3 化学热力学基础 19

1.3.1 反应热效应与燃烧热 19

1.3.2 化学恰当混合物与化学恰当比 21

1.3.3 自由能 21

1.3.4 热化学定律与绝热理论燃烧温度 23

思考题与习题 23

参考文献 24

第2章 燃料的着火理论 25

2.1 燃烧过程的热力爆燃理论 25

2.1.1 热力爆燃理论概述 26

2.1.2 爆燃感应期（着火延迟区） 32

2.1.3 弗朗克-卡门涅茨基失稳分析法 33

2.2 链锁爆燃理论 35

2.2.1 链锁爆燃条件 36

2.2.2 不同温度时分支链锁反应速度随时间的变化 38

2.2.3 链锁反应自燃感应期的确定 39

2.2.4 着火半岛现象 40

2.3 热力着火的自燃范围和感应周期 41

2.3.1 热力着火的自燃范围 41

2.3.2 各种参数对着火温度的影响 44

2.4 强迫着火理论 45

2.4.1 可燃混合气的强迫着火 45

2.4.2 实现强迫着火的条件 45

2.4.3 强迫着火的热理论 47

2.4.4 常用的强迫着火（点燃）方法 49

思考题与习题 50

参考文献 51

第3章 火焰的传播与稳定 52

3.1 火焰传播的基本方式 52

3.2 火焰正常传播理论 55

3.2.1 可燃气体的火焰正常传播 55

3.2.2 几种火焰传播的理论 58

3.3 火焰正常传播速度 66

3.3.1 影响火焰正常传播速度的主要因素 66

3.3.2 火焰传播界限 71

3.3.3 火焰正常传播速度的测量 72

3.4 火焰稳定的基本原理 76

3.4.1 火焰稳定的条件 76

3.4.2 火焰稳定的特征 79

3.4.3 火焰稳定的原理 80

3.5 火焰稳定的基本方法 83

3.5.1 小型点火火焰稳定火焰 83

3.5.2 利用反吹射流稳定火焰 83

3.5.3 采用旋转射流稳定火焰 84

3.5.4 利用燃烧室器壁凹槽稳定火焰 85

3.5.5 利用带孔圆筒稳定火焰 86

3.5.6 利用流线型物体稳定火焰 86

思考题与习题 87

参考文献 88

第4章 湍流燃烧理论及模型 89

4.1 湍流燃烧及其特点 89

4.2 湍流气流中火焰传播的表面燃烧模型 90

4.3 湍流气流中火焰传播的容积燃烧模型 93

4.3.1 湍流扩散 93

4.3.2 湍流容积燃烧模型计算 95

4.3.3 决定湍流燃烧火焰传播速度的实验结果 97

4.3.4 火焰自湍化理论 98

4.4 湍流燃烧的时均反应速率和混合分数 99

4.4.1 时均反应速率 99

4.4.2 简单化学反应系统 102

4.4.3 守恒量和混合分数 102

4.4.4 守恒量之间的线性关系 104

4.5 湍流扩散火焰的k-ε-g模型 105

4.6 湍流预混火焰模型 110

4.6.1 旋涡破碎模型 111

4.6.2 拉-切-滑模型 114

4.7 概率密度函数的输运方程模型 117

4.8 斯波尔丁的ESCIMO湍流燃烧理论 118

4.8.1 概述 118

4.8.2 “经历”理论 120

4.8.3 “统计”理论 121

4.8.4 分析湍流射流扩散火焰的ESCIMO理论 122

思考题与习题 128

参考文献 128

第5章 液体燃料的燃烧 131

5.1 液体燃料的特性 131

5.1.1 石油的化学组成 132

5.1.2 石油的加工及其主要产品 134

5.1.3 燃料油的物理和化学性能 139

5.2 液体燃料的燃烧过程概述 141

5.2.1 液体燃料的燃烧方式 141

5.2.2 常见的喷雾燃烧系统 143

5.3 液体燃料的雾化 145

5.3.1 雾化的过程及机理 145

5.3.2 雾化方式和喷嘴 146

5.3.3 液体燃料雾化的性能 150

5.4 燃料液滴的蒸发 152

5.4.1 液滴蒸发时的斯蒂芬流 152

5.4.2 相对静止环境中液滴的蒸发 153

5.4.3 强迫气流中液滴蒸发的折算膜理论 156

5.4.4 液滴群的蒸发 158

5.4.5 液滴非稳态蒸发的数值计算 159

5.5 燃料液滴的扩散燃烧 159

5.5.1 相对静止环境中液滴的扩散燃烧 160

5.5.2 强迫对流环境中液滴的扩散燃烧 161

