第六章热处理燃烧炉

6.5热处理燃料炉的燃烧装置
二.煤气燃烧装置（主 要是喷嘴）
1.无焰（内混式）烧 嘴（不再烧嘴内燃烧）
这类烧嘴的燃烧
方式式煤气与空气预
先在烧嘴内进行均匀
混合，而后喷出进行
燃烧嘴。很易发生
“回火”，甚至有爆
炸的危险
6.5热处理燃料炉的燃烧装置
2. 有焰（内混式）烧嘴
这类烧嘴燃烧方法
是煤气与空气全部或大
料炉中，为使燃烧气 体与工作室隔离，常 采用辐射管加热器， 辐射管一般采用气体 燃料。其材料为耐热 钢经铸造或焊接而成。
改良的措施见教
材。
6.5热处理燃料炉的燃烧装置
三.液体燃料的燃烧装置（喷嘴）
1.液体燃烧的燃烧特点
油是液态的高分子聚合物，需要加热蒸发
形成可燃物，再与氧混合后才能燃烧。油的燃 烧速度决定于油的蒸发速度及其与氧的混合速 度。油滴的直径越小，表面积越大，油蒸汽与 氧的混合速度越快，燃烧越完全。为使油完全 燃烧，应将油雾化成油滴。
尽量减少过剩空气量，过多的空气会增加废气带走烟 气量，降低炉温，易使工件氧化。
6.2燃料燃烧计算
为什么说喷嘴将油雾化得很小时，混合 就好，固体燃料在燃烧前加工粉碎这两 种措施都可以使空气过剩系数n值减少？
增加了油与空气的接触面积
6.3燃料消耗量计算
一、热平衡计算法
按热平衡方程式有：∑ Q收＝ ∑ Q支，主 要是要求出燃料的消耗量B（kg/h或m3/h) 1.热收入项目 （1）燃料燃烧的化学热，其中Q低指低发热量； （2）预热空气和燃料带入的物理热Q空， Q燃 2.热量支出项目 （1）加热工件的有效热量；
煤粉喷流燃烧法是将 煤粉破碎到50～60微米 的粒度，用空气喷到炉 内，在运动过程中通过 煤粉烧嘴完成燃烧反应， 形成具有一定形状的火 焰。
பைடு நூலகம்
第六章 热处理燃烧炉
认识和掌握热处理燃烧炉的种 类、结构特点、燃料燃烧计算及燃 烧装置性能等，对燃料炉有初步的 了解。
6.1燃料炉的基本类型及特点
一、燃烧炉的分类 热处理燃烧炉按所用的燃料不同，可分为固
体燃料炉，液体燃料炉和气体燃料炉三种。各 种炉的特点见表6-1。 二.燃料炉的炉型
周期作业的是室式炉和井式炉，连续作业 的一般为直通式炉。
6.3燃料消耗量计算
一、热平衡计算法
2.热量支出项目 （2）加热辅助工具所需的热量； （3）加热可空气氛所需的热量； （4）通过炉衬的散热损失； （5）通过开启炉门的辐射损失； （6）通过开启炉门或炉墙缝隙的溢气热损失；若外溢炉
气已流经工件进行了热交换，实际与烟囱排出的废气 相同，则不应再计入该项损失。若燃料炉炉膛处于负 压状态，则应计入加热吸入冷空气的热损失。
式其他三类的区别，而后三
种燃烧方式的区别在于火焰
进入炉膛的位置不一样。
6.1燃料炉的基本类型及特点
三.炉型的选择及设计步骤 在进行炉型设计时要注意以下问题： 1.尽可能使燃料完全燃烧，充分发热，节省燃
料。(中央及国务院十一五号召全民“节能、 环保”，在开发设备注意节能) 2.引导炉气在炉内合理流动，并及时将废气 排除，创造良好的传热及劳动条件。 鼓风机的作用？ 3.炉体结构需满足炉子耐热、保温、减少热 损失的要求，并使炉子有足够的强度。
预热工件或辅助工具c作为回火炉的热源d作为 废热炉生产蒸气
6.5热处理燃料炉的燃烧装置
燃烧装置包括煤炉的燃烧室、气体燃料炉 的烧嘴和液体燃料炉的喷嘴。
一.燃料燃烧过程 燃料燃烧过程包括混合、活化和燃烧反应三
个阶段。其中可燃气体与空气中的氧适当混合 是燃烧的前提，燃料燃烧速度，主要取决于混 合速度。
四、固体燃料的燃烧装置（燃烧室）
