燃氣工程-第9章--燃氣燃燒應用裝置

1、第九章第九章 燃氣燃燒應用裝置燃氣燃燒應用裝置 第九章第九章 燃氣燃燒應用裝置燃氣燃燒應用裝置 用來實現(xiàn)燃燒過程的裝置，統(tǒng)稱為燃燒裝用來實現(xiàn)燃燒過程的裝置，統(tǒng)稱為燃燒裝置。對于燃氣而言，它的燃燒裝置主要是置。對于燃氣而言，它的燃燒裝置主要是指燃氣燃燒器，在工業(yè)上又常稱為燃氣燒指燃氣燃燒器，在工業(yè)上又常稱為燃氣燒嘴。嘴。 燃氣燃燒器的類型很多，通常按其燃燒方燃氣燃燒器的類型很多，通常按其燃燒方式的不同分為三類，即：擴散式燃燒器、式的不同分為三類，即：擴散式燃燒器、(部分預混部分預混)大氣式燃燒器和完全預混式燃燒大氣式燃燒器和完全預混式燃燒器。器。第一節(jié)第一節(jié) 擴散式燃燒器擴散式燃燒器 按照擴散式

2、燃燒方法設計的燃燒器稱為擴按照擴散式燃燒方法設計的燃燒器稱為擴散式燃燒器：擴散式燃燒器的一次空氣系散式燃燒器：擴散式燃燒器的一次空氣系數(shù)數(shù)ao，燃燒所需要的空氣全部在燃燒過，燃燒所需要的空氣全部在燃燒過程中供給。程中供給。 根據(jù)空氣供給方式的不同，擴散式燃燒器根據(jù)空氣供給方式的不同，擴散式燃燒器又可分為自然引風式和強制鼓風式兩種。又可分為自然引風式和強制鼓風式兩種。 第一節(jié)第一節(jié) 擴散式燃燒器擴散式燃燒器 一、自然引風擴散式燃燒器一、自然引風擴散式燃燒器 二、鼓風擴散式燃燒器二、鼓風擴散式燃燒器 一、自然引風擴散式燃燒器一、自然引風擴散式燃燒器 (一一)自然引風擴散式燃燒器的構造及工作原理自然

3、引風擴散式燃燒器的構造及工作原理 最簡單的擴散式燃燒器是在一根鋼管上鉆最簡單的擴散式燃燒器是在一根鋼管上鉆一排火孔而制成的一排火孔而制成的(如圖如圖9-1所示所示)。燃氣在。燃氣在一定壓力下進入管內(nèi)，經(jīng)火孔逸出后從周一定壓力下進入管內(nèi)，經(jīng)火孔逸出后從周圍空氣中獲得氧氣而燃燒，形成擴散火焰。圍空氣中獲得氧氣而燃燒，形成擴散火焰。 一、自然引風擴散式燃燒器一、自然引風擴散式燃燒器 (二二)自然引風擴散式燃燒器的特點及自然引風擴散式燃燒器的特點及應用范圍應用范圍 自然引風擴散式燃燒器結構簡單，制造方自然引風擴散式燃燒器結構簡單，制造方便、具有燃燒穩(wěn)定、不會回火且點火容易便、具有燃燒穩(wěn)定、不會回火且點

4、火容易調節(jié)方便等優(yōu)點。另外，還可利用低壓燃調節(jié)方便等優(yōu)點。另外，還可利用低壓燃氣，并且不需要鼓風，無動力消耗。氣，并且不需要鼓風，無動力消耗。 (二二)自然引風擴散式燃燒器的特點及自然引風擴散式燃燒器的特點及應用范圍應用范圍 但是，該種燃燒器燃燒熱強度低，火焰長，但是，該種燃燒器燃燒熱強度低，火焰長，需要較大的燃燒室。容易出現(xiàn)不完全燃燒需要較大的燃燒室。容易出現(xiàn)不完全燃燒現(xiàn)象，甚至冒黑煙。為使燃燒完全，必須現(xiàn)象，甚至冒黑煙。為使燃燒完全，必須供給較多的過?？諝狻Ｓ捎谶^?？諝庀禂?shù)供給較多的過剩空氣。由于過剩空氣系數(shù)較大，燃燒溫度低，排煙熱損失大。較大，燃燒溫度低，排煙熱損失大。(二二)自然引風擴

