燃气燃烧与装置
燃气燃烧方法——部分预混式燃烧.doc
燃气燃烧方法——部分预混式燃烧燃气燃烧时，一次空气过剩系数α′在0～1之间，预先混入了一部分燃烧所需空气，这种燃烧方法称为部分预混式燃烧或大气式燃烧。
一、部分预混层流火焰产生部分预混层流火焰的典型装置就是本生灯。
如图3—4—6，燃气从本生灯下部小口喷出，井引射入一次空气，在管内预先混合，预混后的气体自灯口喷出燃烧，产生圆锥形的火焰，周围大气亦供给部分空气，称为二次空气，通过扩散与一次空气未燃尽的燃气混合燃烧。
这样，在正常燃烧时形成两个稳定的火焰面：内火焰面，即由燃气与一次空气预混合后燃烧而产生。
为圆锥形，呈蓝绿色，强而有力，温度亦商，为部分预混火焰，也称为蓝色锥体；外火焰面，是二次空气与一次空气未燃尽的燃气进行的扩散混合燃烧，其形状也近似圆锥形，呈黄色，软弱无力，温度较低，这是扩散火焰。
蓝色的预混火焰锥体出现是有条件的。
若燃气／空气混合物的浓度大于着火浓度上限，火焰就不可能向中心传播，蓝色锥体就不会出现，而成为扩散式燃烧。
若混合物中燃气的浓度低于着火浓度下限，则该混合气根本不可能燃烧。
氢气燃烧火焰出现蓝色锥体的一次空气系数范围相当大，而甲烷和其它碳氢化合物的燃烧火焰出现蓝色锥体的一次空气系数范围则相当窄。
蓝色锥体的实际形状，如图3—5—5，可用管道中气流速度的分布和火焰传播速度的变化来解释。
层流时，沿管道截面上气体的流速按抛物线分布，喷口中心气流速度最大，至管壁处降为零。
静止的蓝色锥体焰面说明了锥面上各点的正常火焰传播速度sn(其方向指向锥体内部)与该点气流的法向分速度vn相平衡，也即对于预混火焰锥面上的每一点都存在以下关系式，通常称为米赫尔松余弦定律：sn=vn=vcosψ (5—5)式中ψ——预混气流方向与焰面上该点法线方向之间的夹角。
余弦定律表明了层流火焰传播速度与迎面来的气流速度在火焰稳定情况下的平衡关系，火焰虽有向内传播的趋势，但仍能稳定在该点。
另一方面，蓝色锥体焰面上各点，还有一个气流切向分速度，使该处的质点要向上移动。
燃气燃烧实验报告
一、实验目的1. 了解燃气燃烧的基本原理和过程。
2. 掌握燃气燃烧实验的操作方法。
3. 分析燃气燃烧的产物及其对环境的影响。
二、实验原理燃气燃烧是指燃气与空气中的氧气在适当的条件下发生化学反应，生成二氧化碳、水蒸气和热能的过程。
燃气燃烧实验可以用来研究燃烧的速率、温度、火焰结构以及燃烧产物等。
三、实验仪器与药品1. 实验仪器：燃气燃烧器、温度计、酒精灯、燃烧匙、玻璃管、集气瓶、止水夹、水槽、白瓷碟、玻璃杯、澄清石灰水、酒精、苯甲酸、萘、引燃丝等。
2. 实验药品：天然气、氧气、空气、水、澄清石灰水、苯甲酸、萘等。
四、实验步骤1. 准备实验装置，包括燃气燃烧器、温度计、酒精灯、燃烧匙等。
2. 点燃酒精灯，预热燃烧器。
3. 将天然气通入燃烧器，调节燃烧器，使其产生稳定的火焰。
4. 用温度计测量火焰温度，记录数据。
5. 将燃烧匙放入火焰中，观察火焰颜色和结构。
6. 将白瓷碟放在火焰上方，观察是否有碳黑生成。
7. 在火焰上方罩一个干燥的玻璃杯，观察烧杯壁上是否有水珠生成。
8. 在火焰上方罩一个涂有澄清石灰水的玻璃杯，观察石灰水是否变浑浊。
9. 将燃烧匙放入燃烧器中，点燃引燃丝，观察铁丝在氧气中的燃烧现象。
10. 在集气瓶中加入少量的水，用弹簧夹夹紧乳胶管，点燃燃烧匙内的红磷，立即伸入瓶中，塞紧塞子，观察实验现象及水面的变化情况。
五、实验现象1. 燃气燃烧产生蓝色火焰，火焰温度较高。
2. 火焰上方有碳黑生成，说明天然气中含有碳元素。
3. 火焰上方有水珠生成，说明天然气中含有氢元素。
4. 火焰上方有二氧化碳生成，澄清石灰水变浑浊，再次证明天然气中含有碳元素。
5. 铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体，放热。
6. 红磷燃烧时，逐渐熄灭，有白色烟生成，水从导管流到集气瓶中，最后流入瓶中的水的体积约占总体积的1/5。
六、实验结论1. 燃气燃烧是剧烈的氧化反应，燃烧剧烈程度与氧化性气体的浓度、氧化与被氧化的物体接触面大小等因素有关。
1.燃气燃烧计算
