燃气燃烧方法——部分预混式燃烧
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(正式)
编订：__________________单位：__________________时间：__________________燃气燃烧方法(正式)Standardize The Management Mechanism To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level.Word格式 / 完整 / 可编辑文件编号：KG-AO-6024-92 燃气燃烧方法(正式)使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对管理机制、管理原则、管理方法以及管理机构进行设置固定的规范，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。
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燃烧方法，是燃烧装置热工性能最直接和最重要的影响因素之一。
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，可将燃气燃烧方法分为三种：1．扩散式燃烧法将燃气、空气分别从相邻的喷口喷出，或者燃气直接喷人空气中，两者在接触面上边混合边燃烧，也称有焰燃烧法。
2．完全预混式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，可燃混合气一到达燃烧区就能在瞬间燃烧完毕，燃烧火焰很短，甚至看不见火焰，故电称为无焰燃烧法。
3．部分预混式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)，然后经燃烧器喷入空气中燃烧，也称为半无焰燃烧法。
从本质上看燃气的燃烧过程，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，需要消耗一定的能量和时间；(2)混合气的加热和达到着火，也屑物理过程，依靠可燃混合气本身燃烧反应产生的热量来预热；(3)完成燃烧化学反应，属化学过程，反应速度受化学动力学因素控制。
第四章 燃气燃烧方法
天然气和空气在多孔陶瓷板上 燃烧时的温度变化曲线
L0为小孔式火道长度
第三节 完全预混式燃烧
2、冷却法防止回火
•冷却火孔以降低火孔出口的火焰传播速度，从而防止回火。
第四节 燃烧过程的强化与完善
一、两个热强度
1. 面积热强度：指燃烧室(或火道)单位面积上在单位时间内
通常碳粒来不及在高温区烧完，随气流流入火焰尾部低温区,燃 烧由扩散区转为动力区(温度低造成)，此后，碳粒的燃烧可能完全中 断，未燃尽的碳粒冷却后便形成碳黑，沉积在加热表面或管壁上。
五、火焰辐射
◆ 燃气火焰辐射有两种情况：
①、不发光的透明火焰的辐射，主要为高温气体的辐射，如 CO2、H2O。
②、黄色、光亮而不透明的光焰辐射，其中火焰内的游离碳 粒子产生的固体辐射占很大比例。气体辐射仅在窄波段进 行，辐射能力弱，而发光固体颗粒辐射具有连续发射光谱 能力，辐射能力强。
四、紊流预混火焰的稳定
◆ 采用人工的稳焰方法，出发点仍为改变气流速度以及改 变传播速度。
◆常用方法：在喷口处设置一个点火源。
1. 连续作用的人工点火装置，如炽热物体，辅助火焰。如图 1 2.使炽热的燃烧产物流回火焰根部形成点火源，如采用火焰稳定器:圆棒、
V型棒、锥体、平盘、鼓形盘等。如图2
图1 用辅助火焰作点火源 1—燃烧器火孔；2—小孔；3—环形缝隙
② 火焰焰面为圆锥形，焰面以内为燃 气，焰面以外为空气，焰面处α=1，燃 烧产物浓度最大。 ③ 火焰长度与气流速度成正比，对同 一种燃气和同一燃烧器，气流速度越大， 火焰越长。 ④ 燃气流量一定时，火焰长度与气流 速度无关，仅与气体的扩散系数成反比。 扩散系数越大，火焰越短。(扩散系数即
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=vco sψ (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。
