气体燃料的燃烧

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第四章 气体燃料的燃烧,学习重点,1.,燃烧装置的一般要求,2.,燃气燃烧方法分类，燃气燃烧过程,3.,层流和紊流扩散火焰，层流和紊流预混火焰特点,4.,典型的有焰和无焰燃烧器，特点、组成,5.,气体燃料置换的概念,2024/10/15,1,1 气体燃料的燃烧特点,一、对于燃烧装置的一般要求,1.热负荷（输入功率）；,2.工艺要求：温度，火焰方向、外型和刚性，气氛，均匀性；,3.运行要求：安全可靠，燃烧稳定，自动控制，调节性能好，经久耐用，便于维修；,4.经济性：造价低，节能，操作运行费少；,5.污染少，环保好。,二、气体燃料的燃烧过程,（1）燃气与空气的流入、混合,（2）混合气的加热与着火,（3）完成燃烧化学反应,燃烧热加热新鲜混合气，维持不断燃烧。,2024/10/15,2,1 气体燃料的燃烧特点,三、燃气燃烧方法分类,（1）有焰燃烧（扩散燃烧）：燃气、空气分别喷入，混合速度控制；火焰长，稳定性好；燃烧时间长；燃气与空气可分别预热以提高温度。,（2）无焰燃烧（预混燃烧，动力燃烧）：燃烧速度快，火焰短；燃烧温度高，空间热强度较大；但空气与燃气温度不能预热过高。,（3）半预混燃烧（大气式燃烧器）：介于两者之间的中间燃烧。,2024/10/15,3,1 气体燃料的燃烧特点,四、气体燃料的着火,着火,：燃烧的开始阶段,不稳定燃烧过程,.,着火的条件,燃料和空气浓度，和温度,着火机理：,自燃,:在成份、温度均匀的条件下,可燃混合气的各部分同时发生燃烧化学反应叫自燃.,点燃,:由外力作用在某个特定区发生燃烧化学反应叫点燃。,2024/10/15,4,1气体燃料的燃烧特点,五、气体燃料的燃烧组织过程,1.燃烧装置：,燃烧器,燃烧反应物的输入装置,燃烧室,（炉膛）燃烧反应的空间,2.气相燃料的输送：,燃气：专用管道,空气：环境大气提供、风机供给,自然引风式扩散燃烧：,燃气由小孔直接喷入环境大气而发生的燃烧，是一种最简单的应用形式,引射式预混燃烧：,利用燃气的动量卷吸一部分空气，并使两者在一定装置内实现混合，然后喷出燃烧。,对于大功率燃烧设备，通常使用,风机提供燃烧空气,，这时可以采取扩散燃烧方式，也可以采取预混燃烧方式。,3.燃烧方式的选择：,燃气压力：较低 只能实现半预混燃烧,较高 实现全预混燃烧,燃气热值：高 需空气量大，需要强化燃烧,低 燃烧不稳定，需用稳焰措施,2024/10/15,5,一、预混火焰 1.层流火焰,1,只有外锥，,S,L,脱火（吹脱）火焰吹离喷口,u,减，,减,，,则可,保持,ucos,S,L,0,时,，,u,减，则可,U 2,10,3,城市煤气 3-4,10,3,天然气 3,10,3,燃烧时温度很高，使得密度,提高，粘度,降低，因而与冷态差不多的速度达到紊流时，,Re,变大了。,2024/10/15,22,二、紊流扩散火焰,（1）,层流区,火焰外形轮廓规整，,w,L,（2）,过度区,火焰顶部颤动，上部紊流火焰，,L,略减短,（3）,紊流区,紊流火焰，,L,基本不变,（流量增加，使火焰变长；,混合速度加快，使火焰变短）,紊流火焰没有明显的,燃烧前沿面。