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高等燃烧高等燃烧学学第十四章第十四章 固体的燃烧固体的燃烧主讲人：主讲人：郑郑洪涛洪涛.高等燃烧学.1第十四章第十四章 固体的燃烧固体的燃烧14.1 燃煤锅炉14.2 非均相反应14.3 碳的燃烧14.3.1 概述14.3.2 单膜模型14.3.3 双膜模型14.3.4 碳颗粒燃烧时间14.4 煤的燃烧14.5 其他固体14.6 小结.第十四章固体的燃烧14.1燃煤锅炉.2煤是最重要的固体燃料，燃煤锅炉有沸腾床、流化床、链条床、旋风炉等。固体燃烧还包括垃圾焚烧、金属燃烧、火箭发动机混合燃料燃烧、木材燃烧和碳(煤焦或炭焦)的燃烧等。固体燃料燃烧问题非常复杂，一些细节既取决于燃料的自然属性，又和其特定应用场合有关。图14.1 是典型的煤粉锅炉。煤被粉碎后绝大多数煤粉粒径小于75m。煤粉被一次风吹入一次风区，一次风提供了总燃烧风量的20%。在一次风中，氧气消耗于挥发分产物的燃烧。二次风通过二次风口以高速进入，并与焦炭以及来自锅炉下部的燃烧产物混合燃烧。经充分换热后，烟气被送入除尘和脱硫装置，有时还有脱硝装置。锅炉系统中有相当大一部分为空气污染控制系统。第十四章第十四章 固体的燃烧固体的燃烧14.1 燃煤锅炉.煤是最重要的固体燃料，燃煤锅炉有沸腾床、流化床、链条床、旋风3第十四章第十四章 固体的燃烧固体的燃烧14.1 燃煤锅炉.第十四章固体的燃烧14.1燃煤锅炉.4非均相反应是指涉及以不同物理状态存在的组分参与的反应过程，例如气-液反应、气-固反应等。气-固反应的整个过程细分为以下的几个基本环节:(1)反应物分子通过对流和(或)扩散作用到达固体表面;(2)反应物分子在固体表面被吸附;(3)包含被吸附分子、固体表面自身及气相分子的多种化合作用的基元反应;(4)产物分子在固体表面的解吸附;(5)产物分子通过对流和扩散作用离开固体表面。第(1)步和第(5)步相似，可用第3 章中传质的内容来分析。中间几步反应比较复杂，尤其是第(3)步。第十四章第十四章 固体的燃烧固体的燃烧14.2 非均相反应.非均相反应是指涉及以不同物理状态存在的组分参与的反应过程，例5为了详细描述这些反应步骤，我们根据反应物和产物在固体表面吸附强弱的不同而引用三个速率方程。首先，如果反应物分子A 的吸附能力较弱，那么反应速率R与邻近表面处的A 气体浓度成正比，即其中，k(T)是速率常数。第二，如果A 强吸附，则反应速率与A 的气相浓度无关：最后，反应物A 弱吸附、产物分子B 强吸附，这种情况下其中，A和B是接近固体表面的A和B的气相浓度。上面三式表明气-固反应速率的表达式同我们所熟悉的均相基元反应是不同的。第十四章第十四章 固体的燃烧固体的燃烧14.2 非均相反应.为了详细描述这些反应步骤，我们根据反应物和产物在固体表面吸附6煤粉燃烧时，在挥发性物质从煤颗粒中脱掉并燃烧之后将有焦炭生成。随后焦炭的燃尽是整个燃烧过程包括需要的停留时间和燃烧空间大小的控制过程。而且，相当大部分的热量是通过焦炭颗粒的燃烧辐射出去的。图14.2示出了在反应边界层内一个燃烧的碳表面。在此表面上，主要根据碳表面温度不同，碳可以同O2、CO2或者H2O发生如下的总包反应:第十四章第十四章 固体的燃烧固体的燃烧14.3 碳的燃烧概述.