5.5.3 液滴扩散燃烧的实验与理论研究 163

5.5.4 液滴群的燃烧 165

5.6 喷雾燃烧的理论模型 166

5.6.1 雾滴燃烧模型 166

5.6.2 局部均相流模型 168

5.6.3 分离两相流模型 169

5.7 工业喷雾燃烧的技术基础 173

5.7.1 液体燃料喷雾燃烧的组织 174

5.7.2 喷雾燃烧的合理配风 174

5.7.3 重质油的燃烧技术 176

5.7.4 乳化燃料的燃烧技术 177

5.8 生物柴油的燃烧 178

5.8.1 生物柴油的性质 178

5.8.2 生物柴油的热解特性分析 180

5.8.3 生物柴油燃烧动力学分析 181

5.8.4 生物柴油的工业应用 184

5.8.5 生物柴油用作发动机燃料 185

5.8.6 生物柴油的其他用途 185

思考题与习题 187

参考文献 187

第6章 气体燃料的燃烧 189

6.1 气体燃料的基本性质 189

6.1.1 单一可燃气体的性质 189

6.1.2 混合气体燃料的种类和性质 190

6.2 预混气体的着火和灭火 192

6.2.1 基本概念和量纲分析 192

6.2.2 预混气体的着火 195

6.2.3 预混气体的灭火 196

6.3 层燃气体燃烧 198

6.3.1 层流预混火焰 198

6.3.2 层流火焰的传播基本方程及其近似解 198

6.3.3 一维层流火焰结构 199

6.3.4 一维层流预混火焰传播模型 201

6.3.5 层流扩散火焰 206

6.4 二甲醚的燃烧 206

6.4.1 二甲醚简介 206

6.4.2 二甲醚的生产工艺 207

6.4.3 二甲醚燃烧化学反应机理 208

6.4.4 二甲醚燃烧效率分析 209

6.4.5 二甲醚高效燃烧技术 212

6.4.6 二甲醚的主要燃料用途 213

思考题与习题 214

参考文献 215

第7章 煤的燃烧 217

7.1 煤的基本性质 217

7.1.1 煤的种类 217

7.1.2 煤的分析方法 218

7.1.3 煤的特性 223

7.2 煤的着火 226

7.2.1 煤的着火机制 226

7.2.2 单颗粒煤的着火 226

7.2.3 煤粉颗粒群的着火 231

7.2.4 煤粉气流的着火 233

7.3 煤的热解及挥发分的燃烧 234

7.3.1 煤的热解反应过程 234

7.3.2 热解产物组成 237

7.3.3 热解模型 241

7.3.4 挥发分的燃烧 244

7.4 煤燃烧的物理化学过程 246

7.4.1 煤焦反应的控制区及煤燃烧的速率 246

7.4.2 碳的形态与结构 248

7.4.3 焦炭燃烧过程中的吸附 249

7.4.4 焦炭燃烧过程中的扩散 253

7.4.5 先生成一氧化碳还是直接生成二氧化碳 254

7.5 煤焦的燃烧 256

7.5.1 表面反应机理 256

7.5.2 煤焦燃烧过程中外部传质的作用 258

7.5.3 煤焦燃烧的影响因素 261

7.6 煤粉燃烧原理与模型 263

7.6.1 燃烧过程模化研究概述 263

7.6.2 单颗煤粒燃烧模型 266

7.6.3 煤燃烧过程中流动、气相反应过程及其模型 268

7.7 煤粉燃烧数学模型的数值求解方法 272

7.7.1 离散化方法 273

7.7.2 差分方程的建立方法 277

7.7.3 交错网格系统 279

7.7.4 煤粉火焰求解流程 281

思考题与习题 282

参考文献 283

第8章 生物质固型燃料的燃烧 284

8.1 生物质固型燃料的基本性质 284

8.1.1 概述 284

8.1.2 生物质燃料基本特性 285

8.1.3 生物质固型燃料特有的性质 288

8.2 生物质固型燃料的预处理 290

8.2.1 生物质固型燃料加工原理 290

8.2.2 生物质固型燃料加工工艺 291

8.3 生物质固型燃料燃烧过程 292

8.3.1 原生物质燃烧特性 292

8.3.2 生物质固型燃料燃烧特性 293

8.3.3 生物质固型燃料燃烧机理 293

8.3.4 生物质固型燃料燃烧速度的表征 295

8.3.5 生物质固型燃料燃烧模拟 295