•工程计算中有湿燃气与干燃气之分。 •由于天然气中含有一定水蒸气成分，所谓1m3湿燃气 湿燃气是指 燃气的总体积为1m3，其中包含水蒸气所占体积（实际的 燃气成分小于1m3）。 •1m3干燃气 干燃气则是指燃气成分的体积是1m3，而与其共存的 还有若干水蒸气，因此1m3干燃气的实际体积是大于1 m3 1m 1 的。由于以干燃气为计量基准不会受到燃气含湿量变化的 影响，因此1m3干燃气的概念被广泛应用。 •1m3干燃气暗含了另含相应含湿量的意义，如非特殊说明， 以后皆简称1m3燃气。
当有过剩空气时， 烟气中除上述组分外还含有过剩空气， 这时的烟气量称为实际烟气量。 如果燃烧不完全， 则除上述组分外， 烟气中还将出现 CO、 CH4、H2 等可燃组分。 根据燃烧反应方程式可以计算出燃气中各可燃组分单独 燃烧后产生的理论烟气量。
1.4.1 理论烟气量（ α = 1 时） （1）三原子气体体积
H l + I g + I a = I f + Q2 + Q3 + Q4
式中
H l —燃气的低热值（kJ/m
3
（1-13）
干燃气） ； 3 I g —燃气的物理热（kJ/m 干燃气） ； 3 （kJ/m3 I a —1m 干燃气完全燃烧时由空气带入的物理热 干燃气） ； 3 3 I f —1m 干燃气完全燃烧后所产生的烟气的焓（kJ/m 干燃气） 。
• 水蒸气的气化潜热很大 （100℃的气化潜热为2257kJ/kg；20℃的气化潜热为2454 kJ/kg）
在工业与民用燃气应用设备中，烟气中的水蒸气通常是 以气体状态排出的，因此实际工程中经常用到的是燃气 的低热值。有时为了进一步利用烟气中的热量，把烟气 冷却至其露点温度以下使水蒸气冷凝液化，只有这时才 用到燃气的高热值。 实际使用的燃气是含有多种组分的混合气体。混合气体 的热值一般根据混合法则由各单一气体的热值计算得出
燃气灶的基本构造
燃气灶的基本构造家用燃气灶的结构家用燃气灶一般由燃烧器、引射器、点火装置、供气管路四大部分组成。
具体包括：大/小火盖、锅架、进气接头、水盘、胶圈、阀体、炉头、旋钮开关、面板、喷嘴、进气管、风门、支脚、脉冲点火器、压电陶瓷点火器、电磁阀、熄火保护装置等。
燃烧器1）家用燃气灶通常采用的燃烧器方式有两种：部分预混式燃烧和完全预混式燃烧。
2）燃烧器头部燃烧器头部的作用是将燃气、空气的混合气体均匀地分配到各个火孔上，使其进行稳定的完全燃烧。
为此，要求头部各点混合气体的压力几乎相等，二次空气能均匀地供应到每个火孔上。
此外，头部容积不宜过大，否则容易产生熄火噪音。
根据大气式燃烧器的不同用途，它可以做成多火孔头部和单火孔头部两种形式。
民用燃具大多数使用多火孔头部，它的形式很多。
在设计燃烧器头部时，要充分考虑火孔的形式、大小、孔数以及排列方式等因素。
这些因素并不单纯由燃烧器决定，而是根据不同用途，受加热物的大小、形状及燃烧室的大小等因素而定。
常用的火孔有以下几种形状：①圆火孔：燃烧器头部的火孔用钻头钻孔。
这种加工形式方法简单，广泛采用。
②方火孔（炬形火孔或梯形火孔）：有纵长和横长两种排列法。
③缝隙火孔：加工火孔时，用刀具取代钻头，加工成细长的沟槽，这种火孔叫缝隙火孔。
引射器为了使燃气与一次窄气混合，需要使用引射器。
引射器包括燃气喷嘴、一次空气调节器（调风板）、收缩管、喉管和扩散管。
点火装置1）压电陶瓷点火器2）脉冲电子点火器配件台式炉框体、嵌入式底壳、嵌入式面板、汤盘、密封圈、阀体、炉头、火盖、炉架、燃气管/煤气管、旋钮、点火控制器、电池盒、微动开关、热电偶、电磁阀、点火/感焰针、炉脚、橡(硅)胶零件、表面处理、玻璃/陶瓷面板等。
（资料来源：中国联保网）。
燃气燃烧方法部分预混式燃烧
燃气燃烧方法部分预混式燃烧燃气燃烧时，一次空气过剩系数a‘在0〜1之间，预先混入了一部分燃烧所需空气，这种燃烧方法称为部分预混式燃烧或大气式燃烧。
一、部分预混层流火焰产生部分预混层流火焰的典型装置就是本生灯。
如图3—4—6，燃气从本生灯下部小口喷出，井引射入一次空气，在管内预先混合，预混后的气体自灯口喷出燃烧，产生圆锥形的火焰，周围大气亦供给部分空气，称为二次空气，通过扩散与一次空气未燃尽的燃气混合燃烧。
这样，在正常燃烧时形成两个稳定的火焰面：内火焰面，即由燃气与一次空气预混合后燃烧而产生。