煤粉燃烧时，在挥发性物质从煤颗粒中脱掉并燃烧之后将有焦炭生成7通常，碳表面的主要产物是CO。从表面扩散出去的CO穿过边界层并同向内部扩散的氧气相结合，发生如下的均相总包反应:当然，上面这个反应式中包含许多基元反应步骤，其中最重要的一步是CO+OHCO2+H。从原理上说，在确定了所有基元反应步骤后，碳的氧化问题可以通过列出适当组分、能量和质量守恒方程，根据固体表面和自由气流中的边界条件来求解。然而这一方法的复杂性在于碳表面是多孔的，其表面的详细属性又随碳氧化的过程而改变。因此，在一定的条件下，颗粒内部扩散在碳的燃烧中发挥着重要的作用。第十四章第十四章 固体的燃烧固体的燃烧14.3 碳的燃烧概述.通常，碳表面的主要产物是CO。从表面扩散出去的CO穿过边界层8碳燃烧的简化模型是基于图14.2给出的总包反应，并且通常假定扩散无法通过固体表面。根据表面和气相化学的假定，有几种不同的建模方法。单膜模型：气相中没有火焰面，最高温度点在碳的表面。双膜模型：火焰面位于距离表面一定距离处，在火焰表面CO与O2发生反应。连续膜模型：火焰区域分布在整个边界层内，而非集中在一个薄层内。单膜模型十分简单，可以方便而又清晰地阐明非均相化学动力学和气相扩散的共同作用。双膜模型依然很简单，但更趋合理，它示出了产物CO先后产生和氧化的过程。利用这些模型可以估算碳-焦(carbon-char)的燃烧时间。第十四章第十四章 固体的燃烧固体的燃烧14.3 碳的燃烧概述.碳燃烧的简化模型是基于图14.2给出的总包反应，并且通常假定91.假设单个碳球的燃烧应遵循如下的假定：(1)燃烧过程为准稳态。(2)球形碳颗粒在无限大、静态环境中燃烧，只存在氧气和氮气。与其他颗粒没有相互作用，对流的影响可忽略。(3)在颗粒表面，碳与化学当量的氧气反应产生二氧化碳。(4)气相仅由氧气、二氧化碳和惰性气体组成。氧气向内扩散，和表面碳反应生成二氧化碳；二氧化碳向外扩散；惰性气体形成不流动边界层，即前述的斯蒂芬问题。(5)气相导热系数、比定压热容、密度与质量扩散系数的乘积都是常数。进而假定路易斯数为1。(6)碳颗粒对气相组分具有不透过性，即内部扩散可忽略。(7)碳颗粒温度均匀，以灰体形式和外界辐射换热。第十四章第十四章 固体的燃烧固体的燃烧14.3 碳的燃烧单膜模型.1.假设第十四章固体的燃烧.10图14.3示出了基于上述假设的基本模型，表明了各气相组分的质量分数和温度分布随径向的变化。二氧化碳的质量分数在表面处达到最大值，而远离颗粒表面无穷远处为0；氧气的质量分数在表面处最小。如果氧气消耗得非常快的话，颗粒表面上氧气的浓度将趋于0。既 然 假定在气相中没有反应发生，即所有 热量的释放 都第十四章第十四章 固体的燃烧固体的燃烧14.3 碳的燃烧单膜模型生在固体表面，则温度将由表面温度的最大值Ts单调地下降到远离表面处的温度T。.图14.3示出了基于上述假设的基本模型，表明了各气相组分的质112.总质量和组分守恒方程在下面的分析中，主要目的是确定可估算碳质量燃烧率(C)和表面温度(Ts)的表达式，重要中间变量包括氧气和二氧化碳在碳表面的质量分数。图14.4示出了三种组分的质量通量之间的关系。在表面上，碳的质量通量必须等于流出的二氧化碳和流人的氧气质量通量的差值，即:第十四章第十四章 固体的燃烧固体的燃烧14.3 碳的燃烧单膜模型类似地，在任一径向位置r 处，净质量通量是二氧化碳和氧气质量通量的差值，即:.2.