直接燃烧与化学链燃烧的区别

以甲烷为例，观察直接燃烧与化学链燃烧的差异。

CH4直接燃烧反应［见图5-2（a）］方程式：

CH4化学链燃烧反应［见图5-2（b）］方程式：

图5-2　CH4燃烧反应与化学链燃烧反应的示意图

（a）CH4燃烧过程　（b）化学链燃烧过程

图5-3为CH4燃烧及化学链燃烧品位与㶲损失的比较。横坐标ΔH为反应热的绝对值，纵坐标A为能的品位。图中曲线表示化学能的品位，直线表示热的品位，阴影面积表示㶲损失。(www.xing528.com)

从化学能品位来看，当燃烧温度相同，也就是热㶲品位ηc1（ηc1=1-298.15/1 473=0.798）相等时，CH4直接燃烧化学能品位Ach1≈1，化学链燃烧化学能品位Ach3≈0.91，可见Ach3与热㶲品位ηc1之差小于Ach1与热㶲品位ηc1之差。这表明化学能得到梯级利用。

由图5-3可见，在化学链燃烧中CH4还原NiO反应的化学能平均品位Ach2≈0.39，热源的热㶲品位ηc2=0.629；从燃烧㶲损失看，CH4直接燃烧的㶲损失为162.8 kJ/mol，用“efpm”阴影面积表示。化学链燃烧总的㶲损失为139.2 kJ/mol，其表示面积为“abdc”与“ghnm”之和，比CH4直接燃烧㶲损失降低14.5%。

化学链燃烧中利用吸热还原反应将中低温热源的品位提升到燃烧反应温度下的热㶲品位，以增加系统的做功能力。其增加的做功能力为ΔW=Δ|H2|（ηc1-ηc2）。在图5-3温度下用面积“smba”表示，ΔW增加23.9 kJ/mol。

图5-3　CH4燃烧及化学链燃烧品位与㶲损失