燃气燃烧器理论ppt课件.ppt

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1、第2章燃烧器 2 1燃烧器技术要求及分类2 2扩散式燃烧器2 3大气式燃烧器2 4完全预混式燃烧器2 5新型燃烧器2 6点火装置与燃具安全保护装置 1 2 1燃烧器技术要求及分类 燃烧器 用来实现燃烧过程的装置的统称 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 技术要求满足加热所需热量或燃烧温度 具有一定热负荷 具一定火焰特性 着火浓度 温度 燃烧速度 火焰稳定燃烧效率高 燃烧完全燃烧器配备必要的自动调节 自动安全装置 自控烟气毒素少 安全 环保结构紧凑 安全可靠 成本低 2 分类按一次空气分 扩散式 大气式 完全预混式按空气供给方法分 引射式 鼓风式 自然引

2、风式按燃气压力分 低压 高 中 压按火焰形状分 直焰 平焰 可调焰按火道处烟气出口速度分 低速 50m s 高速 200 300m s 3 2 2扩散式燃烧器 定义 按照扩散式燃烧方法设计的燃烧器分类 燃烧所需空气供给的动力自然引风式 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 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 4 2 2 1自然引风扩散式燃烧器 工作原理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 结构形式 5 特点 结构简单 制造方便燃烧稳定 不会回火 点火容易 调节方便可利用低压燃气 200 400Pa或更低 且不

3、需鼓风 无动力消耗 燃烧热强度低 火焰长 需较大燃烧室 为使燃烧完全 必须供给较多的过剩空气 1 2 1 6 燃烧温度低 排烟热损失大 6 应用范围适于 温度要求均匀 且不高 火焰稳定的场合 如 小型采暖锅炉的点火器 临时性加热设备 分类燃气流动状态分 层流和紊流扩散燃烧器层流扩散式燃烧器 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 设计计算目的 定火孔直径 数目 间距 燃烧器前所需燃气压力基础 动量定理 连续性方程 火焰稳定性 7 2 2 2鼓风扩散式燃烧器 工作原理燃气燃烧所需全部空气均由鼓风机一次供给 但燃烧前燃气与空气并不顶混 燃烧过程属扩散燃烧 结构形式选择

4、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 具体形式 套管式 旋流式 平流式等 8 套管式燃烧器结构 由大管和小管相套而成 工作原理 燃气和空气在火道或燃烧室内边混合边燃烧特点 结构简单 工作稳定 不会回火 燃气和空气属同心平行气流 混合差 火焰长 9 导流叶片旋流燃烧器 10 蜗壳式旋流燃烧器 11 12 特点与自然引风式比 燃烧热强度大 火焰长短可调节 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 与完全预混式燃烧器比 燃烧室容积热强度小 火焰较长 需较大的燃烧室容积 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

5、燃气联合燃烧 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 需鼓风 耗电 需配自动比例 空气 燃气比例 调节装置 13 适用各种工业炉及锅炉中设计计算要求 空气 燃气两股气流在有限空间内充分混合 包括 空气系统 燃气系统的计算 14 2 3大气式燃烧器 定义 按照部分预混燃烧方法设计的燃烧器 结构 15 分类 据燃气压力分 低压引射式 多用于民用燃具高 中 压引射式 多用于工业装置 实际应用 一次空气系数 0 45 0 75 过量空气系数 1 3 1 8 工作原理 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

6、次空气混合 经头部火孔流出而燃烧 16 喷嘴作用 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 结构形式 17 分类 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 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 18 喷嘴孔径与燃具热负荷的关系 19 20 21 调风装置作用 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 装置分类在一次空气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 在引射器混合

7、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 22 23 引射器结构 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 24 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 25 形式 1型 最佳 能量损失最小 但引射器最长

8、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 26 头部形式 27 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 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 28 多火孔大气式燃烧器 29 单火孔大气式燃烧器 当热负荷较大时 多火孔燃烧器头部比较笨重 单火孔头部 30 特点与扩散式燃烧器比 火焰短 火力强 燃烧温度高 稳定性较差与全预混燃烧器比 热负荷调节范围宽 适应性

9、强可燃烧各种燃气和低压燃气 燃烧较完全 效率较高 引射式燃烧器 具有自动调节特性 调节方便 不需送风设备 节省动力不适应正压炉膛 31 应用范围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 32 2 4完全预混式燃烧器 定义按照完全预混燃烧方法设计的燃烧器 工作原理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 33 结构混合装置头部分类据燃烧器头部结构分 有火道头部结构 头部冷却 防回火 火道 防脱火 无火道头部结构 用金属网或陶瓷板稳焰器做成的头部结构 34 特点火焰短 燃烧热强度大 燃烧温度高 可缩小燃烧室体积 易满