5、散式燃燒器的特點及自然引風擴散式燃燒器的特點及應用范圍應用范圍 擴散式燃燒根據(jù)燃氣流動狀態(tài)分為層流擴擴散式燃燒根據(jù)燃氣流動狀態(tài)分為層流擴散燃燒和紊流擴散燃燒兩種。其中層流擴散燃燒和紊流擴散燃燒兩種。其中層流擴散式燃燒器一般不適用于天然氣和液化石散式燃燒器一般不適用于天然氣和液化石油氣。因為這兩種燃氣燃燒速度慢，容易油氣。因為這兩種燃氣燃燒速度慢，容易產(chǎn)生不完全燃燒和煙炱。產(chǎn)生不完全燃燒和煙炱。 (三三)自然引風擴散式燃燒器的設計計自然引風擴散式燃燒器的設計計算算 自然引風式擴散燃燒器的形式雖然很多，自然引風式擴散燃燒器的形式雖然很多，但其設計計算大同小異，均是以動量定理、但其設計計算大同小異，

6、均是以動量定理、連續(xù)性方程及火焰的穩(wěn)定性為基礎，目的連續(xù)性方程及火焰的穩(wěn)定性為基礎，目的是確定火孔直徑、數(shù)目、間距及燃燒器前是確定火孔直徑、數(shù)目、間距及燃燒器前燃氣所需要的壓力。燃氣所需要的壓力。 二、鼓風擴散式燃燒器二、鼓風擴散式燃燒器 (一一)鼓風擴散式燃燒器的構造及工作原理鼓風擴散式燃燒器的構造及工作原理 在鼓風式燃燒器中燃氣燃燒所需要的全部在鼓風式燃燒器中燃氣燃燒所需要的全部空氣均由鼓風機一次供給空氣并不實現(xiàn)預空氣均由鼓風機一次供給空氣并不實現(xiàn)預混，因此燃燒過程不屬于預混燃燒，而為混，因此燃燒過程不屬于預混燃燒，而為擴散燃燒。擴散燃燒。 (一一)鼓風擴散式燃燒器的構造及工作鼓風擴散式燃

7、燒器的構造及工作原理原理 鼓風式燃燒器的燃燒強度與火焰長度均由鼓風式燃燒器的燃燒強度與火焰長度均由燃氣與空氣的混合速度決定。為了強化燃燃氣與空氣的混合速度決定。為了強化燃燒過程和縮短火焰長度，常采用各種措施燒過程和縮短火焰長度，常采用各種措施來加速燃氣與空氣的混合，例如，將燃氣來加速燃氣與空氣的混合，例如，將燃氣分成很多細小流束射入空氣流中或采用空分成很多細小流束射入空氣流中或采用空氣旋流等。根據(jù)強化混合過程所采取的措氣旋流等。根據(jù)強化混合過程所采取的措施及工藝對火焰的要求，鼓風式燃燒器可施及工藝對火焰的要求，鼓風式燃燒器可以做成套管式、旋流式、平流式等各種式以做成套管式、旋流式、平流式等各種

8、式樣。樣。 (二二)鼓風擴散式燃燒器的特點及應用鼓風擴散式燃燒器的特點及應用范圍范圍 與自然引風擴散式燃燒器相比，鼓風式燃與自然引風擴散式燃燒器相比，鼓風式燃燒器燃燒熱強度大，火焰長短可調節(jié)。與燒器燃燒熱強度大，火焰長短可調節(jié)。與熱負荷相同的引射式燃燒器相比，其結構熱負荷相同的引射式燃燒器相比，其結構緊湊，體形輕巧，占地面積小。特別是當緊湊，體形輕巧，占地面積小。特別是當熱負荷較大時，此優(yōu)點更為突出。熱負荷較大時，此優(yōu)點更為突出。(二二)鼓風擴散式燃燒器的特點及應用鼓風擴散式燃燒器的特點及應用范圍范圍 另外，鼓風式燃燒器要求燃氣壓力低，熱另外，鼓風式燃燒器要求燃氣壓力低，熱負荷調節(jié)范圍大，能適