为圆锥形，呈蓝绿色，强而有力，温度亦商，为部分预混火焰，也称为蓝色锥体；外火焰面，是二次空气与一次空气未燃尽的燃气进行的扩散混合燃烧，其形状也近似圆锥形，呈黄色，软弱无力，温度较低，这是扩散火焰。
蓝色的预混火焰锥体出现是有条件的。
若燃气／空气混合物的浓度大于着火浓度上限，火焰就不可能向中心传播，蓝色锥体就不会出现，而成为扩散式燃烧。
若混合物中燃气的浓度低于着火浓度下限，则该混合气根本不可能燃烧。
氢气燃烧火焰出现蓝色锥体的一次空气系数范围相当大，而甲烷和其它碳氢化合物的燃烧火焰出现蓝色锥体的一次空气系数范围则相当窄。
蓝色锥体的实际形状，如图3—5—5，可用管道中气流速度的分布和火焰传播速度的变化来解释。
层流时，沿管道截面上气体的流速按抛物线分布，喷口中心气流速度最大，至管壁处降为零。
静止的蓝色锥体焰面说明了锥面上各点的正常火焰传播速度sn（其方向指向锥体内部）与该点气流的法向分速度vn相平衡，也即对于预混火焰锥面上的每一点都存在以下关系式，通常称为米赫尔松余弦定律：sn二vn二vcos® (5 —5)式中®——预混气流方向与焰面上该点法线方向之间的夹角。
余弦定律表明了层流火焰传播速度与迎面来的气流速度在火焰稳定情况下的平衡关系，火焰虽有向内传播的趋势，但仍能稳定在该点。
另一方面，蓝色锥体焰面上各点，还有一个气流切向分速度，使该处的质点要向上移动。
燃气燃烧器工作原理
燃气燃烧器工作原理
燃气燃烧器是一种常见的热能设备，广泛应用于工业生产和生活中。
它通过将燃气与空气混合并点燃，产生高温高压的燃烧气体，从而实现能量的转化。
下面我们将详细介绍燃气燃烧器的工作原理。
首先，燃气燃烧器的工作原理基于燃烧反应。
燃气和空气在一定的比例下混合后，通过点火装置点燃，形成燃烧火焰。
这一过程主要包括燃气的供给、空气的调节和点火等步骤。
其次，燃气燃烧器的工作原理还涉及燃烧空气的调节。
燃气和空气的比例对燃烧效果有着重要的影响。
通常情况下，燃气和空气的混合比例需要在一定范围内才能实现有效的燃烧。
因此，燃气燃烧器通常配备有空气调节装置，用于控制空气的流量，以确保燃烧效果的稳定和高效。
另外，燃气燃烧器的工作原理还包括点火系统。
点火系统通常采用电火花点火装置，通过高压电流产生电火花，点燃燃气和空气混合气体，从而引发燃烧反应。
点火系统的稳定性和可靠性对燃气燃烧器的工作效果有着重要的影响。
此外，燃气燃烧器的工作原理还涉及燃烧过程中的热能转化。
燃烧产生的高温高压气体可以被用于加热空气、水或其他介质，从而实现能量的转化和利用。
燃气燃烧器在工业生产中具有广泛的应用，如锅炉、热风炉、热处理炉等，都是依靠燃气燃烧器来实现能量转化的。
总的来说，燃气燃烧器的工作原理是基于燃烧反应和热能转化的。
它通过控制燃气和空气的混合比例、点火系统的稳定性和热能转化效率，实现能量的转化和利用。
燃气燃烧器在工业生产和生活中发挥着重要的作用，对于节能减排和提高生产效率都具有重要意义。
燃气燃烧与燃烧装置第三章气流混合
二、与自由射流的差异
1、除轴向分速和径向分速外，还具有切向 分速；
2、强旋转射流内部有一个反向的回流区； 3、旋转射流的射程端。
三、旋转射流的无因次特性参数 ——旋流数s
角动量的轴向通量
s
轴向动量
角动量的轴向通量G
R0 (ur) 2dr 常数
0
轴向动量Gx
5、薄壁孔多股射流以任意角度在受限气流中的 相对射流穿透深度：
h Ks sin 2 1 d 1 2
第三节 旋转气流
一、产生旋转气流的方法
1、气体切向进入 主通道；
2、叶片导流使气 流旋转；
3、气体进入进入蜗 壳配风器；
4、采用旋转的机械装置，例如转动 叶片等。
第三章 燃气燃烧的气流混合
第一节 自由射流 第二节 相交气流 第三节 旋转气流
第一节 自由射流
自由射流：当气流由管嘴或孔口 喷射到充满静止气体的无限空间 时形成的气流。
一、层流自由射流的浓度结构
1—射流边界Cg=0 2—核心边界Cg=100% 3 —着火浓度上限Cg=Ch 4 —化学计量浓度线 5 —着火浓度下限Cg=Cl
R0 2dr 常数
0
则
s G
R0 (ur) 2dr 0
Gx R0
R0 2dr
0
R0 0
p2dr
R0
二、紊流自由射流
紊流自由射流对周围介质的卷吸率：
1
men m0
032
a g
