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VOCs热力燃烧的“三T”条件

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学社贴贴学历认证 发表于 2019-9-13 10:39 | 显示全部楼层 打印 上一主题 下一主题
“三T”条件指的是反应温度(Reaction Temperature)、驻留时间(Residential Time)、湍流混合(Turbulence Mix)。掌握“三T”条件对于热力燃烧的过程是至关重要的。
! e, r6 o6 p* g5 V! c9 R& L) m3 w+ @+ {* M8 K( M8 t5 g8 S( o# ?- z2tech.cn
1. 反应温度对热力燃烧的影响) f# v# G+ E/ [( J5 o/ a  s# @* u3 O2tech.cn
8 p. H' w7 S7 u9 ]* a) q2tech.cn
这里所指的反应温度并不是反应可以进行的温度,而是反应速度可达到要求时的温度。换句话讲,就是在一定的区域内,可燃组分的销毁达到设计要求所需要的温度。这就要求反应的速度足够快。提高温度,反应就会加速。例如,一个充分混合的系统在982.2℃时也许能在0.3s内完成某一反应过程,而在704.4℃时,则可能要3s时间才能完成同一反应。& i4 r$ \  T) l4 x9 x2 c7 r' ]+ E2tech.cn

( l7 T0 m- b8 m5 m7 K9 P2. 驻留时间对热力燃烧的影响
  E: d% T4 ^, ~- R! ?4 \& r
1 `; Y# v8 n, K) o任何化学反应(燃烧也是一种化学反应)都要经历一定的时间,可燃组分的销毁也是一样。尽管反应绝不会达到100%的完全程度,但如果反应时间充分,那么不完全反应程度是微不足道的。  E1 U& g* ?* t2tech.cn
) {1 y# A: D/ [7 r& j& C5 \2tech.cn
这个时间是指反应物以某种形式进行混合后在一定温度下所维持的时间。就燃烧反应时间而言,其变化范围在小于1/10s至几秒之间,因反应温度和反应物混合程度而异。从下图中可以看出,当反应温度为648.9℃时,驻留时间为0.001s,销毁率为10%;驻留时间0.1s时,销毁率一下子上升到88%。由此可见,驻留时间对热力燃烧的效果影响很大。! s1 {0 [! w8 m% P" a1 E5 M' J$ [! e7 Q" L2tech.cn

% I  j( O0 K( s. o% ?+ R# R 环境学社1.jpg 3 k5 Y/ W9 h0 m. C+ j# m6 ^5 }6 V2tech.cn

9 J* H2 F  K2 Q7 D' V3. 湍流混合对于热力燃烧的影响: \/ Y4 S; ?( y3 W' F3 L0 l6 q2tech.cn

  F0 b0 ?! E! h任何一种化学反应,反应能够发生的前提条件是反应的分子间首先要发生碰撞。不能发生碰撞的分子之间自然不会发生反应。湍流混合的目的,实际上就是要增大可燃组分的分子与氧分子或自由基的碰撞机会,使其处于分子接触的水平,以保证所要求的销毁率。否则,即使有足够的反应温度和驻留时间,但由于没有足够的碰撞机会,照样不会达到预期的销毁率。这一点,从反应速率常数与分子碰撞系数的关系式中也可以看出:
; ?( h2 R  @' k+ e! E' p; r& l) \% ]$ w& A* c7 w2tech.cn
1/ K反=1/ K碰+1/ K质9 M( A* O, y* d  m  m: N2tech.cn
( p0 i- |- _/ J  ~8 v1 h5 Y8 A2tech.cn
式中  K反——反应速度常数;
* ~: c, V8 Y" F7 t, ]+ v6 O/ h          K碰——分子碰撞系数;
9 {6 ^- a# r6 Z          K质——传质系数。1 F& O/ w+ V) R: Q2tech.cn
# T+ D+ Y  B$ o* |; n  ]2tech.cn
当K碰增加时,K反也会增加,从而使得反应速率增加。
# I% ^3 V% u: }/ c# ~6 ?: y: \% i: V9 I9 D+ Z/ r2tech.cn
“三T”条件之间是具有内在联系的,改变其中的任何一个条件,其他两项都可以得到相应的改变。如提高反应温度,使得反应速度加快,就可以适当地降低驻留时间和湍流强度。然而,在这“三T”条件中,延长驻留时间会使设备体积增大;提高反应温度会使辅助燃料的消耗增加。因此,最经济的方法就是改善湍流混合情况,以增大分子接触的机会。这就需要在设计燃烧室的时候充分注意其内部的结构。9 c6 O) m* J9 i& i2tech.cn
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