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生物质锅炉固定碳燃料中氧化还原反应是如何进行的?

生物质锅炉固定碳燃料中氧化还原反应是如何进行的?约翰节能生物质锅炉然料固定碳燃烧阶段中剩余的固定碳在挥发分点燃前期被包围着,氧气不触碰碳的表面,待一段时间后,挥发分燃烧即将终结时,如果氧气触碰到炙热的碳,就可发生燃烧反应。

生物质锅炉然料固定碳燃烧阶段的氧化还原反应。碳的燃烧,基础理论上可按以下两种反应进行,即

C+O2=CO2, ΔH=-408.177kJ/mol                (3-10)

2C+O2=2CO, ΔH=-246.034kJ/mol               3-11)

约翰节能3D生物质锅炉图横侧面

事实上,碳和氧不是依照式上式原理进行放热反应的,上面两个公式,只是表示整个放热反应的原材料平衡和热平衡罢了。其实,在高溫下,当氧与炙热碳表面触碰时,一氧化碳与二氧化碳会同时产生,大部分按式(3-12)与式(3-13)反应,即

4C+3O2=2C02+2CO2+2CO                       (3-12)

3C+2O2=2CO+CO2                                             (3-13)

这两个反应是碳与氧燃烧过程的首次反应,碳与氧先转化为中间碳氧络合物(C304),再转变成二氧化碳、一氧化碳,即

络合: 3C+2O2=C304                                      3-14)

离解: C3O4+C+02=2CO+2C02                 (3-15)

燃烧反应是由氧被吸咐到固体碳表面、络合、在氧原子的碰撞下离解等诸阶段串接而成的。

温度略小于1300℃时,吸咐阶段速度常数很大,此步骤可忽略不计。因此表面上的氧耗费速度(即燃烧速度)为络合和离解速度所控制,当表面上的氧浓度Cb很小时,为一级反应,反应速度取决于频率不高的氧分子碰撞而引起的离解的速度;当表面上的氧浓度Cb很大时(如纯氧中点燃),为零级反应,反应速度在于较慢的络合速度。

温度大于1400℃时,碳氧络合物(C304)在氧原子碰撞前,自热分解,这种热分解是零级反应,反应式为

C3O4=2CO+CO2                                 3-16)

这时吸咐最艰难,且是一个与表面氧浓度成正比的一级反应,即碳与氧的反应原理是由化学吸咐所引起的。随着温度T上升,吸咐速度变快。

约翰节能生物质锅炉然料固定碳燃烧阶段的氧化反应,碳的燃烧所产生的一氧化碳量的多少,由温度的高低和空气需求量多少决定,900-1200℃时主要按式(3-12)进行反应,在1450℃以上时,则主要按式(3-13)反应。

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