2
l d
1
例题：
试求甲烷在空气中喷燃的火焰长度， 喷孔直径为30mm。
燃气发动机工作原理
燃气发动机工作原理
燃气发动机是一种利用燃气燃烧产生动力的装置，其工作原理包括燃气的压缩、点火燃烧和能量转化三个主要过程。
首先，在燃气发动机中，空气通过进气道被压缩机压缩后送入燃烧室，同时燃料也被喷入燃烧室中。
燃气发动机通常采用压气机或离心式压缩机对气体进行压缩。
通过压缩，气体的体积减小，压力和温度增加，从而增加了与燃料混合后燃烧的效果。
其次，在燃烧室中，燃料与压缩的空气混合后点燃，产生高温高压的气体，推动活塞或涡轮运动。
燃料的点燃一般采用火花塞或者压燃式点火系统。
燃料燃烧产生的高温高压气体通过排气口排出，推动活塞或涡轮转动，从而产生动力输出。
最后，在燃气发动机中，高温高压气体通过排气系统排出。
在内燃机中，活塞通过往复运动带动连杆转动，将机械能输出。
在涡轮发动机中，高温高压气体通过涡轮叶片的工作使涡轮转动，带动输出轴旋转，从而产生动力。
燃气发动机工作原理的关键在于将燃料和空气充分混合并点火燃烧，通过燃烧产生的高温高压气体推动活塞或涡轮，从而产生动力输出。
因此，燃气发动机通常具有高功率、高效率、低排放的特点，广泛应用于汽车、船舶、飞机等各个领域。
燃气燃烧器和燃烧器具用安全和控制装置通用要求(一)
燃气燃烧器和燃烧器具用安全和控制装置通用要求(一)燃气燃烧器和燃烧器具用安全和控制装置通用要求1. 安全性要求•防止燃气泄漏：燃气燃烧器和燃烧器具必须具备有效的防止燃气泄漏的措施，如安全阀、自动切断阀等。
•防止过热：燃气燃烧器和燃烧器具必须能够有效地防止过热，以避免引发热力破坏或火灾。
•防止燃气爆炸：燃气燃烧器和燃烧器具必须具备预防燃气爆炸的安全装置，如燃气泄漏自动关闭功能等。
2. 控制装置要求•点火和燃烧控制：燃气燃烧器和燃烧器具必须具备可靠的点火和燃烧控制装置，以确保燃烧的稳定与安全。
–例如，燃气热水器必须具备自动点火和燃烧控制装置，以实现自动启动、燃烧调节和自动关闭等功能。
•温度和压力控制：燃气燃烧器和燃烧器具必须具备准确可靠的温度和压力控制装置，以保证工作环境的稳定和安全。
–例如，工业燃气炉必须具备温度和压力传感器，通过控制系统监测和调节燃烧过程中的温度和压力，以确保炉内温度和压力符合设定要求。
•炉内氧气浓度控制：燃气燃烧器和燃烧器具必须能够准确测量和控制炉内的氧气浓度，以实现燃烧效率的最大化。
–例如，工业锅炉必须配备氧气浓度探测器和控制装置，以保证燃料的充分燃烧和排放的废气符合环保要求。
3. 安全检测和报警要求•燃气泄漏检测：燃气燃烧器和燃烧器具必须具备燃气泄漏检测装置，及时发现和报警燃气泄漏的情况，以防止可能引发的危险。
–例如，家用燃气灶具必须配备燃气泄漏报警装置，当检测到燃气泄漏时，及时报警并自动切断燃气供应。
•火焰监测和报警：燃气燃烧器和燃烧器具必须具备火焰监测和报警装置，以检测燃烧过程中的异常情况并及时报警。
–例如，工业燃气炉必须配备火焰探测器，监测燃烧器是否正常燃烧，如发现异常情况则立即报警并采取相应措施。
以上是燃气燃烧器和燃烧器具用安全和控制装置的通用要求和相关例子，这些要求和装置的应用可以有效地提高燃气器具的安全性，降低事故风险，保护使用者和环境的安全。
真诚希望更多的创作者能够在这个领域贡献自己的创意和智慧，为人们的生活带来更多的便利和安全。
燃气灶的工作原理
燃气灶的工作原理燃气灶是我们日常生活中常见的一种厨房用具，它使用天然气或者液化石油气作为燃料，通过燃烧产生的热量来加热食物。
下面将详细介绍燃气灶的工作原理。
1. 燃气供应系统燃气灶的燃料普通来自于天然气管道或者液化石油气罐。
天然气通过管道输送到燃气灶，而液化石油气则通过气瓶供应。
在燃气灶上方通常有一个控制开关，用于控制燃气的供应。
2. 点火系统燃气灶的点火系统用于点燃燃气，使其产生火焰。
普通来说，燃气灶有两种点火方式：电子点火和打火机点火。
- 电子点火：这是一种常见的点火方式，燃气灶上配有一个电子点火装置。
当我们转动控制开关时，电子点火装置会发出一个高压电火花，点燃燃气，从而产生火焰。
- 打火机点火：这是一种传统的点火方式，使用打火机或者火柴点燃燃气。
我们需要将打火机或者火柴挨近燃气口，并打开燃气开关，点燃燃气，从而产生火焰。