1.特点：固体燃料分为块煤层状和粉煤喷射燃 烧。 块层煤层状燃烧的过程：煤在燃烧是，最低 层为灰渣层，空气通过灰渣层后，氧与碳化合 燃 C层O为烧2又干生与馏成碳层CO反，2应（煤生称受产为热C燃放O出烧（挥层成发或为性氧还物化原质层层。）），，随最后上
粉煤燃烧是将媒粉与空气一起以15～20m/s 的速度喷如炉内进行燃烧。与空气混合较好， 空气过剩系数小，燃烧速度快，燃烧完全。
6.3燃料消耗量计算
一、热平衡计算法
根据公式（6-11）求出燃料的消耗量，但 在实际设计过程中，炉子的最大燃料消耗量硬 币理论消耗量大，Bmax＝（1.3～1.5）B
二、经验统计数据法
1.根据单位热耗指标计算燃料消耗量 B＝Q/ Q低 2.根据炉底热强度（E）计算燃料消耗量 B＝FE/ Q低
6.4燃料炉的经济技术指标及提 高热效率途径
6.5热处理燃料炉的燃烧装置
2.燃烧室结构
燃烧室的底部是炉栅，支持煤及灰渣， 并从缝隙漏出灰渣，也便于鼓风，炉栅是由耐 热铸钢或耐热铸铁制成。
固体燃料燃烧装置
块煤靠人工或机械装 置堆放在炉排上，助燃 空气从炉排下部自下而 上地穿过煤层，完成燃 烧反应。左图是往复炉 排的机械加煤燃烧室。
固体燃料燃烧装置
6.1燃料炉的基本类型及特点
燃烧炉的主要设计步骤：
前四个步骤与热处理电阻炉的一样，第五 点则为燃料消耗量，第六点为计算燃烧所需空 气量和生成烟气量；第七点为排烟口、烟道、 烟囱等设计和鼓风机的选择；第八点为炉门升 降机构和装、出料机构及其控制系统；第九点 为设计炉前管路等辅助设施。
6.2燃料燃烧计算
6.5热处理燃料炉的燃烧装置
为什么可燃混合物的活化是将混合气体加热到 着火温度？ 到达燃点前需要吸热，所以要加热。
可燃气的浓度太浓或太稀的不能着火燃烧的原 因？ 太浓则原来设定的着火温度过低，达不到燃 烧温度；太稀则可燃气体较少，空气较多着火 温度也相应提高。一旦着火后，燃烧不再受着 火浓度的限制，直至可燃物或氧气消耗完为止。
6.5热处理燃料炉的燃烧装置
4.回火和脱火
回火是可燃气喷出速度低于火焰传播速度、 火焰会回到燃烧装置或管道中进行燃烧，甚至 引起爆炸。
若可燃气的喷出速度大于火焰的传播速度， 则火焰会脱离燃烧装置向前移动，变得不稳定， 甚至熄灭（原因是喷出速度快即可燃气体浓度 太浓则原来设定的着火温度过低，达不到燃烧 温度） ，这种现象称脱火。
燃料炉结构比电阻炉复杂，其基本结构形 式与电阻炉的主要不同之点是设有燃烧室。
常用燃料热值
常用燃料热值
6.1燃料炉的基本类型及特点
按燃烧室的部位及燃烧
产物流动方式不同，分为直
接燃烧式、顶燃式、侧燃式
和底燃式四类。各种炉型的 特点见教材的表6-2，燃料是 否在炉膛内燃烧是直接燃烧
式和顶燃式、侧燃式和底燃
6.2燃料燃烧计算
燃料燃烧时需计算的项目有燃烧空气需要量、燃烧 产物量以及燃烧温度等，为设计燃烧装置、烟道、烟 囱和选择鼓风机等排气系统提供理论依据。
1.理论空气需要量和理论燃烧产物量 2.空气过剩系数n＝Ln/L0，n值与燃料的种类、燃烧装
置的构造、燃料的准备状况等有关。 实际生产中，在保证燃料完全燃烧的前提下，应
6.4燃料炉的经济技术指标及提 高热效率途径
二.提高热效率的途径 炉子的热损失与炉子的结构尺寸、燃料种类、
装炉状况、工艺操作等因素有关，要提高炉子 的热效率就要尽可能减少或回收各种热损失。
1.减少烟气带走的热量 主要通过降低燃气温度，计算好燃烧量或减少
烟气体积即控制好过剩空气量。
2.有效地利用烟气预热 有效地利用烟气预热：a预热空气或燃料气b
6.5热处理燃料炉的燃烧装置
3.火焰的传播数度
