全预混燃烧
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2.全预混燃烧方式有效降低污染物的排放
1）全预混燃烧降低了氮氧化物的排放
首先，全预混燃烧不产生燃料型氮氧化物；其次，全预混燃 烧不产生快速型氮氧化物；最后，全预混燃烧降低了温度型
氮氧化物的生成浓度。
2）全预混燃烧降低了CO浓度
由CO的生成机理可知，CO是由含碳燃料氧化而产生的一种 中间产物，燃料中最初所含有的碳都将先被氧化成CO，再进 一步被氧化成CO2。实验证明，在火焰温度下，如果有充分 的氧气和停留时间，CO的浓度就会在反应之后降至很低的程 度。由于全预混燃烧在燃烧前已经完成了燃气与过剩空气的 均匀混合，可以在很大程度上保证每一个燃气分子周围都有 充分的氧气分子存在。因此全预混燃烧的CO排放浓度很低。
二、冷凝式燃气壁挂炉采用全预混燃烧器
目前，冷凝壁挂锅炉上使用的全预混燃烧器均为鼓风式全预混燃 烧器，主要有：平板形、半球形和圆柱形，如下图所示，其中圆 柱形应用居多。实践证明，圆筒形和半球形表面与平面相比，比 较容易形成均匀的气流分布。全预混燃烧器的组成主要包括：燃 烧头、鼓风机、混合气以及燃气电磁阀.
对于普通的大气式燃烧器，由于引射器在一定范围内具有自动调 节能力，即当燃气喷嘴的流量发生变化时，被引射进入的一次空 气量也会随之相应的变化、这在一定程度上保证了燃气/空气比 例的恒定。而在鼓风式全预混燃烧器中，由于燃气与空气的混合 方式不同，燃气流量与空气流量失去了在大气式燃烧器中所具有 的相互关联，因此需要使用调节装置来实现对燃气/空气比例的 控制。实现这一功能的技术通常有两种：
对流换热的概念
对流换热是指流体流经固体时流体与固体表面之间的热量传递 现象。
对流换热是指流体与固体表面的热量传输。对流换热是在 流体流动进程中发生的热量传递现象，它是依靠流体质点的移 动进行热量传递的，与流体的流动情况密切相关。当流体作层 流流动时，在垂直于流体流动方向上的热量传递，主要以热传 导（亦有较弱的自然对流）的方式进行。对流换热与热丢刘不 同，既有热对流，也有导热；不是基本传热方式。
对流换热的特点：(1) 导热与热对流同时存在的复杂热传 递过程。(2) 必须有直接接触（流体与壁面）和宏观运动；也 必须有温差。
辐射换热的概念
两个温度不同且互不接触的物体之间通过电磁波进行的换热过 程，是传热学的重要研究内容之一
在分析大气式燃烧热水器的热交换过程时，必须注意到燃烧 产生的是不发光火焰。因此，火焰辐射式依靠三原子气体 （没有固体粒子辐射）。而气体燃料所产生的三原子气体所 占份额很小。更为重要的是，热水器燃烧室尺寸都很小，其 辐射层厚度很小，气体辐射能力很弱，辐射热交换吸热在总 吸热中只占较小的部分。
112.7 k4 8m W 52 m2.04W/m2 m
再如，另一个金属纤维表面的全预混燃烧器，输入功率为 33.5kW，金属纤维表面积为37680mm2，则计算得到燃烧器 表面热强度为0.89W/mm2。
三、燃气/空气比例调节系统
1.对于鼓风式全预混燃烧器，在燃烧过程中，特别是在符合变 化过程中始终保证燃气与空气的混合比例恒定，是保证稳定、高 效、低排放燃烧的先决条件。因此，有一个精确可靠的燃气/空 气比例调节系统是非常重要的。
2）机械式燃气/空气比例控制技术。目前在冷凝式燃气壁挂炉 中广泛使用的是第二种技术，即利用风压变化自动调节燃气流量 的机械式燃气/空气等比例控制技术，原理图如下：
机械式燃气/空气等比例调节技术
2.风机的选择
1）风机所Hale Waihona Puke Baidu的电机