3. 燃气调节系统燃气灶通常有多个燃烧头，每一个燃烧头都有一个独立的燃气调节系统。
这些系统用于控制燃气的流量，从而调节火焰的大小。
燃气调节系统通常由一个旋钮控制，我们可以通过旋转旋钮来调节燃气的流量。
当旋钮转到最小位置时，燃气流量最小，火焰也最小。
当旋钮转到最大位置时，燃气流量最大，火焰也最大。
4. 燃烧过程当燃气流经燃烧头时，与空气混合并被点燃，形成火焰。
燃气灶上方通常有一个金属网或者燃气孔，用于均匀分布燃气，并促使燃气与空气充分混合。
在燃烧过程中，燃气与空气的混合比例很重要。
如果燃气过多，火焰会变大且不稳定；如果燃气过少，火焰会变小甚至熄灭。
因此，燃气灶的燃烧过程需要保持适当的燃气与空气比例，以确保火焰的稳定和高效燃烧。
5. 安全措施燃气灶在设计和创造过程中通常会考虑到安全因素。
为了防止燃气泄漏，燃气灶通常配有防止燃气外泄的装置，如阀门和密封件。
此外，燃气灶还配备了防火装置，当火焰意外熄灭时，防火装置会自动切断燃气供应，以防止燃气外泄。
总结：燃气灶的工作原理可简单归纳为：燃气通过供应系统输送到燃气灶，经过点火系统点燃，然后通过燃气调节系统调节燃气流量，最后与空气混合并燃烧，产生火焰。
燃气燃烧器知识汇总介绍
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。
整理课件
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特点
烟气不进炉内—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。
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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。
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。
——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 ③输送一定的燃气量，以保证燃烧器所需的热负荷。
整理课件
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形式
1型
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。
整理课件
2型 3型
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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。
作符合工艺、技术和经济的要求。
技术要求
燃 满足加热所需热量或燃烧温度——具有一定热负荷； 烧 具一定火焰特性（着火浓度、温度，燃烧速度），火焰稳定 好 燃烧效率高——燃烧完全
燃气锅炉燃烧器工作原理图及系统构造
燃⽓锅炉燃烧器⼯作原理图及系统构造为使锅炉内燃料燃烧良好，有效地利⽤热量并使燃⽓与空⽓充分混合，这主要借助于燃烧器来实现。
燃烧器是燃⽓锅炉的配套辅机中的重要设备之⼀，燃烧器可分为天然⽓燃烧器、城市煤⽓燃烧器、液化⽯油⽓燃烧器和沼⽓燃烧器。
燃⽓锅炉燃烧器的⼯作原理：燃⽓锅炉通过燃烧器来控制燃烧，燃⽓锅炉燃烧器负责将燃料和氧⽓混合在锅炉内容，通过点⽕装置点燃，并持续燃烧加热锅炉内部的⽔。
燃烧器燃烧需要的空⽓由⿎风机输送，分为⼀次风和⼆次风。
⼀次风经过燃烧器的前风箱后形成多股状，与从燃烧器⽓环喷孔喷岀的多股状天然⽓形成混合⽓体，并通过燃烧器的稳焰盘向炉膛四周均匀扩散，⼀次风约占总风量的70%。
燃⽓锅炉燃烧器在正常⼯作情况下，天然⽓的压⼒为22～45kPa。
⿎风机的风压为4～6kPa。
燃烧器负荷不同时，天然⽓压⼒和⿎风机风压不同，但始终保证在此范围内变化，否则会影响燃烧器的正常燃烧。
燃⽓锅炉燃烧器系统构成燃⽓锅炉燃烧器作为⼀种⾃动化程度较⾼的机电⼀体化设备，可分为五⼤系统：送风系统、点⽕系统、监测系统、燃料系统、电控系统。