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。
燃气燃烧方法
燃气燃烧方法
燃烧方法，是燃烧装置热工性能最直接和最重要的影响因素之一。
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，可将燃气燃烧方法分为三种：
1．扩散式燃烧法
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，两者在接触面上边混合边燃烧，也称有焰燃烧法。
2．完全预混式燃烧法
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，可燃混合气一到达燃烧区就能在瞬间燃烧完毕，燃烧火焰很短，甚至看不见火焰，故电称为无焰燃烧法。
3．部分预混式燃烧法
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)，然后经燃烧器喷入空气中燃烧，也称为半无焰燃烧法。
从本质上看燃气的燃烧过程，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，需要消耗一定的能量和时间；
(2)混合气的加热和达到着火，也屑物理过程，依靠可燃混合气本身燃烧反应产生的热量来预热；
(3)完成燃烧化学反应，属化学过程，反应速度受化学动力学因素控制。
所以，燃气燃烧过程所需的时间，包括氧化剂与燃气混合预热所需的时间τph和进行化学反应所需的时间τch,即：
τ=τPh+τch
按燃烧阶段所需时间不同，也可区别出以上不同类型的燃烧方法。
如果τph远大于τch，则τ≈τph，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，τph远小于τch，则τ≈τch燃烧在动力区进行，化学动力学因素是影响燃烧全过程的主要因素；若τph≈τch。
燃烧在中间区进行。
第七章 燃气的燃烧方法
2、紊流扩散火焰的长度 在燃气紊流自由射流中，由实验公式，轴线上的燃气浓度 Cg与射流出口处的原始浓度C1之比为：
Cg C1 0.70 as 0.29 r
α—紊流结构系数； s—轴向距离； r—射流喷口的半径。
射流中各点的燃气浓度与空气浓度之和应该是一样的，它等 于出口处的浓度和 ：
C1 0 C1
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思考：如何消除层流扩散火焰中的煤烟？
在火焰的内侧高温区：扩散区燃烧，可从内部提供足够多的 氧气。（例如部分预混式，完全预混式燃烧）
在火焰的外侧低温区：动力区燃烧，外部保温。如马灯、煤
油灯的玻璃罩，起到防风、保温作用。
14
3、层流扩散的长度 采用相似关系来分析层流扩散火焰的基本规律。
扩散燃烧装臵 ：管1、管2 ；
家庭用燃气用具大都属于此类。如燃气灶、热水器。日 常生活中常见：打火机、煤油灯。
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燃气在一定压力下， 以一定流速从喷嘴流 出，进入吸气收缩管， 燃气靠本身能量吸入 一次空气。在引射器 内燃气和一次空气混 合，然后经头部火孔 流出，进行燃烧，形 成本生火焰。
26
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根据气流喷出速度的不同，部分预混火焰又可分为层流和紊流。
但氧气向焰面扩散的速度基本未变，焰面的收缩点离喷
口越来越远，火焰长度不断增加。这时，火焰表面积增加，
单位时间内燃烧的燃气量↑。
b、当Vm↑→临界值时，
流动状态从层流→紊流→火焰顶点跳动。
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c、随Vm继续↑，
火焰绝大部分均扰动起来，这时扩散转变为紊流扩散， 混合加剧，燃烧强化→火焰变短。
d、随着扰动程度的加剧，混合时间↓↓，当 在动力区进行。