总质量和组分守恒方程第十四章固体的燃烧类似地，12在稳态、无气相反应条件下，不同时间和不同的径向位置处各种组分的质量通量都保持不变，因此可以得到:或：可以看到，流出的质量流量恰恰等于碳的燃烧速率。二氧化碳和氧气的流率还可以通过在表面上反应的化学当量来建立关联，即：或：其中化学计量系数：下标I表示这个系数用于单膜模型。对于双膜模型还有一个不同的化学计量系数。第十四章第十四章 固体的燃烧固体的燃烧14.3 碳的燃烧单膜模型.在稳态、无气相反应条件下，不同时间和不同的径向位置处各种组分13第十四章第十四章 固体的燃烧固体的燃烧14.3 碳的燃烧单膜模型.第十四章固体的燃烧.14通过含两个边界条件的一阶常微分方程，可以得到C的表达式，即得到问题的特征值。对上式分离变量，并在上下限内积分，可以得到：因为YO2,是给定量，因此如果知道了碳颗粒表面的YO2,s值，问题即可解决。4.表面化学动力学假定同氧气有关的反应C+O2CO2是一级的，碳的反应速率可以表示为:式中，O2,s是表面上氧气的浓度(kmol/m3)，kc是反应速率常数，即kc=Aexp(-EA/RuTs)。第十四章第十四章 固体的燃烧固体的燃烧14.3 碳的燃烧单膜模型.通过含两个边界条件的一阶常微分方程，可以得到C的表达式，即15将浓度转化为质量分数，有：将碳燃烧速率和表面(r=rs)处碳质量通量关联起来：或：式中，除YO2,s外的所有化学动力学参数都包含在因子Kkin中，应注意Kkin值取决于压力、表面温度和碳颗粒半径等。从上式中解出YO2,s并代入到碳质量燃烧率(C)表达式中得到一个关于燃烧速率C的超越方程。另一种求解方法是采用电路比拟方法，从而更方便地表达所求的解。第十四章第十四章 固体的燃烧固体的燃烧14.3 碳的燃烧单膜模型.将浓度转化为质量分数，有：第十四章固体的燃烧.165.电路比拟为了进行电路比拟，需要将C的两个表达式转化为包含所谓的势差和阻抗的形式：式中加上0是为了表征“势差”的形式，“阻抗”是化学动力学因子Kkin的倒数。上式与欧姆定律的形式是相似的，这里C是流率变量，或者叫电流比拟。处理C的另一个表达式需要一些数学变换，首先，重新整理对数项得到：定义一个传递数BO,m：第十四章第十四章 固体的燃烧固体的燃烧14.3 碳的燃烧单膜模型.5.电路比拟第十四章固体的燃烧.17则：上式与液滴蒸发和燃烧的形式相同。上式可以通过展开为级数的形式进行线性化:如BO,m的值很小，截断二次项得：ln(1+BO,m)BO,m，因为1=2.664，而且YO2,s的值一定在零和YO2,(空气为0.233)之间，可见近似是合理的。因此：式中，C又可以表示成势差和阻抗的形式，即由于Rdiff项中出现的YO2,s不是常量，C和Y是非线性关系。第十四章第十四章 固体的燃烧固体的燃烧14.3 碳的燃烧单膜模型.则：第十四章固体的燃烧.18从化学动力学得到燃烧速率，必须与只考虑质量传递的燃烧速率相同，图14.5 给出了串联电阻电路比拟结果。注意到，因为我们选择的势差是氧气的质量分数，所以碳是从低势区流向高势区，这同实际电路比拟正好相反。这时的流率变量是O2/1=-C，这同样表示在图14.5 中。下面可以利用电路比拟来得到燃烧速率C：其中：第十四章第十四章 固体的燃烧固体的燃烧14.3 碳的燃烧单膜模型.从化学动力学得到燃烧速率，必须与只考虑质量传递的燃烧速率相同196.