燃烧器上的风机使用的电机一般有三种形式：罩极式电机、通用 电机和无刷直流电机。
燃烧头的表面材料主要有两种：不锈钢和金属纤维编织物，其中 前者应用较多。对于不锈钢圆柱形头部，是在一个不锈钢圆筒的 筒壁上，按照设计的要求形成许多小孔。燃气和空气的混合物从 小孔中喷出后被点燃；对于金属纤维编织物表面的燃烧头，燃气 与空气的混合物透过金属纤维表面均匀渗出后被点燃。由于是全 预混燃烧，因此只在筒壁上形成非常薄的一层蓝色火焰。同时， 圆筒壁被加热到很高的温度，形成一个高温辐射源。因此，这种 燃烧器与普通壁挂锅炉中使用的大气式燃烧器的另一点不同之处 在于，前者对于换热器既有对流换热又辐射换热；而后者主要为 对流换热，辐射换热所占比例很小。
而全预混燃烧器在圆筒形燃烧器的壁面上形成一层非常薄的 蓝色火焰，圆筒壁被加热到很高的温度，形成一个高温辐射 源，因此在全预混燃烧器的热交换过程中，辐射换热也占到 一定的比例。
考虑到燃烧的稳定性，燃烧器火孔热强度应适当。以某一个 24kW天然气全预混燃烧器为例，使用不锈钢圆筒形燃烧头，其 火孔总面积为1175.8mm2，则其火孔热强度为：
1）电子式燃气/空气比例的控制技术。该技术是利用流量传感 器检测空气流量信号，控制器根据该信号经相应的运算后控制燃 气比例调节发，以维持燃气与空气流量比例的恒定。这种控制方 法多用于大型的燃烧系统，特别是非线性系统。由于目前技术条 件限制，应用于如燃气壁挂炉这样的小型燃烧系统上，其控制精 度不够理想。
第四章 全预混燃烧技术
一、燃气全预混燃烧的特点
1.燃气全预混燃烧是指燃气在燃烧器前与足够的空气进行充 分混合，在燃烧的过程中不再需要供给空气的燃烧方式。
全预混燃烧的火焰传播速度快，燃烧室容积热强度很高，一 般可达28~56x103kW/m2或更高，且能在很小的过剩空 气系数下达到完全燃烧（通常α=1.05~1.1），几乎不存 在化学不完全燃烧现象。因此，燃烧温度很高，但火焰稳定 性较差，易发生回火。为防止回火，应尽可能使气流速度场 均匀，保证在最低负荷下燃烧器上各点的气流速度均大于火 焰传播速度。同时，气流分布均匀也保证了燃烧器表面火焰 的均匀，避免在燃烧器表面上火焰过长，接触到换热器表面 导致不完全燃烧。
罩极式电机的优点是结构简单和价格低廉，但其操作效率低（一 般只有20%~40%），且只有1~2档速度，其套筒轴承的工 作寿命大约只有25000h。
通用电机的速度很高，通常可以使用外加控制器对速度进行控制， 但其内部电刷的寿命一般只有10000h。另外，射频干扰 （RFI）使其在某些场合的使用受到限制。
1）全预混燃烧降低了氮氧化物的排放
首先，全预混燃烧不产生燃料型氮氧化物；其次，全预混燃 烧不产生快速型氮氧化物；最后，全预混燃烧降低了温度型
氮氧化物的生成浓度。
2）全预混燃烧降低了CO浓度
由CO的生成机理可知，CO是由含碳燃料氧化而产生的一种 中间产物，燃料中最初所含有的碳都将先被氧化成CO，再进 一步被氧化成CO2。实验证明，在火焰温度下，如果有充分 的氧气和停留时间，CO的浓度就会在反应之后降至很低的程 度。由于全预混燃烧在燃烧前已经完成了燃气与过剩空气的 均匀混合，可以在很大程度上保证每一个燃气分子周围都有 充分的氧气分子存在。因此全预混燃烧的CO排放浓度很低。
二、冷凝式燃气壁挂炉采用全预混燃烧器
目前，冷凝壁挂锅炉上使用的全预混燃烧器均为鼓风式全预混燃 烧器，主要有：平板形、半球形和圆柱形，如下图所示，其中圆 柱形应用居多。实践证明，圆筒形和半球形表面与平面相比，比 较容易形成均匀的气流分布。全预混燃烧器的组成主要包括：燃 烧头、鼓风机、混合气以及燃气电磁阀.