送风系统送风系统负责把外部新鲜的空⽓以⼀定的风速和风量输送到燃烧室内部，送风系统主要由风机壳体、风机动⼒马达、风机叶⽚、风枪⽕管、风门控制器、档板、凸轮调节机构、风机扩散盘等部分部件组成。
点⽕系统点⽕系统负责把燃料系统提供的燃料混合物点燃，主要由点⽕变压器、点⽕电极、电⽕⾼压电燃等部分组成。
并可根据⽤户需求调整⽕焰形状、长度、锥⾓。
燃料系统燃料系统的功能在于保证燃烧器燃烧所需的燃料。
燃⽓燃烧器主要有过滤器、调压器、电磁阀组、点⽕电磁阀组然、燃料蝶阀。
电控系统电控系统是以上各系统的指挥中⼼和联络中⼼，主要控制元件为程控器，针对不同的燃烧器配有不同的程控器，常见的程控器有：LFL系列、LAL系列、LOA系列、LGB系列，其主要区别为各个程序步骤的时间不同。
中正燃⽓锅炉燃烧器为适应炉内燃烧过程的需要，确保锅炉安全、经济运⾏，对燃烧器的技术要求是：1)燃烧效率⾼，在⼀定的调节范围内，燃⽓细⾯分布均匀，增⼤燃⽓与空⽓的接触⾯积。
燃气燃烧与应用
目
1 2
燃气的燃烧计算
录
7 8
大气式燃烧器
燃气燃烧反应动力学
完全预混式燃烧器
3
4 5 6
燃气燃烧的气流混合过程
9
10 11 12
燃气互换性
燃气燃烧的火焰传播
民用燃气用具
燃气燃烧方法
燃气燃烧的自动与安全控制
扩散式燃烧器
燃气应用设备的运行管理及 安全技术
燃气的燃烧计算
• • • • • 燃气的热值 燃烧所需空气量 完全燃烧产物的计算 运行时烟气中的CO含量和过剩空气系数 燃气燃烧温度及焓温图
2 4 2 2
1 6
1 3
1 4
1 4
1 1 1 1 10794 12644 35906 56488 6 3 4 4
29113KJ / Nm3
小
结
• 燃烧及燃烧反应计量方程式
• 燃气热值的确定
课后作业 • 某混合气体中含有10molC2H4，5molC2H6， 15molC3H6，10molC3H8，请写出四种气体的燃烧 反应式，并计算该混合气体的低热值。
多种组分燃气的热值计算 • 干燃气的低பைடு நூலகம்值和湿燃气的低热值换算： Ps 0.833 w dr w dr ) Hl Hl 或 H l H l (1
0.833 d g
P
• 干燃气的高热值和湿燃气的高热值换算：
0.833 H (H 2352d g ) 0.833 d g
w h dr h
燃气的热值 燃烧反应计量方程式：表示各种单一可燃气 体燃烧反应前后物质的变化情况以及反应前后物 质间的体积和重量的比例关系。
CH4 +2O2=CO2 +2H2O+ΔH
燃气燃烧器工作原理
燃气燃烧器工作原理燃气燃烧器是一种常用的燃烧设备，广泛应用于工业生产和日常生活中。
它的主要作用是将燃气与空气混合后在燃烧室中进行燃烧，产生高温和热能。
本文将详细介绍燃气燃烧器的工作原理。
一、燃气燃烧器的基本结构燃气燃烧器的基本结构主要包括燃烧室、混合器、点火系统、燃料供应系统和控制系统等组成。
其中，燃烧室是燃烧器的核心部件，用于容纳并控制燃烧过程，混合器用于将燃气和空气按一定比例混合，点火系统用于点燃燃料混合物，燃料供应系统负责供应燃气或液化石油气，控制系统则对燃烧器的燃烧过程进行调节和控制。
二、燃气燃烧器的工作过程1. 空气供应：在燃气燃烧器工作之前，需要通过风扇或引风机将空气输送到混合器中。
空气在输送过程中经过过滤，去除杂质和污染物，以确保燃烧过程的纯净和稳定。
2. 燃气供应：燃气通过管道输送到燃烧器中，供应给混合器。
燃气在供应过程中经过减压阀控制其压力，并通过探测装置检测其流量和浓度。
燃气的流量和浓度达到设定值后，可以进入下一步骤。
3. 燃气与空气混合：燃气从供应系统进入混合器，与空气按一定比例混合。
混合器中通常采用喷嘴形状的构造，通过速度和压力的变化使得燃气和空气充分混合。
混合比例的调节可以通过控制燃气和空气的流量来实现。
4. 燃烧过程：经过混合后的燃料混合物进入燃烧室，这是燃烧器的关键部分。
燃烧室中有燃烧器头和燃烧器室两部分，燃料混合物在燃烧器头中点燃，并形成稳定的火焰。
燃烧室的设计和形状会影响燃烧的效果和热能的产生。
5. 热能输出：燃烧产生的高温气体通过燃烧室的出口排出，释放出的热能可以用于加热空气或水，供应工业生产或居民使用。
三、控制系统的作用燃气燃烧器的控制系统起着重要的作用。