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3、点火环 思考：管道上气流的速度按抛物线分布，中心大，四周小， 管壁处为0。火焰会不会传到燃烧器里去？ 不会，火焰传播速度受管壁散热的影响，该处的火焰传播 速度因为管壁散热也减小了。 思考：在焰面任一点上，Sn=Vn， 火焰在该点是否能完全稳定？ 不能，只是在火焰面法向上稳定， 由于存在切向分速度，使质点向上移 动。
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随着经济的不断发展和人口的不断增长，对于能源的需求也越来越大。
燃气，作为一种清洁、环保、高效的燃料，得到了广泛的应用。
然而，燃气的使用需要采取适当的燃烧方法，预混式燃烧是一种较为常用的燃烧方法之一。
预混式燃烧的基本原理预混式燃烧是将燃料气体和空气预先混合，然后进入燃烧器进行燃烧。
混合物的浓度可以在燃烧器喷嘴处调节，以满足不同的燃烧需求。
预混式燃烧的主要特点是燃烧充分，温度分布均匀，同时可以有效降低烟气排放，减少污染物的产生。
预混式燃烧的优点燃烧效率高预混式燃烧将燃料和空气提前混合，使燃烧充分。
因此，燃料的利用率高，燃烧效率也高，从而能够节约能源，提高经济效益。
温度分布均匀预混式燃烧器将燃料和空气预先混合，送入燃烧室后燃烧充分，温度分布均匀，能够避免产生高温区和低温区，降低空气中氧含量过高引起的高温燃烧等不利因素，保证燃烧的稳定性和可靠性。
减少污染物产生预混式燃烧能够将燃料、空气和燃烧产物充分混合，使得燃料在短时间内充分燃烧，烟气排放中CO、NOx等污染物含量大大降低，具有明显的环保效益。
预混式燃烧的缺点燃烧器成本高预混式燃烧需要配备特殊的燃烧器来完成混合和燃烧的过程，这类燃烧器的成本较高，加上燃气本身就比较昂贵，因此预混式燃烧相较于其他普通燃烧方法的投资成本会更高。
调节复杂预混式燃烧器需要预先混合燃料和空气，其中混合比例的调节是非常关键的，因此需要掌握一定的技术要求，不当的操作可能会造成燃烧不均、火焰失稳等问题。
预混式燃烧的应用领域适用于小规模的燃气设备，例如家用燃气炉灶等。
同时，预混式燃烧器也广泛应用于钢铁、冶金、化工等领域的工业炉窑和锅炉中。
在国内，预混式燃烧已经成为了一种公认的环保、高效、可靠的燃烧方式。
结语预混式燃烧作为一种优良的燃烧方式，能够减少供暖、加热等方面的能源浪费，同时也能够降低烟气排放，保护环境。
但同时，预混式燃烧器的调节和维护较为复杂，需要掌握一定的技术方法和操作要求。
4.1.燃气燃烧方法
•离开管口，气流速度会逐渐变小；而越靠近管口，则管口 壁的散热作用越明显，从而使火焰传播速度降低。 •在离开管口处，必定存在气流速度大于火焰传播速度的1 点及气流速度小于火焰传播速度的2点。 •在1点处，气流法向分速度大于该点的法向火焰传播速度， vn＞Sn，气流切向分速度将使焰面向上移动；而在2点处， 气流法向分速度小于该点的法向火焰传播速度，vn＜Sn， 焰面将向下移动。 •在点1和点2之间必定存在一个气流速度与法向火焰传播速 度相等的点3，在点3上焰面稳定，而且没有分速度，φ＝0。 •这就是说，在燃烧器出口的周边上，存在一个稳定的水平 焰面，它是燃气-空气预混气流的点火源，又称点火环。 部分预混火焰内焰 表面上的速度分析
1.扩散式燃烧
•点燃前，燃气与空气不相接触（’＝0），燃烧所需的氧气完全依靠扩 散作用从周围大气获得，燃气与空气在接触面处边混合边燃烧。 •流态不同，扩散的方式也不同。
•层流状态下，扩散燃烧依靠分子扩散作用使周围氧气进入燃烧区；
•紊流状态下，则主要依靠紊流扩散作用来获得燃烧所需的氧气。 •两种流态下的火焰结构有很大的差异。
•燃气的火焰传播速度越大，脱火和回火曲线的位臵就越高。 所以火焰传播速度较大的人工燃气容易回火，而火焰传播 速度较小的天然气则容易脱火。
•对于同一种燃料，一次空气系数’与火孔热强度q则集中 反映了二者的变化情况，是影响火焰稳定的主要因素。
