《燃气燃烧器理论教材》由会员分享，可在线阅读，更多相关《燃气燃烧器理论教材（92页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1第2章燃烧器n2.1燃烧器技术要求及分类n2.2扩散式燃烧器n2.3大气式燃烧器n2.4完全预混式燃烧器n2.5新型燃烧器n2.6点火装置与燃具安全保护装置22.1燃烧器技术要求及分类n燃烧器：用来实现燃烧过程的装置的统称。n基本用途：合理组织燃烧过程，以保证燃烧室的热工工作符合工艺、技术和经济的要求。n技术要求n满足加热所需热量或燃烧温度具有一定热负荷；n具一定火焰特性（着火浓度、温度，燃烧速度），火焰稳定n燃烧效率高燃烧完全n燃烧器配备必要的自动调节、自动安全装置自控n烟气毒素少安全、环保n结构紧凑、安全可靠、成本低。燃烧好方便安全环保省地省钱3n分类n按一次空气分：扩散式、大气式、完全
2、预混式n按空气供给方法分：引射式、鼓风式、自然引风式n按燃气压力分：低压、高（中）压n按火焰形状分：直焰、平焰、可调焰n按火道处烟气出口速度分：低速（50ms）、高速（200300ms）、42.2扩散式燃烧器n定义：按照扩散式燃烧方法设计的燃烧器n分类：燃烧所需空气供给的动力n自然引风式：依靠自然抽力、靠扩散作用供给空气，多用于民用扩散式燃烧器。n强制鼓风式：依靠鼓风机供给空气，多用于工业鼓风式燃烧器52.2.1自然引风扩散式燃烧器n工作原理n燃气在一定压力下进入管内，经火孔逸出后从周围空气中获得氧气而燃烧，形成扩散火焰。n结构形式：6n特点：n结构简单，制造方便n燃烧稳定、不会回火；点火容易
3、、调节方便n可利用低压燃气（200400Pa或更低），且不需鼓风，无动力消耗。n燃烧热强度低，火焰长、需较大燃烧室。n为使燃烧完全，必须供给较多的过剩空气（=1.21.6）；燃烧温度低，排烟热损失大。7n应用范围n适于：温度要求均匀、且不高，火焰稳定的场合。n如：小型采暖锅炉的点火器、临时性加热设备。n分类n燃气流动状态分：层流和紊流扩散燃烧器n层流扩散式燃烧器：般不适用于天然气和液化石油气燃气燃烧速度慢，易产生不完全燃烧和煤烟。n设计计算n目的：定火孔直径、数目、间距；燃烧器前所需燃气压力n基础：动量定理、连续性方程、火焰稳定性82.2.2鼓风扩散式燃烧器n工作原理n燃气燃烧所需全部空气均由
4、鼓风机一次供给，但燃烧前燃气与空气并不顶混燃烧过程属扩散燃烧。n结构形式n选择原因：为了强化燃烧过程和缩短火焰长度，常采用各种措施来加速燃气与空气的混合。n具体形式：套管式、旋流式、平流式等。9n套管式燃烧器n结构：由大管和小管相套而成。n工作原理：燃气和空气在火道或燃烧室内边混合边燃烧n特点：n结构简单，工作稳定（不会回火）；n燃气和空气属同心平行气流混合差、火焰长。10n导流叶片旋流燃烧器11n蜗壳式旋流燃烧器调风板导流叶片1213n特点n与自然引风式比：燃烧热强度大，火焰长短可调节。n与热负荷相同的引射式燃烧器比：结构紧凑，体形轻巧，占地面积小。n与完全预混式燃烧器比：燃烧室容积热强度小
5、，火焰较长需较大的燃烧室容积。n要求燃气压力低，热负荷调节范围大，能适应正压炉膛，容易实现粉煤-燃气或油-燃气联合燃烧。n可预热空气或燃气，预热温度可接近燃气着火温度极大地提高燃烧温度。n需鼓风耗电。n需配自动比例（空气-燃气比例）调节装置。14n适用n各种工业炉及锅炉中n设计计算n要求：空气、燃气两股气流在有限空间内充分混合。n包括：空气系统、燃气系统的计算。152.3大气式燃烧器n定义：按照部分预混燃烧方法设计的燃烧器。n结构调风板16n分类：（据燃气压力分）n低压引射式多用于民用燃具n高(中)压引射式多用于工业装置实际应用：一次空气系数=0.450.75；过量空气系数=1.31.8n工作