通过传感器检测燃气和空气的流量、浓度和压力，控制系统可以实时监测和调节燃烧过程的稳定性。
当燃烧过程中出现异常情况时，控制系统可以发出警报信号，并自动停止燃烧器的工作，确保安全使用。
同时，控制系统还可以根据用户的需求设定温度、压力和燃气的供应量等参数，并自动调整燃气燃烧器的工作状态，以达到最佳的燃烧效果和能源利用效率。
燃气燃烧方法
气体燃烧法燃烧方法，它是影响燃烧装置热性能的最直接和最重要的因素之一。
燃气燃烧在不同物态燃料中是一种最理想的燃烧方式，一般是将燃气通过燃烧器喷向空气中进行。
根据燃气与空气在燃烧前的混合情况，可将气体燃烧法分为三种：1．扩散燃烧法将燃气、空气分别从相邻的喷口喷出，或者燃气直接喷人空气中，两者在接触面上混合时会燃烧，也称有焰燃烧法。
2．全预混合燃烧法按一定比例将燃气、空气均匀混合，再经燃烧器喷口喷出，进行燃烧。
由于预先均匀混合，一旦可燃混合物到达燃烧区域，即可立即燃烧，燃烧火焰很短，甚至看不见火焰，故电称为无焰燃烧法。
3．部分预混合燃烧法在燃气中预先混入部分空气(通常，一次空气系数α′=0．45～0．75)，然后通过燃烧器将其注入空气中进行燃烧，也称为半无焰燃烧法。
本质上，气体的燃烧过程，与其它种类燃料一样，也包括以下三个阶段：(1)燃气与空气的混合，属物理过程，这需要一定的精力和时间；(2)混合气的加热和达到着火，也屑物理过程，预热取决于可燃混合物本身燃烧反应产生的热量；(3)完成燃烧化学反应，属化学过程，反应速率由化学动力学因素控制。
所以，燃气燃烧过程所需的时间，包括预热氧化剂和燃气混合物所需的时间τ<font size="2">ph和进行化学反应所需的时间τ<font size="2">ch,即：按燃烧阶段所需时间不同，还可以区分上述不同类型的燃烧方法。
如果τ<font size="2">ph远大于τ<font size="2">ch，则τ≈τ<font size="2">ph，燃烧在扩散区进行，物理因素是影响燃烧全过程的主要因素：反之，τ<font size="2">ph远小于τ<fontsize="2">ch，则τ≈τ<font size="2">ch燃烧在动力区进行，化学动力学因素是影响整个燃烧过程的主要因素；若τ<fontsize="2">ph≈τ<font size="2">ch。
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ห้องสมุดไป่ตู้解：
燃气消耗量为：33kW 1000 3600 3.1m3 / h
38MJ/m3 1000000
火孔总面积Fp
33kW 0.3kW / mm2
110mm2
每个火孔的面积为f p
4
d2
4
1.82
2.5mm2
▪ 理论烟气量（ 1时）
V f 0 VRO2 VH2O0 VN2 0
V f 0 —理论烟气量（m3/m3）。
VRO2 —三原子气体体积（m3/m3）；
V0 H 2O
— 理论烟气中水蒸气的体积（m3/m3）；
V0 N2
— 理论烟气中氮气的体积（m3/m3）
▪ 某天然气成分CH4=95%，C2H4=5%，计算其完全 燃烧时的理论空气需要量和理论烟气生成量。
(3)可燃混合物初始温度
随可燃混合物初始温度的升高，燃烧温度增加，带来化学反应速率 增加，从而使Sn显著增大。
(4)可燃混合物的压力
碳氢化合物-空气混合物的Sn随压力的增大而减小。
(5)添加剂
在可燃气体混合物中加入添加气可以增大或减小火焰传播速度。
▪ 影响火焰传播浓度极限(爆炸极限)的因素主要有以下 几个方面：
(1)燃气在纯氧中着火燃烧时，火焰传播浓度极限范围扩大。
(2)提高燃气-空气混合物温度，火焰传播浓度极限范围扩大。
(3)提高燃气-空气混合物压力，火焰传播浓度极限范围扩大。
(4)燃气中加入惰性气体时，火焰传播浓度极限范围缩小。
(5)含尘量、含水蒸气量以及容器形状和壁面材料等因素，有时 也会影响火焰传播浓度极限。例如，在氢气-空气混合物中引 入金属微粒，能使火焰传播浓度极限范围扩大，并能降低其 着火温度。
当放电电极间隙内的可燃混合物的浓度、温度 和压力一定时，若要形成初始火焰中心，放电能量 必须达到一最小值。这个必要的最小放电能量称为 最小点火能Emin。