碳燃烧控制情况C本质上仅和阻抗值有关。如假定Rkin/Rdiff1时，燃烧由化学动力学控制。此时Rdiff很小，注意到YO2,x和YO2,基本上相等，也就是说表面上的氧气浓度比较大。此时，化学动力学参数控制燃烧速率，第十四章第十四章 固体的燃烧固体的燃烧14.3 碳的燃烧单膜模型.6.碳燃烧控制情况第十四章固体的燃烧.20化学动力学控制燃烧通常发生在微粒尺寸比较小、压力比较低、温度比较低(使kc值小)的情况下。表14.1 总结了不同燃烧的模式。第十四章第十四章 固体的燃烧固体的燃烧14.3 碳的燃烧单膜模型.化学动力学控制燃烧通常发生在微粒尺寸比较小、压力比较低、温度21例14.1 试计算直径为250m 的碳颗粒在1atm 空气中的燃烧速率(YO2,=0.233)，颗粒表面温度是1800K，表面反应速率常数是13.9m/s。假设表面处气体分子平均摩尔质量为30kg/kmol。同时，判断燃烧处在哪种控制模式下?解：采用电路比拟的方法求解C。扩散阻力方程中气相密度可用表面温度下的状态方程计算：质量扩散系数可用附表D.1中N2中CO2的值，折算到1800K:迭代开始时设YO2,s=0，则：第十四章第十四章 固体的燃烧固体的燃烧14.3 碳的燃烧单膜模型.例14.1试计算直径为250m的碳颗粒在1atm空22计算化学动力学阻力，得从上述计算可以看出，Rdiff超过Rkin值10 倍，因此该燃烧是扩散控制。采用电路比拟计算燃烧速率表达式计算C，进而求得YO2,s，并进一步得到一个修正的Rdiff，一直迭代到满足一定精度的C为止，即：根据电路比拟示意图(图14.5)得：第十四章第十四章 固体的燃烧固体的燃烧14.3 碳的燃烧单膜模型.计算化学动力学阻力，得第十四章固体的燃烧.23因此：鉴于Rdiff变化小于1%，因此不需要进一步迭代。注：这个例子阐释了如何采用电路比拟方法来实现基于简易迭代的碳燃烧计算过程。由于化学动力学阻力的非负性，可以看到碳表面O2存在一个较明显的浓度值。需要强调的是本节给出的单膜模型并非实际发生的化学过程的准确表述，而是在基于将复杂问题最简化原则下的一个揭示基本概念的教学工具。第十四章第十四章 固体的燃烧固体的燃烧14.3 碳的燃烧单膜模型.因此：第十四章固体的燃烧.247.能量守恒以上的分析中都是把表面温度Ts看作一个已知的参数。然而这一温度不可能是一个任意值，而是一个取决于碳表面能量守恒的唯一值。如同我们所看到的，表面能量守恒的控制方程强烈地取决于燃烧速率，即能量传递和质量传递过程的耦合。图14.6 给出了碳表面上的能量通量。表面能量守恒方程为因为是稳态燃烧，没有热传导到颗粒内部，因此Qs-i=0，方程左边是Chc，其中hc是碳-氧燃烧的反应热(J/kg)，因此上式变为：第十四章第十四章 固体的燃烧固体的燃烧14.3 碳的燃烧单膜模型.7.能量守恒图14.6给出了碳表面上的能量通量。表面能量25为了获得在表面上气相温度梯度的表达式，需要写出一个包含气相的能量平衡方程，并从中求解出温度分布。前面分析液滴蒸发模型时导出过类似的结论(方程(10.10)，用Ts代替原式中的Tboil，即这里Z=cpg/(4kg)，将上面两式合并整理可得：上式含有两个未知量C和Ts。为得到碳燃烧问题的完全解，需要同时迭代求解上式和电路比拟燃烧速率方程。