6、原理：燃气在一定压力下，以一定速度从喷嘴喷出，依靠燃气动能产生的引射作用从一次空气口吸入一次空气，在引射器内燃气与一次空气混合，经头部火孔流出而燃烧。17n喷嘴n作用：输送一定量的燃气，并将燃气的压力转换成动能，引射一定量的空气。n结构形式18n分类:n固定喷嘴:结构简单、阻力较小，引射空气性能较好，但出口截面积不能调节只能适应一种燃气。如果燃气性质改变，就需要更换喷嘴。n可调喷嘴:结构复杂，阻力较大，引射空气的性能较差，但能适应燃气性质的变化。19n喷嘴孔径与燃具热负荷的关系202122n调风装置n作用：保证燃烧器正常工作，获得预定的火焰特性运行时需经常调节一次空气量。n装置分类n在一次空气
7、吸入口外面安装调风板通过转动调风板来改变一次空气吸入口的有效流通截面，从而调节一次空气的吸入量广泛应用。n在引射器混合管内安装调节螺丝或弯曲钢条借助螺丝或钢条的上下运动来改变燃气射流的能量损失，从而调节一次空气吸入量。2324n引射器n结构：n工作原理燃气在一定压力下以一定流速从喷嘴1喷出，进入吸气收缩管2，燃气靠自身动量传递来吸入一次空气；在混合管3内和一次空气的流速、成分充分混合均匀，然后，经扩压管4进一步匀速后，经燃烧器头部火孔流出燃烧。25n作用：以高能量的气体引射低能量的气体，并使两者混合均匀。在引射器末端形成所需剩余压力，保证燃烧器稳定工作。克服气流在燃烧器头部的阻力损失混合物在火
8、孔出口获得必要的速度输送一定的燃气量，以保证燃烧器所需的热负荷。26n形式1型最佳，能量损失最小，但引射器最长。2型和3型阻力较大、但长度较短。当喷嘴前燃气压力较高，允许有较大能量损失时，可采用。1型2型3型27n头部n形式28n作用将燃气空气混合物均匀地分布到各火孔上，并运行稳定、燃烧完全。要求头部各点混合气体的压力相等；要求二次空气能均匀地畅通到每个火孔上；头部容积不宜过大，否则灭火噪声很大。n分类根据用途分多火孔头部（民用燃具）火孔形状影响燃烧状况。单火孔头部（工业燃具）火力集中、火孔热强度高。29多火孔大气式燃烧器30单火孔大气式燃烧器火道稳焰孔二次空气当热负荷较大时，多火孔燃烧器头部
9、比较笨重单火孔头部。31n特点n与扩散式燃烧器比：火焰短、火力强、燃烧温度高、稳定性较差n与全预混燃烧器比：热负荷调节范围宽、适应性强n可燃烧各种燃气和低压燃气，燃烧较完全、效率较高。n引射式燃烧器：具有自动调节特性，调节方便；不需送风设备，节省动力n不适应正压炉膛。32n应用范围n多火孔大气式燃烧器广泛应用在家庭及公用事业中的燃气用具n单火孔大气式燃烧器广泛应用在中小型锅炉及某些工业炉中。332.4完全预混式燃烧器n定义n按照完全预混燃烧方法设计的燃烧器。n工作原理n使燃气与空气充分预先混合，再经燃烧器火孔喷出进行燃烧。34n结构n混合装置n头部n分类据燃烧器头部结构分：n有火道头部结构：（
10、头部冷却防回火；火道防脱火）n无火道头部结构；n用金属网或陶瓷板稳焰器做成的头部结构。头部35n特点n火焰短、燃烧热强度大、燃烧温度高可缩小燃烧室体积、易满足高温工艺要求n过剩空气少不会引起直接加热工件的过分氧化n易燃烧低热值的燃气n燃烧完全，节约能源。n可用引射器引射空气不需鼓风、节省动力n火焰稳定性差调节范围较小。n保证燃烧稳定，要求燃气热值及密度要稳定。n为防止回火，头部结构比较复杂和笨重。n火孔出口流量明显增大噪声大。36n防止回火措施n措施：圆锥形喷口尽可能使喷口气流速度均匀，以保证在最低负荷下各点的气流速度都大于火焰传播速度。小火孔增大火孔壁对火焰的散热，以降低火焰传播速度；广泛适
11、用于热负荷不大的民用燃具上。冷却燃烧器头部加强对火焰的散热，以降低火焰传播速度；适用于热强度很大的工业燃烧器。37小火孔防回火38n防脱火措施n工业上常用一个紧接着的火道来稳焰。39撞击式防脱火40n应用范围n主要应用于热强度大或高温工艺的工业加热装置上。n设计计算n头部计算n引射器的计算412.5新型燃烧器n平焰燃烧器n高速燃烧器n浸没燃烧器n燃气辐射管n脉冲燃烧器n富氧燃烧器n低NOx燃烧器n蓄热式高温空气燃烧器421、平焰燃烧器n火焰：是圆盘形的薄层火焰，它紧贴炉墙或炉顶向四周均匀伸展。n结构：由引射器、头部、烧嘴（火孔）三部分组成。n工作原理：燃气经喷嘴吸入一次空气，混合后经头部条形火