火焰的传播速度是指火焰前沿向未燃烧的 可燃物移动的速度（即火焰的相反方向）。常 用预热燃料和增加燃料气的紊乱程度的方法来 提高火焰传播速度。
6.5热处理燃料炉的燃烧装置
为什么预热燃料和增加燃料气的紊乱程度可以 提高火焰传播速度？ 预热燃料则与着火温度接近，混合气体则更 容易燃烧，加热时间减少；而增加燃料气的紊 乱程度则是提高燃料气的混合均匀性。
一、经济技术指标
1.炉子的热效率（η） 表示炉子的热能利用情况，是评价炉子的
主要指标。 η = Q件/(Q烧+ Q空+ Q燃)×100％ 通常不回收废烟气热量的周期作业炉热效
率在5％～25％范围内。 2.单位标准燃料消耗量（B0）
燃料消耗量是衡量炉子的重要指标 ，一 般热处理炉B0 在0.1～0.5范围内。
部分在烧嘴外混合，边
混合边燃烧，可见较长
火焰。不易回火，但管
道系统以及仪表自调系
统复杂。
有焰式烧嘴结构烧嘴 若混合气体喷出速度过 低会发生回火，过高则 可能脱火。
6.5热处理燃料炉的燃烧装置
6.5热处理燃料炉的燃烧装置
3.高速烧嘴
高速烧嘴相当于在 烧嘴前附加一个小的燃 料室，煤气在室内燃烧， 产生高温气体以很高速 度从燃烧室喷出，并进 入炉内燃烧。
具有较大速度的空气旋转涡流，与油流股相遇，
使油流雾化，混合比较激烈，火焰很短而扩张
角很大。多次雾化型的喷嘴可以得到更好的雾
化质量，使燃料容易完全燃烧。
6.5热处理燃料炉的燃烧装置
根据教材图6-8中多 次雾化的结构说明是 怎么样实现多次雾化？
喷嘴的结构可以实现 空气流股以一定的角 度冲击油流。
6.5热处理燃料炉的燃烧装置
其特点是燃烧产物 温度高，炉温均匀，但 动力能源消耗及噪音较 大。
6.5热处理燃料炉的燃烧装置
根据教材图6-6高速燃烧器的结构来解释 如何加速？
根据流体原理，每个截流过的量都一定， 所以如图中减少界面面积，要保证流量 一致则必须加快流速度）
6.5热处理燃料炉的燃烧装置
4.辐射管加热器
在活学热处理燃
一、常用燃料的分类
根据燃料的物理状态，将燃料分为固体燃 料、液体燃料和气体燃料；根体来源分为天然 燃料和人造燃料，见教材表6-3。 二、燃料的发热量
燃料的发热量是衡量燃料质量的重要指标， 重用燃料的化学成分及发热量参考表6-4。
6.2燃料燃烧计算
怎么理解高发热量和低发热量的定义？
燃料燃烧后生成产物中的水分在20℃ 时还 以气态存在，说明热量多用于加热后生成产物 中的水分。
6.3燃料消耗量计算
一、热平衡计算法
2.热量支出项目 （7）砌体的蓄热损失； （8）废烟气带走的热量，其中Vn为单位燃料燃烧后产生
的废气量，所以总的废气量为B Vn ； （9）燃料漏失引起的热损失； （10）燃料不完全燃烧的热损失；无焰燃烧和有焰燃烧
是指燃料的燃烧是否在炉膛内。 （11)其他热损失
根据喷嘴的结构不同，分为直流雾化、流
股相遇雾化、涡流雾化等几种方式。
6.5热处理燃料炉的燃烧装置
直流雾化就是空气流股与油流股平行相遇，
借二者的相对速度(速度不一致)使油流雾化。
流股相遇雾化使空气流股以一定角度与油
流股相遇，从而增加了冲击作用，改善了雾化
与混合条件。
涡流雾化是通过接近流股出口附近喷射出
可燃混合物的活化是将其加热到着火温度， 混合物活化后才能顺利燃烧。
燃烧反应是混合物中的可燃成分急剧与氧 反应形成火焰放出大量的热和强烈的光的过程。
6.5热处理燃料炉的燃烧装置
1.燃料的着火温度
燃料的着火温度是燃料和空气的可燃混合 物可自行正常燃烧的最低温度。
2.着火浓度范围
着火浓度是指在可进行燃烧的混合气体 中可燃成分的浓度范围。注意的是可燃气的浓 度若超过或不到这个范围就不能着火燃烧。但 一旦着火后， 燃烧不受着火浓度的限制。