还要注意，在扩散和化学动力学控制的过渡区域，YO2,s也变成未知量，碳的反应速率方程也要增加到方程组中。第十四章第十四章 固体的燃烧固体的燃烧14.3 碳的燃烧单膜模型.为了获得在表面上气相温度梯度的表达式，需要写出一个包含气相的26第十四章第十四章 固体的燃烧固体的燃烧14.3 碳的燃烧单膜模型.第十四章固体的燃烧.27第十四章第十四章 固体的燃烧固体的燃烧14.3 碳的燃烧单膜模型由例14.1可以计算出碳的燃烧速率(C=3.96109kg/s)，则：(b)考虑周围环境为300K时，辐射散热损失为：而释放出的化学热为则从颗粒表面传导出来的能量为采用数值方法求解上述方程，得到T=1730K。注：有辐射时，气相温度需要足够维持1800K的表面温度。.第十四章固体的燃烧由例14.1可以计算出碳的燃烧速率28单膜模型的教学性大于其实用性。双膜模型在描述碳燃烧的化学物理过程方面更为真实一些。图14.7示出了沿着两个气膜区域内组分的浓度和温度的分布曲线：以火焰面为界，分成了内部区域和外部区域。在双膜模型中碳表面受到二氧化碳的碰撞，发生总包反应C+CO22CO，产生的CO向外部扩散并在火焰面上遇到向内扩散的氧气，与其按化学当量发生反应而被消耗掉。第十四章第十四章 固体的燃烧固体的燃烧14.3 碳的燃烧双膜模型如总包反应CO+1/2O2CO2速率无限快，因而在火焰面上一氧化碳和氧气都为零。温度在火焰面上也达到峰值。下面的主要任务就是找到燃烧速率C.单膜模型的教学性大于其实用性。第十四章固体的燃烧如总291.化学计量关系各种组分的质量流量可以通过在颗粒表面和火焰面上的简单质量平衡方程建立起关联，如图14.8 所示，分别为：在表面上：C=CO-CO2,i在火焰面：CO=CO2,i+CO2,o-O2或者：C=CO2,o-O2第十四章第十四章 固体的燃烧固体的燃烧14.3 碳的燃烧双膜模型利用颗粒表面和火焰面上的化学计量关系，所有组分的质量流量都能够和燃烧速率C建立起关联。在表面上：在火焰面：其中：s=3.664，f=s-1。.1.化学计量关系第十四章固体的燃烧利用颗粒表面和火30因此，各质量流量可表示为2.组分守恒方程通过应用菲克定律可以获得分别描述内部区域和外部区域CO2分布的微分方程。同样地，对于惰性组分(N2)也需列出一个微分方程。这些方程表示如下。内部区域CO2:边界条件第十四章第十四章 固体的燃烧固体的燃烧14.3 碳的燃烧双膜模型.因此，各质量流量可表示为第十四章固体的燃烧.31外部区域CO2:边界条件对于惰性组分(N2):边界条件对上述三个方程进行积分，并根据Yi=1，可得如下包含5 个未知量C、YCO2,s、YCO2,f、YI,f和rf的4个代数方程：第十四章第十四章 固体的燃烧固体的燃烧14.3 碳的燃烧双膜模型.外部区域CO2:第十四章固体的燃烧.32为了得到双膜模型问题的更易处理的解，可从方程中消去除了C和YCO2,s外其他所有变量，得到组分守恒方程，即：其中：对于扩散控制燃烧，YCO2,s=0，C可从方程中直接解出。为封闭方程组，需要一个含C和YCO2,s的化学动力学方程。3.表面化学动力学反应C+CO22CO是关于二氧化碳浓度的一级反应，因此燃烧速率可以表达为与单膜模型中相同的形式，即：第十四章第十四章 固体的燃烧固体的燃烧14.3 碳的燃烧双膜模型.第十四章固体的燃烧.33其中：或简写为：上式是从表面化学动力学关系得到的组分封闭方程，与组分守恒方程联立，可求解C和YCO2,s。