,影响紊流火焰长度的因素,（1）燃料种类：,热值高，火焰长,（2）烧嘴直径：,直径大，火焰长,（3）有旋流时，,混合加强，火焰变短，燃烧效率越高,2024/10/15,23,二、常见燃气扩散燃烧器,按照空气供应的方式，燃气扩散式燃烧器可分为,自然引风式,和,强制鼓风式,两类。,自然引风式依靠自然抽气或气体扩散供应空气，多用于小型燃烧装置；,强制鼓风式依靠鼓风机供给空气，多用于较大的工业燃烧炉。,1.自然引风式扩散燃烧器,燃气在一定压力下流进某个容器，在该容器上布置若干火孔，燃气从火孔喷射到周围空气中而燃烧。,(,1）,管式扩散燃烧器 这种燃烧器的头部由不同形状的管道组成。,2024/10/15,24,二、常见燃气扩散燃烧器,一般说，直接使用供气管孔组织燃烧则存在高温火焰造成孔的烧蚀，,同时也不易形成合理的火焰形状。,在一些长期使用的场合，可以在管孔上安装小型喷嘴。,图4,-3-5,为一种燃气喷嘴结构图,铜质材料制成，,喷嘴处还镶有耐热材料，具有良好的抗烧蚀性能。,容易更换，且不影响供气总管的结构。,2024/10/15,25,二、常见燃气扩散燃烧器,(2)冲焰式扩散燃烧器,图4,-3-6,为冲焰式扩散燃烧器示意图。,采用两个相同大小的扩散火焰相撞的方法来加强气流扰动以增进燃气与空气的混合。,两火焰的撞击角一般为50,70,，两个火孔的中心距离不宜过小，否则扰动效果将减弱。,2024/10/15,26,二、常见燃气扩散燃烧器,(3)炉床式扩散燃烧器,这种燃烧器安装在炉膛内，主要由直管式扩散燃烧器和火道组成，,图4,-3-7,为某种炉床式扩散燃烧器简图。,燃挠空气依靠炉内负压吸入(也可用鼓风机供应)，,燃气喷出后与空气成一定角度混合，,在离开火孔约2040,mm,处着火，在0.51.0,m,处强烈燃烧。,火道上方要有足够大的空间，以保证燃气燃侥完全。,2024/10/15,27,二、常见燃气扩散燃烧器,2强制送风式扩散燃烧器,这类燃烧器燃烧所需要的空气全部由风机供给。,(1)套管式燃烧器,图4,-3-8,为套管式燃烧器的结构图,它由粗细两管相套而成,燃气由中部细管喷出，空气从两管的夹套中喷出。在流出喷嘴后它们边混合边燃烧。,燃烧器的流动阻力小，工作稳定，要求的空气和燃气的压力都比较低,混合条件差，其火焰亦较长。,2024/10/15,28,2强制送风式扩散燃烧器,(2)旋流式燃烧器,旋流式燃烧器自身带有旋流器。,根据旋流器的结构与供气方式的不同，这类燃烧器可做成多种形式。,图4,-3-9,为导流叶片式旋流燃烧器示意图。,空气在2,000Pa,左右的压力下供入，经导流叶片后开始旋转，并与中心管流入的燃料边混合边流入燃烧室，继而发生燃烧。,要求的燃气压力较低(约800,Pa)，,可燃用清洗过的发生炉煤气、混合煤气、焦炉煤气等，在钢铁厂的工业炉上有着广泛的应用。,2024/10/15,29,2强制送风式扩散燃烧器,(2)其它专用燃烧器,不同气体燃料的燃烧性能差别很大，在设计热值与压力很高或很低的燃气燃烧器时在结构上要充分考虑燃料的特点。,如燃烧高热值燃气(例如天然气、焦煤炉气等)时，需要供应大量的空气，这类燃料的燃烧器应能保证使少量的燃料与大量空气迅速良好混合。,通常设法使燃气以各种形状的多股细流喷入空气中，并加强可燃混合气,的旋转。,图4312所示的燃烧器。这种燃烧器中，燃料由710个直径很小的喷口喷出，空气则通过位于燃料喷口周围的狭缝喷出，从而有利于燃料和空气的混合。,2024/10/15,30,