•相同火孔热强度下，’＝1时，火焰传播速度达最大值，回火极 限速度也达最大值； •无论增大或减小，火焰传播速度都将减小，从而导致回火极限 速度减小。’增大，点火环的点火能力将减弱，从而脱火极限速 度下降。 •在相同一次空气系数下，火孔热强度q增大将导致气流速度增大， 脱火性增强；同时导致燃烧温度升高，火焰传播速度增大，从而 使回火与离焰曲线的位臵上移。 •火焰稳定性还受周围空气组成的影响。如周围大气被惰性气体污染， 由于空气中氧含量较正常少，使混合气体的燃烧速度降低，从而脱火 的可能性就增加了。 •火焰周围空气的流动对火焰的稳定有不利的影响。
预混燃烧——精选推荐
预混燃烧⼀、预混燃烧的基本介绍1.贫燃预混燃烧的介绍贫燃预混燃烧是在保证燃料充分燃烧的情况下，增⼤空⽓的供给量，从⽽降低燃烧室的温度，满⾜较低的污染物排放标准（可以做到低NOx的排放）。
但是与常规的扩散燃烧技术相⽐，贫燃预混燃烧是在偏离正常化学当量⽐下进⾏的，这就会产⽣燃烧的不稳定性（主要包括回⽕以及振荡燃烧），严重阻碍了贫燃预混燃烧技术的发展。
维持贫燃预混燃烧室内的正常燃烧，其关键就在于避免⽕焰的吹熄与振荡燃烧。
⽕焰吹熄现象是因为燃烧室内当量⽐被控制在接近贫燃熄⽕极限，以便尽量降低⽕焰温度以及的排放，⽽在这种燃烧状况下，⽕焰传播速度很低，在相对⾼速的⽕焰流场中，会导致⽕焰的熄灭现象，这种现象发⽣的时间很短，被称为静态不稳定。
因此要避免⽕焰吹熄，维持预混⽕焰的稳定燃烧，关键就在于保持⽕焰燃烧速度与流场速度的平衡，可从以下两种⽅法着⼿：①提⾼燃烧速度；②降低燃⽓供给速度。
提⾼燃烧速度可使⽤端流产⽣器提⾼⽕焰瑞流强度，⽽降低燃⽓平均速度可以通过减少燃⽓供给做到，但是燃机的总效率也会下降，通常采⽤在燃烧室内安装钝体稳焰器或在燃烧室避免加⼯凹槽形成局部低速区域，使⽕焰燃烧速率与流场速率均衡，以便维持⽕焰的燃烧。
另外除上述⽅法外，旋流因为其特殊的流动特性，也常⽤于稳定湍流⽕焰。
预混燃烧的不稳定受燃料种类、进⽓温度、燃料⼀空⽓过量空⽓系数、燃烧室⼏何参数、燃烧室温度以及压⼒等众多参数的影响。
按压⼒振荡频率可将燃烧不稳定分为：低频振荡、中频振荡、⾼频振荡。
按照压⼒振荡涉及的燃烧系统部件可以将其定义为三类：燃烧系统不稳定、燃烧室腔体不稳定以及固有燃烧不稳定。
根据燃烧系统内不同扰动间的相互关系，可将燃烧不稳定分为受迫燃烧不稳定和⾃激燃烧不稳定，也可称为受迫振荡和⾃激振荡。
⼆、国内外研究现状及进展Lieuwen等⼈对预混燃烧室内的燃烧不稳定性进⾏了理论和实验研宄，将预混燃烧室分为进⼝区域、燃烧区域以及燃烧产物区域三个部分，⽤“完全撞拌反应器”模型（WSR）对当量⽐波动引起燃烧热释放波动的机理进⾏了描述和分析。
气体燃料的预混燃烧
T t
qw
F
V
(T
T
0)
cp
T t
=
-q
dCA dt
, 绝热条件下
T Tc , C0 Cc
积分可得：Tc
T0
q
cp
(Cc
C0 )
即： Tc T0 q ,容器内混合物的温升正比于反应物浓度的衰减。
C0 Cc cp
热自燃孕育期
i
C0 CC wi
氨 (NH3) 高炉煤气
焦炉煤气
发生炉煤气
生活用煤气
天然煤气
571 609 632 472 504 305 290 651 700~800 650~750 700~800 560~750 530
可燃物着火
的浓度范围
低限 % 高限 %
4.0
74.2
12.4
73.8
4.6
14.6
2.9
14
2.08
10.6
散热曲线Ｑs与放热曲线Ｑf相切的数学条件为 (1)散热与放热相等，即 Ｑf =Ｑs (2)在曲线相切点C处的斜率应相等，即
dQf dQs dT dT
思考题
煤堆自然导致能源的浪费和设备受损伤，因此必须 防止。现有下列四种现象，请用自燃热力着火理论 加以解释？ 褐煤和高挥发分烟煤容易自燃。 煤堆在煤场上日久后易自燃。 如在煤堆上装上若干通风竖井深入煤层深处，可防 止自燃。 如用压路机碾压煤堆，使之密实，也可防止自燃。
Ⅴ
Tlj
Ⅰ、Ⅱ不能着火
Ⅳ
Ⅲ
Ⅲ能够着火，在Tlj时，温度 拐点，孕育时间τi
系统初温升高有利于着火，
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方法中的一种重要类型是预混式燃烧。
预混式燃烧是指燃气和空气在燃烧前事先混合，形成稀薄的可燃气体混合物，然后进行燃烧。