为了获得表面温度，还需列出在表面和火焰面的能量方程。其过程同本章前面和第10 章中介绍的方法类似。第十四章第十四章 固体的燃烧固体的燃烧14.3 碳的燃烧双膜模型.第十四章固体的燃烧.34例14.3 考虑扩散控制燃烧，在相同条件下(YO2,=0.233)比较单膜模型和双膜模型所预测的碳燃烧速率的不同。解：单膜模型和双膜模型计算碳燃烧速率的通用形式是：在相同条件下，上述方程中仅有Bm是唯一具有不同取值的参数，因而：对于扩散控制，颗粒表面CO2浓度(双膜模型)和O2浓度(单膜模型)都近似为0。则传递数可通过下式计算:第十四章第十四章 固体的燃烧固体的燃烧14.3 碳的燃烧双膜模型.例14.3考虑扩散控制燃烧，在相同条件下(YO2,=035则两种模型下碳燃烧速率的比值为:注：特别值得注意的是，碳燃烧速率计算的差别并不是两个模型本质上的差别，而应该归结于假定发生在碳表面汽化所涉及的具体反应的体现。该结论的正确性可以表示如下:在单膜模型中，如假定碳表面的产物是CO而非CO2，此时1=31.999/24.01=1.333，且Bm=0.175，这和双膜模型的传递数一样。只要表面反应产物是CO，则采用单膜模型和双膜模型计算出碳燃烧速率就是一致的，这既与这些表面产生CO后的情况无关，也与组分O2和CO2在颗粒表面处碰撞无关。第十四章第十四章 固体的燃烧固体的燃烧14.3 碳的燃烧双膜模型.则两种模型下碳燃烧速率的比值为:第十四章固体的燃烧.36例14.4 采用双膜模型计算直径70m碳颗粒在空气中燃烧速率(YO2,=0.233)。碳颗粒表面温度是1800K，压力1atm。假定颗粒表面气相混合物的摩尔质量为30kg/kmol。解：该问题的条件和例14.1是一致的，因此气相性质也一样，即=0.2kg/m3和=1.5710-4m2/s。C-CO2的化学动力学反应速率常数为：根据表面化学动力学关系，C可表示成表面YCO2,s的形式：第十四章第十四章 固体的燃烧固体的燃烧14.3 碳的燃烧双膜模型.例14.4采用双膜模型计算直径70m碳颗粒在空气中燃烧37根据组分守恒方程，可建立C和YCO2,s的关系：迭代上述组分守恒方程和化学动力学方程，得到C、B和YCO2,s。开始迭代时假设YCO2,s为0，即反应由扩散控制限制。迭代计算结果如下：第十四章第十四章 固体的燃烧固体的燃烧14.3 碳的燃烧双膜模型.根据组分守恒方程，可建立C和YCO2,s的关系：第十四章38当取两位有效数字精度时，方程解可收敛至注：忽略碳表面的化学动力学(参见例14.1)将导致燃烧速率多估计16.8%。较低的表面温度(或较低压力)也会使动力学控制变得更为重要。随着燃尽过程颗粒直径越来越低，化学动力学的控制也会变得越来越重要。第十四章第十四章 固体的燃烧固体的燃烧14.3 碳的燃烧双膜模型.第十四章固体的燃烧.39对于扩散控制燃烧，建立D2定律，很容易得到颗粒燃烧时间。颗粒半径可表示为随时间变化的函数，如下所示:其中燃烧速率常数KB是常量，可由下式给出:所以颗粒寿命为：根据所用的是单膜还是双膜分析方法，传递数B可选BO,m 或BCO2,m，而表面的质量分数设置为0。传递数B表达式中：是气相密度，c是团体碳的密度。有对流存在时，质量燃烧速率由于因子Sh/2的影响而增加，这里Sh是舍伍德数，它对质量传递的作用与传热学中努塞尔数对热量传递的作用是相似的。