燃料与燃烧03培训课件

4.混合管
2020/7/10
第十三章 气体燃料的燃烧
缺点： • 1.尺寸大，安装操作不便 • 2.需煤气压力高（10kPa） • 3. 空气煤气预热温度受限制 • 4. 负荷调节比小 • 5. 对煤气热值、炉压、预热温度波动较敏感
优点： • 1.具有自调性，煤气空气按比例变化 • 2.混合均匀，装置简单可靠 • 3.燃烧速度快 • 4.不需风机，控制调节简单
，使燃烧速度加快，火焰变短。
2020/7/10
第十三章 气体燃料的燃烧
• 燃烧烧嘴结构对火焰长度的影响 •
1两股分流
3射流导向叶片
5. 空气旋流-
2.同心射流 合
4缩小出口交角混合
出口部分混
2020/7/10
混合好 火焰短 阻力大 结构复杂
混合差 火焰长 阻力小 结构简单
第十三章 气体燃料的燃烧
第十三章 气体燃料的燃烧
• 半无焰燃烧 大气式燃烧器
2020/7/10
分4 区：
• Hottel半经验方程： 火焰长度 L = Alg（Vf）+ B V — 体积流量 f — 时间因子 A、B — 常数
2020/7/10
r
氢气扩散火焰
第十三章 气体燃料的燃烧
• 二、紊流扩散火焰
管内流动时： Re = udρ/μ 一般气体 Re > 2 103
城市煤气
3-4 103
2020/7/10
第十三章 气体燃料的燃烧
优点： • 1.具有自调性，煤气空气按比例变化 • 2.混合均匀，装置简单可靠 • 3.燃烧速度快 • 4.不需风机，控制调节简单
缺点： • 1.尺寸大，安装操作不便 • 2.需煤气压力高（10kPa） • 3. 空气煤气预热温度受限制 • 4. 负荷调节比小 • 5. 对煤气热值、炉压、预热温度波动较敏感
2020/7/10
第十三章 气体燃料的燃烧
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。
2020/7/10
第十三章 气体燃料的燃烧
§2 有焰燃烧（扩散式燃烧）
• 一、层流扩散火焰
1. 纯煤气区 2. 煤气+燃烧产物区 3. 空气+燃烧产物区 4. 纯空气区
《燃 料 与 燃 烧》
第四篇 燃烧方法与燃烧装置 第十三章 气体燃料的燃烧
2020/7/10
第四篇 燃烧方法与燃烧装置
第四篇学习重点 学习第四篇要求重点掌握：
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 4. 典型的有焰和无焰烧嘴 5. 油的燃烧过程，油的雾化单滴油粒的燃烧及其影响因素 6. 典型的气体介质雾化式烧嘴和油压式烧嘴 7. 固体燃料床层：固定床、流化床、气流床 8. 层流燃烧法，沸腾燃烧法，粉煤燃烧法
混合速度加快，使火焰变短）
紊六火焰没有明显的 燃烧前沿面。
2020/7/10
第十三章 气体燃料的燃烧
• 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
2020/7/10
第十三章 气体燃料的燃烧
三、有焰烧嘴（扩散燃烧）
•
主要由加强混合来加强燃烧。改善烧嘴混合条件
2020/7/10
第十三章 气体燃料的燃烧
• 火焰长度 L 的影响因素： （1）气流速度 W ， L （2）火焰传播速度 UL ， L
2020/7/10
第十三章 气体燃料的燃烧
• 火焰的稳定性 由于气流速度大，应防止脱火。
• 稳定燃烧措施：
（1）强化点火 附加点火小烧嘴
高温砌体
• 1. 环孔 2. 点火环 3. 烧嘴头本体
（9）按预热方式：空气、煤气不预热
空气、煤气预热
（10）按使用燃料种类：一种煤气用的烧嘴
两种煤气用的烧嘴
2020/7/10
煤气/燃油共用烧嘴
第十三章 气体燃料的燃烧
• 各种有焰烧嘴（扩散燃烧式烧嘴） • 1. 套筒式烧嘴
平行流动，混合慢火焰长，结构简单 ，阻力小 • 2. 低压涡流式烧嘴
混合好，火焰短，不同直径的节流垫圈可调煤气减压
2020/7/10
第十三章 气体燃料的燃烧
• 三、典型的喷射式无焰烧嘴 1. 冷风低热值煤气喷射式烧嘴
• 煤气
•
2020/7/10
直头冷风喷射式烧嘴
第十三章 气体燃料的燃烧
煤气 • 弯头冷风喷射式烧嘴
2020/7/10
第十三章 气体燃料的燃烧