当电极间距小到无论多大的火花能量都不能使 可燃混合物点燃时，这个最小距离就称之为熄火距 离dq。最小点火能Emin及熄火距离dq的最小值一般 都在靠近化学计量混合比之处
▪ 点火能与电极间距的关系曲线
▪ 熄火距离随天然气-空气混合物组成的变化
▪ 城市燃气与天然气最小点火能的比较
▪ 燃气燃烧的火焰传播
▪ 燃烧的基本条件：燃气与空气（氧气）按一定比例 混合，引火源或点火能，燃烧空间，反应时间。
▪ 火焰的传播方式 正常的火焰传播
爆
炸
爆
燃
▪ 影响火焰传播速度Sn的因素
▪ 燃烧所需空气量
▪ 理论空气需要量
理论空气需要量是指按燃烧反应计量方程式，1m3（或kg）燃气完全燃烧 所需的空气量，是燃气完全燃烧所需的最小空气量。
▪
实际空气需要量
实际供给的空气量与理论空气需要量之比称为过剩空气系数，即
V
V0
在工业设备中，一般控制在1.05～1.20；在民用燃具中一般控制在1.3～1.8。
▪ 燃烧过程的强化 预热燃气和空气 加强气流紊动
▪ 燃气燃烧方法与燃烧器
▪ 扩散式燃烧
扩散式燃烧容易产生煤烟，燃烧温度也相当低
▪ 扩散式燃烧器
自然引风式：依靠自然抽力，扩散供给空气，多 用于民用，常简称为扩散式燃烧器。
强制鼓风式：依靠鼓风机供给空气，多用于工业， 常简称为鼓风式燃烧器。
涡卷式扩散燃烧器
▪ 例：做一直管式燃气燃烧器设计，当燃气低 热值为Hl=38MJ/m3，燃烧器热负荷为 Q=33kW，取火孔热强度qp=0.3kW/mm2，火 孔直径dp=1.8mm，试计算：燃烧器每小时的 燃气消耗量是多少m3/h？火孔个数是多少？ 燃气火孔出口速度是多少m/s？
▪ 例：做一直管式燃气燃烧器设计，当燃气低热值为Hl=38MJ/m3，燃烧器 热负荷为Q=33kW，取火孔热强度qp=0.3kW/mm2，火孔直径dp=1.8mm， 试计算：燃烧器每小时的燃气消耗量是多少m3/h？火孔个数是多少？燃 气火孔出口速度是多少m/s？
在燃烧过程中，正确选择和控制值的大小是十分重要的，过小或过大 都会导致不良后果：过小会导致不完全燃烧，造成能源的浪费和对环 境的污染；过大则使烟气体积增大，炉膛温度与烟气温度降低，导致 换热设备换热效率的降低与排烟热损失的增大，造成能源的浪费。因 此，先进的燃烧设备应在保证完全燃烧的前提下，尽量使值趋近于1。
(1)可燃混合物的性质
包括可燃混合物的导热系数及分子结构等。通常可燃混合物的导热 系数越大，其Sn也越大。从分子结构上看，越是不饱和的碳氢化合物， Sn越大。其一般规律是：(Snmax)炔烃＞(Snmax)烯烃＞(Snmax)烷烃。
(2)燃气浓度
所有可燃混合物的Sn随燃气浓度的变化均呈倒U形，最大值出现在 燃气含量比化学计量比略高处。
▪ 自然引风扩散式燃烧器的特点及应用范围
优点：结构简单，制造方便，具有燃烧稳定，不会回火且点火容 易，调节方便等优点。另外，还可利用低压燃气，并且不需要 鼓风，无动力消耗。
缺点：燃烧热强度低，火焰长，需要较大的燃烧室。容易产生不 完全燃烧，甚至冒黑烟。为使燃烧完全，必须供给较多的过剩 空气。由于过剩空气系数较大，燃烧温度低，排烟热损失大。
解： CH4 2O2 CO2 2H2O
C2H4 3O2 2CO2 2H2O
理论氧气量=295%+35%=2.05m3 /m3 理论空气需要量V0 =2.05/0.21=9.76m3 /m3
理论烟气量Vf0 (1 2)95% (2 2)5%V0 79% 10.76m3 / m3
▪ 燃气的着火与点火
dFp
自然引风扩散式燃烧器的设计计算
▪
火孔总面积
Fp
Q qp
式中 Fp—火孔总面积（mm2）；Q—燃烧器热负荷（kW）;
q p —火孔热强度（kW/mm2）
▪ 火孔数目
n Fp
4
d
2 p
式中 d p —火孔直径mm
▪ 火孔出口速度
vp
qp Hl
106
式中 v p—火孔出口速度（m/s ）；Hl —燃气低热值（kJ/m3）
应用范围：自然引风扩散式燃烧器主要适用于温度要求不高，但 要求温度均匀、火焰稳定的场合，如用于沸水器、热水器、纺 织业和食品业中的加热及在小型采暖锅炉中用作点火器。有些 工业窑炉要求火焰具有一定亮度或某种保护性气氛时，也可采 用自然引风扩散式燃烧器。由于它结构简单、操作方便，也常 用于临时性加热设备。