8.4 煤与生物质的混合燃烧 296

8.4.1 生物质与煤混合燃烧的分类 296

8.4.2 生物质与煤混合热重特性分析 297

8.4.3 生物质与煤混合燃烧燃尽特性 299

8.5 生物质燃烧灰分的形成及利用 300

8.5.1 灰分的形成 300

8.5.2 灰分的利用 301

8.6 生物质燃烧对环境的影响 303

8.6.1 生物质燃烧产生的污染物种类及其影响因素 304

8.6.2 生物质与煤的混燃排放特性 306

8.6.3 实现清洁燃烧的措施 307

思考题与习题 308

参考文献 308

第9章 生活垃圾及医疗废弃物的焚烧 310

9.1 生活垃圾与医疗废弃物的组成 310

9.1.1 生活垃圾的组成 310

9.1.2 医疗废弃物的组成 311

9.2 生活垃圾／医疗废弃物的热转化过程基本原理 312

9.2.1 干燥过程 312

9.2.2 热分解过程 313

9.2.3 燃烧过程 314

9.3 生活垃圾直接气化熔融焚烧的基本原理 314

9.3.1 熔融焚烧技术 314

9.3.2 生活垃圾直接气化熔融焚烧过程 318

9.3.3 生活垃圾直接气化熔融焚烧过程的影响因素 320

9.3.4 灰渣熔融过程的影响因素 322

9.3.5 生活垃圾直接气化熔融焚烧过程的物质平衡 323

9.3.6 生活垃圾直接气化熔融焚烧过程的能量平衡 324

9.3.7 绝热火焰温度和临界热值 325

9.3.8 几种典型直接气化熔融焚烧工艺 326

9.4 医疗废物的无害化焚烧原理 333

思考题与习题 337

参考文献 337

第10章 熔融盐循环热载体无烟燃烧 338

10.1 循环氧载体无烟燃烧的热力学分析及燃烧体系选择 338

10.1.1 氧载体的选择 338

10.1.2 热力学分析 338

10.1.3 熔融盐体系的选择 348

10.1.4 燃料的选择 349

10.2 循环热载体的制备方法与性能分析 349

10.2.1 氧载体的组成 349

10.2.2 氧载体的制备方法 350

10.2.3 氧载体性能表征 350

10.3 熔融盐中的无烟燃烧 358

10.3.1 概述 358

10.3.2 熔融盐中的无烟燃烧反应过程影响因素 359

10.4 熔融盐循环热载体无烟燃烧技术的工程应用设想及能量分析 364

10.4.1 熔融盐循环热载体无烟燃烧技术的工程化应用设想 365

10.4.2 熔融盐循环热载体无烟燃烧系统的能平衡分析 369

思考题与习题 371

参考文献 371

第11章 燃烧污染物的生成及控制 372

11.1 燃烧污染物的种类及危害 372

11.2 燃烧生成的硫氧化物及控制 373

11.2.1 硫的存在形态 373

11.2.2 防治SO2污染及烟气脱硫技术分类 374

11.3 燃烧生成的氮的氧化物及其控制 378

11.3.1 燃烧过程中氮氧化物的生成 378

11.3.2 低NOx燃烧技术 378

11.3.3 烟气中氮氧化物的控制 379

11.4 燃烧生成的微粒及其控制 384

11.4.1 大气中微粒 384

11.4.2 燃烧颗粒物的控制 386

11.5 燃烧生成的多环芳烃与二噁英的控制 387

11.5.1 多环芳烃类物质及其危害 387

11.5.2 燃烧过程中多环芳烃类有机毒物的生成 388

11.5.3 多环芳烃类有机物的生成抑制及其控制 389

11.5.4 二噁英的生成及危害 390

思考题与习题 394

参考文献 394

第12章 二氧化碳减排技术 396

12.1 温室气体的基本性质 396

12.2 二氧化碳减排现状 397

12.3 二氧化碳减排措施与技术 398

12.3.1 基于源头控制的“无碳技术” 398

12.3.2 基于过程控制的“减碳技术” 398

12.3.3 基于末端控制的“去碳技术” 399

12.4 二氧化碳减排的评价 401

12.5 二氧化碳资源化利用技术 402

12.5.1 生物转化 402

12.5.2 电化学还原 402

12.5.3 光催化还原 403

12.5.4 催化氢化 403

12.6 低碳技术对二氧化碳减排的作用 404

思考题与习题 404

参考文献 405