12、孔流出。二次空气依靠炉内负压吸入，在火孔出口处与燃气混合物相遇，二者边混合边进入烧嘴砖沟槽内进行燃烧，形成平展火焰。4344双旋平焰燃烧器n特点n加热均匀，防止局部过热因火焰中心为一回流区，有稳焰、搅拌作用。n火焰中心是回流区强化燃烧、需过量空气少降低烟气中NOx含量。n炉子升温（对流、辐射传热加剧）、并且离受热件近物料加热快，省燃气。n炉内压力均匀（炉壁四周为正压区）防冷风吸入。n制造、安装要求高，布置方位受限，热负荷不能太大。452、高速燃烧器n工作原理n以对流传热为基础。n燃气和空气在燃烧室内进行强烈混合、燃烧，完全燃烧的高温烟气以200300ms的高流速直接吹向物料表面，高速气流破坏物
13、料表面的气体边界层，与物料进行强烈的对流换热。n结构n相当于一个鼓风式燃烧器n出口增设一个带烟气喷嘴的燃烧室(火道)。46n特点n炉体小、热强度大、加热快、热惯性小。n负荷调节范围大1：50n可高温预热空气低热值燃气可获高温n炉内可调气氛（氧化、还原或中性）。n需较高燃气和空气压力耗能多n燃烧室内要求耐高温、耐磨损材料n噪声大需采取消声措施。n应用范围n热处理炉、玻陶制品窑炉、金属熔化炉等高温工业炉。473、浸没燃烧器n工作原理将燃气与空气预先充分混合，送入燃烧室进行完全燃烧，燃烧产生的高温烟气直接喷入液体中，从而加热液体的方法。属完全预混式燃烧、直接接触传热。n结构燃烧装置、水槽、排烟装置三
14、部分4849n特点n气、液直接接触不存在传热面上的结晶、结垢、腐蚀等问题；n高温烟气从液体中鼓泡后排出气、液剧烈混合强化传热。n排烟温度低热效率高、能耗少n设备简单、投资少。n应用范围n广泛用于液体加热、各种酸洗液的加热、再生和浓缩，废水净化，液体气化，清洗储罐和管道等。50n结构管体、烧嘴、烟气废热回收装置4、燃气辐射管5152n特点n气、液直接接触不存在传热面上的结晶、结垢、腐蚀等问题；n高温烟气从液体中鼓泡后排出气、液剧烈混合强化传热。n排烟温度低热效率高、能耗少n设备简单、投资少。n应用范围n广泛用于液体加热、各种酸洗液的加热、再生和浓缩，废水净化，液体气化，清洗储罐和管道等。53n工
15、作原理燃气经喷嘴进入内管，与从侧面进入的空气混合、完全燃烧，产生的高温烟气加热外管后预热空气，然后由排烟管排出。外管以辐射方式加热炉窑以及炉内待处理的工件等。54n特点n烟气不进炉内间接加热、炉内气氛易控制；n炉内温度分布可调调辐射管的配置；n据炉子类型、用途选合适的辐射管形式n便于废热回收热效率高。n应用范围n用于需控制炉内气氛的热处理炉。n要求炉内温度均匀的加热炉；n不跟废气、废水直接接触的热处理炉等n技术性能指标n热效率、辐射管表面温度、辐射管使用寿命。555、脉冲燃烧器n结构n燃料供应系统、空气供应系统、燃气阀、空气阀、燃烧室、尾管(共振管)、点火器、进出口消音器等组成56燃烧过程：燃
16、气空气温合物由前一周期残存的高温烟气加热、燃烧气体膨胀燃烧室内压力急剧上升。排气过程：燃烧室内压力升高燃气和空气阀关闭烟气从尾管排出排气终了，靠惯性燃烧室压力降至大气压力以下。吸气过程：燃烧室内形成负压燃气和空气阀打开燃气和空气被吸入燃烧室，同时部分烟气从排气管逆向流入燃烧室将燃气空气混合物点燃开始下一个循环，如此自动进行下去。循环周期的三个过程将燃气供应系统与燃烧室中的气流振荡分隔开57n工作原理n近似于内燃机的燃烧。n燃烧和热量的释放是周期性进行的n是一台靠自身动力驱动的共振器。n燃料类型n气体燃料、液体燃料、粉末状固体燃料。n燃气和空气通过阀门进入燃烧室；液体和固体燃料，可以直接喷入燃烧室，也可随空气进入燃烧室。58n特点n脉冲振动n燃气、空气混合均匀，燃烧加剧热效高n严重破坏了