这种燃烧方法具有许多优点，如高燃烧效率、低排放、可控制的燃烧过程等。
以下将详细介绍预混式燃烧的原理、优点以及应用领域。
预混式燃烧的原理是将燃气和空气在燃烧器内先行混合，形成可燃气体混合物，再经过点火点燃。
预混式燃烧的燃气与空气的混合比例可以通过燃气和空气进气量的控制来调节，从而获得适宜的混合比例。
混合气体在燃烧时能够快速燃烧，因为可燃气体和氧气的接触面积更大，同时混合气体的温度和压力也更高。
预混式燃烧的燃焰较小，且燃烧速度较快。
预混式燃烧具有许多优点。
首先，预混式燃烧能够提高燃烧效率。
由于燃气和空气事先混合，使得燃料更充分地与氧气接触，燃烧更完全，从而提高能量利用率。
其次，预混式燃烧可以实现低排放。
由于燃料更充分地燃烧，燃烧产生的废气中的污染物减少，从而减少了废气的排放。
此外，预混式燃烧还具有燃烧温度和燃焰形状可控制的优点，通过调节燃气和空气的混合比例，可以实现燃烧的稳定和控制。
预混式燃烧方法在许多领域得到广泛应用。
首先，它在工业领域中被广泛应用于燃烧炉和锅炉等热能设备中。
预混式燃烧能够提高燃烧效率，减少能源消耗，从而降低能源成本。
其次，预混式燃烧也在家用燃气炉具中得到应用，如燃气灶和燃气热水器等。
这些炉具采用预混式燃烧能够提供高效、环保的烹饪和供暖体验。
此外，预混式燃烧还应用于柴油机、燃气轮机等内燃机中，提高其燃烧效率，并减少尾气排放。
总之，预混式燃烧是燃气燃烧方法的一种重要类型，具有高燃烧效率、低排放、可控制的燃烧过程等优点。
它在工业和家用以及交通领域等多个领域得到广泛应用。
预混式燃烧的发展有助于提高能源利用率，减少环境污染，为可持续发展做出贡献。
部分预混可燃气的着火-PPT课件
1点被称为低温稳定点。混合物只能处于缓慢氧化状态。 燃料处于储存期且有空气进入就类似这种情况。
2020/10/10
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不同壁温情况下Q-T曲线
T=T01，两个交 点A、B。在B， 只要温度略高 于T，系统温度 将不断升高， 达到爆炸。但 是从A过渡到B 很困难。B不属 于自燃范畴。 低温稳定点A 又称下稳定点
热自燃：混合物本身化学反应放 热量大于系统散热量时将造成热 量的积累，使温度不断升高、反 应速度增大，最终达到很高的反 应速度－－热爆炸。
链锁自燃：由于分枝链锁反应 造成活性中心迅速繁殖，不需 要高温条件，就可以达到很高 的反应速度－－链锁爆炸
实际自燃过程中，二者兼有，一般低温下链锁自燃主导，高温下热自燃主导。
2020/10/10
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闭口系统自燃条件分析
假设反应热为q，则单位时间单位体积化学反应放出的热量为：
Q f Q 1q0C kfaC abex R p E T A ex R p E T
折算到单位时间单位体积上系统的散热量为：
一组超越函数
Q sQ 2分析两组曲线之间的关系
第四章预混可燃气的着火理论
2020/10/10
在燃烧装置中，着火是有条件的；另外，有些 时候我们要防止发生着火，或者在燃烧后要求尽快 熄灭，比如消防。因此我们要了解着火的理论。
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基本概念
自燃：使可燃混合物在整个空间内同时达到某一温度，超 过该温度，混合物便自动地、不再需要外界作用而达到燃 烧状态。俗称自燃着火、着火。
2020/10/10
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低温稳定点
当放热曲线与散热曲线在低温 区仅有一个交点的时候，如图所示1 点，Q f= Q s。
在1点之前，放热量大于散热量， 于是系统温度逐渐升高。到达1点的 时候，放热量等于散热量，达到平衡。
第05章 燃气燃烧方法
第二节 部分预混式燃烧
三、部分预混紊流火焰
• 紊流火焰的特点：火焰长度短，顶部圆，焰 面皱曲，火焰厚度增加，表面积增加。 • 紊流火焰结构： ¾ 焰核：燃气空气混合物尚未点着的冷区 ¾ 焰面：着火与燃烧区 ¾ 燃尽区：此区边界看不见，通过气体分析确 定。
