燃气燃烧技术与设备_Chap6

第六章扩散式燃烧器

第一节燃烧器的分类与技术要求

一、燃烧器的分类

(一) 按一次空气系数分类

α=。

1. 扩散式燃烧器燃气和空气不预混，一次空气系数'0

α=。

2. 大气式燃烧器燃气和一部分空气预先混合，'0.2~0.8

α≥。

3. 完全预混式燃烧器燃气和空气完全预混，'1

(二) 按空气的供给方法分类

1．引射式燃烧器空气被燃气射流吸入或者燃气被空气射流吸入。

2．鼓风式燃烧器用鼓风设备将空气送入燃烧系统。

3．自然引风式燃烧器靠炉膛中的负压将空气吸入燃烧系统。

(三) 按燃气压力分类

1．低压燃烧器燃气压力在5000Pa以下。

2．高(中)压燃烧器燃气压力在5000Pa至3⨯105Pa之间。

更高压力的燃烧器目前尚未使用。

第二节自然引风式扩散燃烧器

按照扩散式燃烧方法设计的燃烧器称为扩散式燃烧器。扩散式燃烧器的一次空气系数α=，燃烧所需要的空气在燃烧过程中供给。

'0

一、自然引风式扩散燃烧器的构造及工作原理Array

(三) 冲焰式扩散燃烧器

(四) 炉床式扩散燃烧器

二、自然引风式扩散燃烧器的火孔热强度

(一) 炼焦煤气

四、自然引风式扩散燃烧器的计算

(一)管式扩散燃烧器的计算

p 6

p 10l

q v H

(6-1)

式中 p v ——火孔出口速度(Nm/s)；

p q ——火孔热强度(kW/mm 2)；

l H ——燃气低热值(kJ/Nm 3)

p p

Q F q =

(6-2)

式中 p F ——火孔总面积(mm 2)； Q ——燃烧器热负荷(kW)。

p

2

p 4

F n d π

=

(6-3)

g p 2F F ≥ (6-4)

2

p

g g 2p 12288

v T h h ρμ=⋅+∆ (6-5)

式中 h ——头部所需压力(Pa)；

p μ——火孔流量系数，与火孔的结构特性有关。在管子上直接打孔时，p μ=0.65~0.70。

在管子上直接钻直径较小的孔时(p d =1~1.5mm)，当

p

h

d =0.75，p μ=0.77；当

p h d =1.5，p μ=0.85(h —火孔深度)。对于管嘴，当p

h d =2~4时，p μ=0.75~0.82，对于直径小、孔深浅的火孔，p μ取较小值；

p v ——火孔出口速度(Nm/s)；

g ρ——燃气密度(kg/Nm 3)； g T ——火孔前燃气温度(K)；

h ∆——炉膛压力(Pa)，当炉膛为负压时，h ∆取负值。

(二)炉床式扩散燃烧器的计算

g

g g

10.0036L F v =

(6-6)

式中 g F ——燃气分配管截面积(mm 2)；

g v ——分配管内燃气的流速(m/s)，一般取15~20m/s ； g L ——一个燃烧器的燃气耗量(Nm 3/h) 。

a v μ=(6-7)

式中 a v ——空气流经火道最小截面的速度(m/s)； h ∆——炉膛负压(Pa)； a ρ——空气密度(kg/Nm 3)； a μ——流量系数，一般取a μ=0.7。

0g a

out g a 13600288

g V L T b d l v α=

+

(6-8)

式中 b ——火道宽度(m)； α——过剩空气系数；

g l ——燃气分配管长度(m)； a T ——空气温度(K)； out g d ——燃气分配管外径(m)。

g g a

1288

3600l l L H l q T ⋅=

(6-9)

式中 l H ——燃气低热值(kJ/Nm 3)；

l q ——长度热强度(kW/m)，对小型采暖锅炉， l q =230~460kW/m ， 对燃烧室高度小于3.0m 的小型工业锅炉， l q =1150~1750kW/m ， 对燃烧室高度大于3.0m 的中型工业锅炉， l q = 2300~3560kW/m ， out

1.3752

b d h -=

(6-10)

或

out 0.364()h b d =-

s p sin h

K d α= (6-11)

式中p d ——火孔直径(mm)；

s K ——系数，按图3-10查得；

α——燃气射流与空气流的交角；

p v ——火孔出口的燃气流速(m/s)；

g ρ——燃气密度(kg/m 3)。

0.75(2~5)mm s h =+

(6-12)

()'23g p p 0.0036

m /h 4

L d v π

=

(6-13)

火孔数目n 为：

g 'g

L n L

= (6-14)

()g 1

mm 2

n l s +=

⋅ (6-15)

2

2

p

p g 2p

g 1+2F v H F ξρμ⎡⎤⎛⎫

⎢⎥=

⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭

⎣

⎦

∑ (6-16)

式中 H ——燃气所需要的压力(Pa)；

p μ——火孔流量系数，按式(6-5)取用；

ξ∑——从燃气阀门到火孔的总阻力系数，通常取

ξ

∑=2.5；

p F ——总的火孔截面积(mm 2)； g F ——燃气分配管截面积(mm 2)；

p v ——火孔出口速度(m/s)。

第三节 鼓风式扩散燃烧器

一、鼓风式燃烧器的构造和工作原理 (一)套管式燃烧器

(二)旋流式燃烧器