9、應正壓爐膛，容易負荷調節(jié)范圍大，能適應正壓爐膛，容易實現(xiàn)粉煤實現(xiàn)粉煤燃氣或油燃氣或油燃氣聯(lián)合燃燒。還燃氣聯(lián)合燃燒。還可以采用預熱空氣或燃氣，預熱溫度甚至可以采用預熱空氣或燃氣，預熱溫度甚至可接近燃氣著火溫度，因此可以極大地提可接近燃氣著火溫度，因此可以極大地提高燃燒溫度，這對高溫工業(yè)爐來說是非常高燃燒溫度，這對高溫工業(yè)爐來說是非常必要的。必要的。(二二)鼓風擴散式燃燒器的特點及應用鼓風擴散式燃燒器的特點及應用范圍范圍 鼓風式燃燒器需要鼓風，耗費電能。燃燒鼓風式燃燒器需要鼓風，耗費電能。燃燒室容積熱強度通常比完全預混燃燒器小，室容積熱強度通常比完全預混燃燒器小，火焰較長，因此需要較大的燃燒室容積

10、?；鹧孑^長，因此需要較大的燃燒室容積。 另外，鼓風式燃燒器本身不具備燃氣與空另外，鼓風式燃燒器本身不具備燃氣與空氣成比例變化的自動調節(jié)特性，需配置自氣成比例變化的自動調節(jié)特性，需配置自動比例調節(jié)裝置。動比例調節(jié)裝置。 鼓風式燃燒器主要用于各種工業(yè)爐及鍋爐鼓風式燃燒器主要用于各種工業(yè)爐及鍋爐中。中。 (三三)鼓風擴散式燃燒器的設計計算鼓風擴散式燃燒器的設計計算 鼓風式燃燒器的種類很多，其計算方法也鼓風式燃燒器的種類很多，其計算方法也略有差異。但是，設計任何一種鼓風式燃略有差異。但是，設計任何一種鼓風式燃燒器都必須充分考慮到，要使空氣、燃氣燒器都必須充分考慮到，要使空氣、燃氣兩股氣流在有限的空間內(nèi)

11、充分混合。兩股氣流在有限的空間內(nèi)充分混合。 第二節(jié)第二節(jié) 大氣式燃燒器大氣式燃燒器 按照部分預混燃燒方法設計的燃燒器稱為按照部分預混燃燒方法設計的燃燒器稱為大氣式燃燒器，其一次空氣系數(shù)大氣式燃燒器，其一次空氣系數(shù)0a1)，并使燃氣與空氣充分混合，再經(jīng)燃燒器火并使燃氣與空氣充分混合，再經(jīng)燃燒器火孔噴出進行燃燒。孔噴出進行燃燒。第三節(jié)第三節(jié) 完全預混式燃燒器完全預混式燃燒器 由于預先混合均勻，所以完全預混式燃燒由于預先混合均勻，所以完全預混式燃燒能在較小的過剩空氣系數(shù)下能在較小的過?？諝庀禂?shù)下(通常通常a=1.05-1.10)實現(xiàn)完全燃燒，因此燃燒溫度可以很實現(xiàn)完全燃燒，因此燃燒溫度可以很高。高。

12、 一、完全預混式燃燒器的構造及工一、完全預混式燃燒器的構造及工作原理作原理 完全預混式燃燒器由混合裝置及頭部兩部完全預混式燃燒器由混合裝置及頭部兩部分組成。根據(jù)燃燒器頭部結構的不同，完分組成。根據(jù)燃燒器頭部結構的不同，完全預混式燃燒器可為分三種：全預混式燃燒器可為分三種：有火道頭有火道頭部結構；部結構；無火道頭部結構；無火道頭部結構；用金屬網(wǎng)用金屬網(wǎng)或陶瓷板穩(wěn)焰器做成的頭部結構?；蛱沾砂宸€(wěn)焰器做成的頭部結構。 一、完全預混式燃燒器的構造及工一、完全預混式燃燒器的構造及工作原理作原理 完全預混式燃燒火焰?zhèn)鞑ニ俣群芸?，火焰完全預混式燃燒火焰?zhèn)鞑ニ俣群芸欤鹧娣€(wěn)定性較差，很容易發(fā)生回火。穩(wěn)定性較差，