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第二节 部分预混式燃烧
四、紊流预混火焰的稳定 • 紊流火焰工作的稳定区变得很窄，常常全 部消失，只有人工办法稳焰。 • 要想稳焰，就要想办法在局部地区保持气 流速度和火焰传播速度之间的平衡。 ¾ 从气流速度着手→流体动力学方法 ¾ 从改变火焰传播速度着手→热力学和化学 方法
二、部分预混层流火焰的确定
• 离焰：当燃烧强度不断加大，气流速度v↑， 使得v=S的点更加靠近管口，点火环变窄，最 后使之消失，火焰脱离燃烧器出口，在一定 距离以外燃烧。 • 脱火：若气流速度再增大，火焰被吹熄。 • 回火：若进入燃烧器的燃气流量不断减小， 即气流速度v↓，兰色锥体高度↓，最后由于 气流v小于Sn，火焰缩进燃烧口，熄灭。
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第二节 部分预混式燃烧
• 分析根部：在火焰根部气速度降为0，但 火焰不会传到燃烧器里去。 •在1-1环上，S<v→推离 •在2-2环上，S>v→回燃 •必存在3-3环，该环上 S=v，该环没有切向分 速，φ=0→水平焰面→点 火源→又称点火环，使层 流火焰根部得到稳定。
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第二节 部分预混式燃烧
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第三节 完全预混式燃烧
• 在部分预混式燃烧的基础上发展起来的， 技术合理。广泛应用。 • 在下列条件下进行的燃烧，称为完全预混 式燃烧，又称无焰燃烧 • 进行完全预混的条件： ¾ 燃气和空气在着火前预先按大于等于化学 计量比混合均匀（即α’≥1）； ¾ 设置专门的火道，使燃烧区保持稳定的高 温。
燃气燃烧方法—完全预混式燃烧
燃气燃烧方法—全预混合燃烧在燃烧之前，将燃气与空气按α′≥1预先混合，然后通过燃烧器喷嘴喷出进行燃烧，这种燃烧方法就称为全预混合燃烧或无焰式燃烧。
这时，燃烧过程的快慢，完全取决于化学反应的速度。
实际上，因为燃气与空气不再需要混合，一旦可燃混合物到达燃烧区域，即可立即燃烧。
全预混合燃烧的主要特点是：(1)因为空气和燃气是预先混合，因此，过量空气系数可以更小，一般为1．02～1．05；(2)燃烧速度快。
容积热强度Q<font size="2">v比火焰燃烧时大l00～1000倍之多；(3)燃烧高温区比较集中。
而且由于所用的过剩空气量少，因此，燃烧温度也高于火焰燃烧温度；(4)由于燃烧速度快，燃气中碳氢化合物来不及分解，火焰中的游离碳粒比较少，因此，火焰的黑度小于火焰燃烧的黑度，火焰辐射能力较弱；(5)因为燃气与空气要预先混合，所以它们的预热温度不能太高。
原则上不应高于可燃气体混合物的点火温度，实际上一般都控制在350～500℃以下；(6)为了防止脱火和发生回火爆炸，烧嘴的燃烧能力不能太大。
完全预混合燃烧的条件是一定比例的气体和空气在燃烧前均匀混合，还需设置专门的火道或网格等以保持燃烧区稳定的高温。
完全顶混式燃烧的燃烧速度很快，但火焰稳定性较差。
工业上的全预混合燃烧器，常常用一个紧接的火道来稳焰。
图3—5—12所示为火道中火焰的稳定。
来自燃烧器1的燃气—空气混合物进入火道3，在火道中形成火焰2。
由于引射作用，在火焰的根部吸入炽热的烟气，形成烟气回流区，是一个稳定的点火源。
如果火道有足够的长度，则火焰将充满火道的断面，燃烧就稳定。
但火道较短时，火焰仅占火道的一部分，可能吸入周围的冷空气以中断燃烧。
另外，如果火道的壁面未达到炽热状态，也将增加烟气向周围介质的热损失，使烟气温度降低而失去点燃混合物的能力，因此必须对燃烧室采取良好的保温措施。
全预混合燃烧过程的热强度与火道有很大的关系。
燃气职业技能鉴定习题集答案-选择填空资料
燃气具安装维修工（初级）理论知识试题库一、填空题1、天然气的主要成份是甲烷，其爆炸极限为 5%~15% 。