10、足高温工艺要求过剩空气少 不会引起直接加热工件的过分氧化易燃烧低热值的燃气燃烧完全 节约能源 可用引射器引射空气 不需鼓风 节省动力火焰稳定性差 调节范围较小 保证燃烧稳定 要求燃气热值及密度要稳定 为防止回火 头部结构比较复杂和笨重 火孔出口流量明显增大 噪声大 35 防止回火措施措施 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 36 小火孔 防回火 37 防脱火措施工业上 常用

11、一个紧接着的火道来稳焰 38 撞击式 防脱火 39 应用范围主要应用于热强度大或高温工艺的工业加热装置上 设计计算头部计算引射器的计算 40 2 5新型燃烧器 平焰燃烧器高速燃烧器浸没燃烧器燃气辐射管脉冲燃烧器富氧燃烧器低NOx燃烧器蓄热式高温空气燃烧器 41 1 平焰燃烧器 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 结构 由引射器 头部 烧嘴 火孔 三部分组成 工作原理 燃气经喷嘴吸入一次空气 混合后经头部条形火孔流出 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 42 43 双旋平焰燃烧器 特点加热均匀 防止局部

12、过热 因火焰中心为一回流区 有稳焰 搅拌作用 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 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 炉内压力均匀 炉壁四周为正压区 防冷风吸入 制造 安装要求高 布置方位受限 热负荷不能太大 44 2 高速燃烧器 工作原理以对流传热为基础 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200 300m s的高流速直接吹向物料表面 高速气流破坏物料表面的气体边界层 与物料进行强烈的对流换热 结构相当于一个鼓风式燃烧器出口增设一个带烟气喷嘴的燃烧室 火道 45 特点炉体小 热强度大 加热快 热惯性小 负荷调节

13、范围大 1 50可高温预热空气 低热值燃气可获高温炉内可调气氛 氧化 还原或中性 需较高燃气和空气压力 耗能多燃烧室内要求耐高温 耐磨损材料噪声大 需采取消声措施 应用范围热处理炉 玻陶制品窑炉 金属熔化炉等高温工业炉 46 3 浸没燃烧器 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 结构燃烧装置 水槽 排烟装置三部分 47 48 特点气 液直接接触 不存在传热面上的结晶 结垢 腐蚀等问题 高温烟气从液体中鼓泡后排出 气 液剧烈混合 强化传热 排烟温度低 热效率高 能耗少设备简单 投资少 应用范

14、围广泛用于液体加热 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 49 结构管体 烧嘴 烟气废热回收装置 4 燃气辐射管 50 51 特点气 液直接接触 不存在传热面上的结晶 结垢 腐蚀等问题 高温烟气从液体中鼓泡后排出 气 液剧烈混合 强化传热 排烟温度低 热效率高 能耗少设备简单 投资少 应用范围广泛用于液体加热 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 52 工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 53 特点烟气不进炉内

15、间接加热 炉内气氛易控制 炉内温度分布可调 调辐射管的配置 据炉子类型 用途选合适的辐射管形式便于废热回收 热效率高 应用范围用于需控制炉内气氛的热处理炉 要求炉内温度均匀的加热炉 不跟废气 废水直接接触的热处理炉等技术性能指标热效率 辐射管表面温度 辐射管使用寿命 54 5 脉冲燃烧器 结构燃料供应系统 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 55 燃烧过程 燃气 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

16、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 56 工作原理近似于内燃机的燃烧 燃烧和热量的释放是周期性进行的是一台靠自身动力驱动的共振器 燃料类型气体燃料 液体燃料 粉末状固体燃料 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 57 特点脉冲振动 燃气 空气混合均匀 燃烧加剧 热效高严重破坏了气流的传热边界层 传热系数大燃烧室容积热强度大 结构紧凑 体积小 易引起设备提前损坏 正常运行时 点火和排烟不需外界能量 节能 正压排气 不需考虑烟囱的设置位置 调节比小 只有在一定的热负荷范围内才能保持良好的运行稳定性 污染 NOx排放量低 烟气回流 只有常规燃烧器的50 噪声大 需装消声器或隔声设备 58 6 富氧燃烧器 工作原理采用氧含量较高的空气作为助燃空气的燃烧方式 特点理论空气需要量少 排烟量减少 火焰温度高 氧浓度一般控制在28 以下为宜 烟温升高 当遇低温表面时 将