• 2. 热风低热值煤气喷射式烧嘴（双管式）
2020/7/10
2020/7/10
第十三章 气体燃料的燃烧
• （2）稳焰器 火焰内部产生回流，使新鲜可燃气点 着，形成点火热源，稳定火焰
•
2020/7/10
第十三章 气体燃料的燃烧
• 二、喷射式无焰烧嘴燃烧的特点及烧嘴
以带压力的煤气来引射空气
• 1.喷嘴 5.扩压管
2.风门 6.喷头
3.空气吸入口 7.燃烧坑道
2020/7/10
第十三章 气体燃料的燃烧
§1 概述
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。
• 有焰烧嘴的分类
（1）按煤气发热量：高发热量煤气烧嘴（NG，LPG，焦炉煤气） 中发热量煤气烧嘴（城市混合煤气） 低发热量煤气烧嘴（发生炉煤气，高炉煤气
） （2）按燃烧能力：大型烧嘴（500-1000 m3/h）
中型烧嘴（100-500 m3/h） 小型烧嘴（ <100 m3/h ） （3）按火焰长度：短焰烧嘴 长焰烧嘴 （4）按火焰长度的可调性：煤气流量不变时，火焰长度固定
2020/7/10
第十三章 气体燃料的燃烧
• 3. 环缝涡流式烧嘴 煤气呈筒状气流 ，空气由蜗形室从环缝旋转流出 ，混合良
好但需较高压力：2-4kPa • 4. 带旋流式的预混烧嘴
煤气空气均切向旋流 ，且反方向流入混合室混合充分，火焰 短 2020/7/10
第十三章 气体燃料的燃烧
5. 天然气烧嘴 煤气多孔喷出
•
CO燃烧时沿火焰中心的CO2% n=1
2020/7/10
第十三章 气体燃料的燃烧
• 锥体火焰简化模型计算得到：
UL = W / （L2 / r02 + 1） 1/2 = qv / [ r0（L2 + r02）1/2 ] qv — 喷嘴流量 r0 — 喷嘴半径
• 火焰长度 L 的影响因素：
（1）气流速度 W ， L （2）火焰传播速度
2020/7/10
第十三章 气体燃料的燃烧
四、有焰烧嘴的计算 已知：煤气— Qd，ρ0，g，pg，tg，组分 空气— ta 计算：1）煤气、空气、混合气的出口断面尺寸 2）烧嘴前空气压力
2020/7/10
第十三章 气体燃料的燃烧
• §3 无焰燃烧（预混燃烧，动力燃烧）
有外锥、内锥、点火圈
当 qv 不变时：UL ， L
2020/7/10
第十三章 气体燃料的燃烧
实验证明，回火、脱火的 临界条件与管口边缘区域 中的边界速度梯度 g 有关 。g越小，易回火；g越大 ，易脱火。
2020/7/10
第十三章 气体燃料的燃烧
• 2. 紊流火焰 （1）中心部分 未燃的可燃混合物 （2）燃烧带 紊流燃烧前沿，大部分燃气燃烧区 （3）燃烬带 达到完全燃烧
火焰长度可调 （5）按混合位置：炉膛中混合
烧嘴和炉膛中都有混合
2020/7/10
第十三章 气体燃料的燃烧
（6）按混合方式：空气、煤气紊流扩散而混合
带流股交角混合
旋流装置混合方式
机械作用混合
（7）按煤气与空气配比的调节方式：手动调节
自动调节
（8）按流股形状：扁平流股的烧嘴（缝式烧嘴）
圆形流股的烧嘴
盘形流股的烧嘴（平焰烧嘴）
LPG
9-10 103
天然气
3 103
• 燃烧时温度很高，使得密度ρ提高，粘度μ降低，因而与冷态差 不多的速度达到紊流时，Re变大了。
2020/7/10
第十三章 气体燃料的燃烧
• （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；
，空气需要量大，空气从环缝
流出 ，混合良好
→
2020/7/10
第十三章 气体燃料的燃烧
6. 平焰烧嘴
空气由螺旋片3切向旋转， 经大张角喇叭形烧嘴砖喷 出。煤气轴向喷出，靠空 气旋转时形成的负压引入 平展气流。边混边烧，形 成平面火焰，即向四面展 开的圆盘形火焰，紧贴炉 墙或炉顶内表面，加热均 匀，辐射传热强。
2020/7/10
第十三章 气体燃料的燃烧
• 7.低NOX烧嘴 热力型NOX是由于高温形成的 • （1）废气循环式
部分烟气循环到燃烧区 ，降低煤气浓度，防止局部高温，减少NOX生成
• （2）两段燃烧式 一次空气供氧不足，造成还原区，降低燃烧温度。二次空气外围送入，火焰尾部达 到完全燃烧。分段燃烧避免高温集中，减少NOX生成。