2、家用燃气灶由四部分组成：燃烧系统、供气系统、辅助系统、点火系统。
3、燃气橡胶管使用中，两端应用卡箍固定，弯曲半径应大于5厘米，否则易过早损坏。
橡胶管使用寿命为 18个月，到期或发现老化及时更新。
4、可燃气体在其混合物中引起爆炸的最低浓度称为爆炸下限，引起爆炸的最高浓度，称为爆炸上限。
5、嵌入式灶具要用金属软管连接，不要用橡胶管连接，以防意外，保持灶下面橱柜的良好通风。
6、燃气灶的燃烧器必须设置燃气阀门。
每个燃烧器应能用火柴和点火棒点燃。
7、直接测量式燃气表中最常见的是皮模式燃气表。
8、燃气开始燃烧时的最低温度称为着火温度。
9、燃气灶的灶面边缘、烤箱的侧壁距木质家具的净距不应小于 20cm 。
10、安装燃气灶的房间净高不得低于 2.2m 。
11、火焰局部脱离火孔的现象叫做离焰。
12、由稳定的氧化反应转变为不稳定的氧化反应而引起燃烧的一瞬间，称为爆燃。
13、家用燃气灶其连接软管的长度＜2m 。
14、燃气胶管使用期限为 18个月。
15、家用燃气灶按结构可分为台式灶和嵌入式灶。
16、热电式熄火安全装置是由热电偶和电磁阀所组成。
17、城镇燃气大致可以分为：人工燃气，天然气，液化石油气。
18、燃气的燃烧方法有扩散式燃烧，部分预混式燃烧，完全预混式燃烧。
19、家用燃气灶具的常用点火方法有_压电陶瓷和电子脉冲_。
20、纯天然气中甲烷含量在 98% 。
21、燃气热水器上使用的熄火保护装置有热电偶式，双金属片式，火焰离子探针式。
22、燃气灶具漏气的原因，一般是阀门旋转芯的密封面不严，很可能是旋转芯所用的密封脂已经干涸。
23、燃气热水器上设置的燃气阀门有关闭阀，安全切断阀，气量调节阀，切换电磁阀。
24、天然气是以甲烷为主的气体，一般可分为四种，这四种气体的名称分别是：气田气，油田伴生气，凝析气田气，矿井气。
25、华白指数和燃烧势是代表燃气燃烧特性的重要参数，是判定两种燃气是否具备互换性的主要指标。
燃气燃烧与应用题库
燃气燃烧与应用题库2021最新试题1.燃烧热温度：在热平衡方程中，让TA=TG=0和=1，然后在绝热条件下冒烟气所能达到的温度，成为燃烧热量温度。
2.低热值：1nm3燃气完全燃烧后，其烟气被冷却至原始温度，但将烟气中的水蒸气视为蒸汽时释放的热量称为燃气低热值。
3、熄火距离：在电极间距从大往小减小过程中，当该间距小到无论多大的火花放电能量都不能使可燃混合物点燃时，这时的间距就叫熄火距离。
4.范围：在喷射轴上设置一个点，使X方向上该点的轴向速度的部分速度VX为喷射出口速度V2的5%，并且该点到喷嘴出口平面的相对垂直距离X1/D被定义为范围。
5.火焰传播浓度限值：火焰传播浓度的上下限范围，称为“火焰传播限值”，又称火灾爆炸限值。
6、大气式燃烧燃气在从管口喷出之前，首先混合一部分燃烧用氧化剂（即07.当气流接近燃烧器出口时，称为熄火点。
当气流接近燃烧器时，v=s，称为熄火点。
最后，当气流接近燃烧器时，它被称为熄火点8、燃气互换性：设某一燃具以a燃气为基准进行设计和调整，由于某种原因要以s燃气置换a燃气，如果燃烧器此时不加任何调整而能保证燃具正常工作，则表示s燃气可以置换a燃气，或称s燃气对a燃气而言具有“互换性”燃烧：气体燃料中的可燃成分在一定条件下与氧气发生剧烈反应并产生大量气体和光的物理和化学反应过程称为燃烧热量计温度：如果燃烧过程在绝热环境下进行，由燃气、空气带入的物理热量和燃气的化学热量全部用于加热烟气本身，则烟气所能达到的温度称为**理论燃烧温度：如果热平衡方程式中将由于化学不完全燃烧而损失的热量考虑在内，则所求得的烟气温度称为**支链反应：如果每条链中有两个或两个以上的活化中心，可以导致新链的反应，这称为支链反应。
如果每个链环只产生一个新的活化中心，那么这种链式反应称为**点火：由稳定氧化反应转化为不稳定氧化反应所引起的燃烧瞬间称为点火支链点火：在一定条件下，由于活化中心浓度的迅速增加，反应加速，使反应由稳定氧化反应转变为不稳定氧化反应，称为**热力着火：由于系统中热量的积聚，使温度急剧上升而引起的，称为**点火：当向可燃混合物中加入一个微小的热源时，靠近热源的一层混合物迅速加热并开始燃烧产生火焰，然后扩散到其他部位，逐渐点燃可燃混合物。