对于路易斯数等于1 的情况，Sh=Nu，因此：第十四章第十四章 固体的燃烧固体的燃烧14.3 碳的燃烧碳颗粒燃烧时间.对于扩散控制燃烧，建立D2定律，很容易得到颗粒燃烧时间。颗粒40例14.5 假设例14.4满足扩散控制燃烧条件，试计算直径70m碳颗粒的寿命。假设碳的密度是1900kg/m3。解：燃烧速率常数可计算如下:式中，传递数BCO2,m的值采用了例14.4 中计算的第一次迭代的结果，因此寿命可计算如下:注：实际锅炉中，YO2,不会保持为常量，随着燃烧过程发展而降低，这会增加颗粒燃烧的时间。相反的是，实际燃烧器存在的对流现象会加快燃烧速率。另外，随着颗粒直径降低，非均相化学反应动力学会控制碳的后期燃尽阶段，此时碳表面的温度变得尤为重要。第十四章第十四章 固体的燃烧固体的燃烧14.3 碳的燃烧碳颗粒燃烧时间.例14.5假设例14.4满足扩散控制燃烧条件，试计算直径41造成煤及其燃烧描述复杂性的主要因素是其成分的多样性。煤矿石主要成分被划分为4 类。从表14.2中可以看到，煤中相当大的一部分成分是非可燃物质(水分和矿物质)，挥发分和焦炭是煤中有用的能量物质。无机矿物质将产生灰和渣，会带来环境问题。煤中可用能量是干燥无灰基成分(挥发分和固定碳)，其组成如表14.3所示。硫和氮的存在引起空气污染。第十四章第十四章 固体的燃烧固体的燃烧14.4 煤的燃烧.造成煤及其燃烧描述复杂性的主要因素是其成分的多样性。第十四章42由于煤复杂的自然属性和其成分的多样性，因此不是所有煤的燃烧都遵循同一方式。其通常的顺序是，首先是水分脱除，接着是挥发分的蒸发。挥发分可以在气相中或者是在煤粉颗粒表面进行均相燃烧。由于挥发分的脱除，煤可能产生膨胀，变得含有很多孔。在热解后剩余的物质是焦炭和其相应的无机矿物质。焦炭燃烧后，矿物质形成了不同比例的灰、渣和细颗粒。尽管焦炭孔结构对实际燃烧的作用相当重要，但焦炭的燃烧过程依然基本遵循着前面讨论的碳燃烧的模式。第十四章第十四章 固体的燃烧固体的燃烧14.4 煤的燃烧.由于煤复杂的自然属性和其成分的多样性，因此不是所有煤的燃烧都43木材燃烧同煤燃烧有很大的相似性，即燃烧过程中挥发分的蒸发和焦炭的燃烧同等重要。金属的非均相燃烧包括硼、硅、钛和锆。硼由于其很高的能量密度，可作为燃料添加剂用在军事上。硼的燃烧是很复杂的，其液体产物B2O3能够在硼燃烧的表面形成一个阻碍层。第十四章第十四章 固体的燃烧固体的燃烧14.5 其它固体.木材燃烧同煤燃烧有很大的相似性，即燃烧过程中挥发分的蒸发和焦44介绍了发生在固体表面上的非均相化学反应的概念，介绍了这些反应对固体燃烧的重要性。发展了简单的碳燃烧模型，从而可对大多数固体燃烧共有的基础知识进行解择。特别是通过建立电路比拟方法，合理地解释了化学动力学过程和扩散过程以串联形式而存在的思想。扩散控制燃烧和化学动力学控制燃烧是关键概念，应能清晰地理解。对于扩散控制燃烧，提出了碳-焦颗粒燃烧时间的估算方法。要好好体会固体和液滴燃烧之间的相似和不同之处。最后，非常简短地讨论了一下煤和其他固体的燃烧。第十四章第十四章 固体的燃烧固体的燃烧14.6 小结.介绍了发生在固体表面上的非均相化学反应的概念，介绍了这些反应45
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