13、很容易發(fā)生回火。 為了防止回火，必須盡可能使氣流的速度為了防止回火，必須盡可能使氣流的速度場均勻以保證在最低負荷下各點的氣流場均勻以保證在最低負荷下各點的氣流速度都大于火焰?zhèn)鞑ニ俣取Ｋ俣榷即笥诨鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣?。一、完全預混式燃燒器的構造及工一、完全預混式燃燒器的構造及工作原理作原理 采用小火孔增大火孔壁對火焰的散熱，從采用小火孔增大火孔壁對火焰的散熱，從而降低火焰?zhèn)鞑ニ俣龋欠乐够鼗鸢l(fā)生的而降低火焰?zhèn)鞑ニ俣?，是防止回火發(fā)生的有效措施。小火孔燃燒器在熱負荷不是很有效措施。小火孔燃燒器在熱負荷不是很大的民用燃具上有著廣泛的應用。大的民用燃具上有著廣泛的應用。 在工業(yè)上用水冷卻的方式來加強對火焰的在工業(yè)

14、上用水冷卻的方式來加強對火焰的散熱。散熱。一、完全預混式燃燒器的構造及工一、完全預混式燃燒器的構造及工作原理作原理 完全預混式燃燒，由于在燃燒前預混了大完全預混式燃燒，由于在燃燒前預混了大量空氣，使預混氣流出口速度大大提高。量空氣，使預混氣流出口速度大大提高。當負荷較大時，也有出現(xiàn)脫火的可能。工當負荷較大時，也有出現(xiàn)脫火的可能。工業(yè)上的完全預混式燃燒器，常常用一個緊業(yè)上的完全預混式燃燒器，常常用一個緊接著的火道來穩(wěn)焰。接著的火道來穩(wěn)焰。一、完全預混式燃燒器的構造及工一、完全預混式燃燒器的構造及工作原理作原理 混合均勻的燃氣混合均勻的燃氣空氣混合物經(jīng)火孔進入空氣混合物經(jīng)火孔進入火道時，由于流通截

15、面突然擴大，在火道火道時，由于流通截面突然擴大，在火道入口處形成了高溫煙氣回流區(qū)?；亓鳠煔馊肟谔幮纬闪烁邷責煔饣亓鲄^(qū)?；亓鳠煔獠粌H將混合物加熱，同時也是一個穩(wěn)定的不僅將混合物加熱，同時也是一個穩(wěn)定的點火源。點火源。 火道由耐火材料做成，近似于一個絕熱的火道由耐火材料做成，近似于一個絕熱的燃燒室，可燃氣體在此燃燒可以達到很高燃燒室，可燃氣體在此燃燒可以達到很高的燃燒溫度。高溫回流煙氣和赤熱的火道的燃燒溫度。高溫回流煙氣和赤熱的火道壁面都起到了很好的穩(wěn)焰作用。壁面都起到了很好的穩(wěn)焰作用。 二、完全預混式燃燒器的特點及應二、完全預混式燃燒器的特點及應用范圍用范圍 完全預混式燃燒器火焰短、燃燒熱強度大

16、，完全預混式燃燒器火焰短、燃燒熱強度大，因而可縮小燃燒室體積；燃燒溫度高，容因而可縮小燃燒室體積；燃燒溫度高，容易滿足高溫工藝要求。易滿足高溫工藝要求。 過剩空氣少過?？諝馍?a=1.051.10)，用于工業(yè)爐直接，用于工業(yè)爐直接加熱工件，不會引起工件過分氧化。加熱工件，不會引起工件過分氧化。二、完全預混式燃燒器的特點及應二、完全預混式燃燒器的特點及應用范圍用范圍 設有火道，容易燃燒低熱值燃氣。完全預設有火道，容易燃燒低熱值燃氣。完全預混式燃燒器燃燒完全，節(jié)約能源?；焓饺紵魅紵耆?jié)約能源。 另外，可以采用引射器引射空氣，不需鼓另外，可以采用引射器引射空氣，不需鼓風，節(jié)省動力。風，節(jié)省動力。二、完全預混式燃燒器的特點及應二、完全預混式燃燒器的特點及應用范圍用范圍 完全預混式燃燒器火焰穩(wěn)定性差，尤其是完全預混式燃燒器火焰穩(wěn)定性差，尤其是發(fā)生回火的可能性大，因此調節(jié)范圍較小。發(fā)生回火的可能性大，因此調節(jié)范圍較小。 為保證燃燒穩(wěn)定，要求燃氣熱值及密度要為保證燃燒穩(wěn)定，要求燃氣熱值及密度要穩(wěn)定。為防止回火，頭部結構比較復雜和穩(wěn)定。為防止回火，頭部結構比較復雜和笨重。笨重。二、完全預混式燃燒器的特點及應二、