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。
燃气燃烧理论基础-燃气燃烧理论基础文档
（四） 压力的影响 Sn ∝ pk
Sn ﹤50 k ﹤0
第三章 燃气燃烧的火焰传播
50-100 ≈0
﹥100 ﹥0
第三章 燃气燃烧的火焰传播
（五）惰性气体的影响
燃气中加入惰性气体N2，热值 降低，反应速度减慢，将使火焰传 播速度Sn下降。
第三章 燃气燃烧的火焰传播
三、 火焰传播浓度极限（爆炸极限，着火浓度极限）
燃气名称 氢
一氧化碳 甲烷 乙炔 乙烯 乙烷 丙烯 丙烷 丁烯
正丁烷 异丁烷
爆炸下限 % 4.0 12.5 5.0 2.5 2.7 2.9 2.0 2.1 1.6 1.5 1.8
（常温，20℃) 爆炸上限 %
75.9 74.2 15.0 80.0 34.0 13.0 11.7 9.5 10.0 8.5 8.5
200-400 1.42
400-700 1.47
700-1000 1.51
1000-1200 1.55
1200-1500 1.59
第二章 燃气燃烧反应动力学
一、 化学反应速度
（一）化学反应速度 单位时间内反应物浓度的变化， 即单位时间、单位体积内反应物的消耗量： W = dC / d （ kMol / m3 ·s）
01
第四章 燃气燃烧方法 兰色火焰出现条件：1. 燃气-空气混合物浓度在爆炸上限与爆炸下限之间。 2. 气流的切向分速使下面质点对上面质点点火。 3. 火焰根部存在点火源：火焰传播速度 Sn = 气流速度 V
1点：Sn＜V 2点：Sn＞V 3点：Sn = V 火焰面稳定
点火环
第四章 燃气燃烧方法
（二）燃烧器头部 1. 多火孔头部
燃气-空气混合物均匀分布到各火孔， 头部各点气流压力相等，二次空气能均 匀达到各个火孔。
部分预混燃烧的原理
部分预混燃烧的原理
部分预混燃烧（Partially Premixed Combustion，PPC）是一种燃烧方式，结合了均匀预混燃烧（Homogeneous Charge Compression Ignition, HCCI）和传统的内燃机燃烧方式。
它的原理是将燃料和空气局部预混，并在部分预混燃烧室中进行点燃。
部分预混燃烧的原理包括以下几个方面：
1. 燃料和空气预混合：在部分预混燃烧中，燃料和空气在燃烧室中进行预混合，使得燃料和空气的混合更为均匀。
这种预混合有助于提高燃料和空气的反应速度和速率，使得燃烧更加均匀和完全。
2. 极限混合条件：在部分预混燃烧中，通过提高某些条件，例如进气温度和压力的控制，来达到燃料和空气混合的极限条件。
这种极限混合条件有助于提高燃料和空气的可燃性和反应的速率。
3. 缓慢燃烧速率：在部分预混燃烧中，点燃方式选择较为缓慢和温和的方式，例如通过碰撞和扩散来点燃混合物。
这种缓慢燃烧速率有助于降低峰值燃烧温度和压力，减少燃烧室内的热负荷，从而减少氮氧化物（NOx）和颗粒物（PM）的生成。
4. 控制燃烧时机：在部分预混燃烧中，通过控制点火时机，使得燃料和空气在
合适的时间内进行混合和点燃。
这有助于提高燃烧效率和燃料利用率，并降低尾气中有害物质的排放。
通过上述原理，部分预混燃烧能够在一定程度上解决传统内燃机燃烧过程中的一些问题，例如高温高压下的NOx生成和颗粒物排放，同时提高燃料经济性和环境友好性。
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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。
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。
体内部
?
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。
1和点2
面，它就是燃烧器底部预混气流的点火源，称之为“点火环”。
蓝色锥体的高度，也与火焰传播速度和可燃混合气流速度有关。
如图3—5—6，设锥体高度为h,喷管出口半径为r，在锥休表面取一微元面，它在高度上的投影为dh，在径向上的投影为dr。
?。