对于普通的大气式燃烧器，由于引射器在一定范围内具有自动调 节能力，即当燃气喷嘴的流量发生变化时，被引射进入的一次空 气量也会随之相应的变化、这在一定程度上保证了燃气/空气比 例的恒定。而在鼓风式全预混燃烧器中，由于燃气与空气的混合 方式不同，燃气流量与空气流量失去了在大气式燃烧器中所具有 的相互关联，因此需要使用调节装置来实现对燃气/空气比例的 控制。实现这一功能的技术通常有两种：
对流换热的概念
对流换热是指流体流经固体时流体与固体表面之间的热量传递 现象。
对流换热是指流体与固体表面的热量传输。对流换热是在 流体流动进程中发生的热量传递现象，它是依靠流体质点的移 动进行热量传递的，与流体的流动情况密切相关。当流体作层 流流动时，在垂直于流体流动方向上的热量传递，主要以热传 导（亦有较弱的自然对流）的方式进行。对流换热与热丢刘不 同，既有热对流，也有导热；不是基本传热方式。
对流换热的特点：(1) 导热与热对流同时存在的复杂热传 递过程。(2) 必须有直接接触（流体与壁面）和宏观运动；也 必须有温差。
辐射换热的概念
两个温度不同且互不接触的物体之间通过电磁波进行的换热过 程，是传热学的重要研究内容之一
在分析大气式燃烧热水器的热交换过程时，必须注意到燃烧 产生的是不发光火焰。因此，火焰辐射式依靠三原子气体 （没有固体粒子辐射）。而气体燃料所产生的三原子气体所 占份额很小。更为重要的是，热水器燃烧室尺寸都很小，其 辐射层厚度很小，气体辐射能力很弱，辐射热交换吸热在总 吸热中只占较小的部分。
112.7 k4 8m W 52 m2.04W/m2 m
再如，另一个金属纤维表面的全预混燃烧器，输入功率为 33.5kW，金属纤维表面积为37680mm2，则计算得到燃烧器 表面热强度为0.89W/mm2。
三、燃气/空气比例调节系统
1.对于鼓风式全预混燃烧器，在燃烧过程中，特别是在符合变 化过程中始终保证燃气与空气的混合比例恒定，是保证稳定、高 效、低排放燃烧的先决条件。因此，有一个精确可靠的燃气/空 气比例调节系统是非常重要的。
2）机械式燃气/空气比例控制技术。目前在冷凝式燃气壁挂炉 中广泛使用的是第二种技术，即利用风压变化自动调节燃气流量 的机械式燃气/空气等比例控制技术，原理图如下：
机械式燃气/空气等比例调节技术
2.风机的选择
1）风机所Hale Waihona Puke Baidu的电机
燃烧器上的风机使用的电机一般有三种形式：罩极式电机、通用 电机和无刷直流电机。
燃烧头的表面材料主要有两种：不锈钢和金属纤维编织物，其中 前者应用较多。对于不锈钢圆柱形头部，是在一个不锈钢圆筒的 筒壁上，按照设计的要求形成许多小孔。燃气和空气的混合物从 小孔中喷出后被点燃；对于金属纤维编织物表面的燃烧头，燃气 与空气的混合物透过金属纤维表面均匀渗出后被点燃。由于是全 预混燃烧，因此只在筒壁上形成非常薄的一层蓝色火焰。同时， 圆筒壁被加热到很高的温度，形成一个高温辐射源。因此，这种 燃烧器与普通壁挂锅炉中使用的大气式燃烧器的另一点不同之处 在于，前者对于换热器既有对流换热又辐射换热；而后者主要为 对流换热，辐射换热所占比例很小。
而全预混燃烧器在圆筒形燃烧器的壁面上形成一层非常薄的 蓝色火焰，圆筒壁被加热到很高的温度，形成一个高温辐射 源，因此在全预混燃烧器的热交换过程中，辐射换热也占到 一定的比例。
考虑到燃烧的稳定性，燃烧器火孔热强度应适当。以某一个 24kW天然气全预混燃烧器为例，使用不锈钢圆筒形燃烧头，其 火孔总面积为1175.8mm2，则其火孔热强度为：
1）电子式燃气/空气比例的控制技术。该技术是利用流量传感 器检测空气流量信号，控制器根据该信号经相应的运算后控制燃 气比例调节发，以维持燃气与空气流量比例的恒定。这种控制方 法多用于大型的燃烧系统，特别是非线性系统。由于目前技术条 件限制，应用于如燃气壁挂炉这样的小型燃烧系统上，其控制精 度不够理想。
第四章 全预混燃烧技术
一、燃气全预混燃烧的特点
1.燃气全预混燃烧是指燃气在燃烧器前与足够的空气进行充 分混合，在燃烧的过程中不再需要供给空气的燃烧方式。
全预混燃烧的火焰传播速度快，燃烧室容积热强度很高，一 般可达28~56x103kW/m2或更高，且能在很小的过剩空 气系数下达到完全燃烧（通常α=1.05~1.1），几乎不存 在化学不完全燃烧现象。因此，燃烧温度很高，但火焰稳定 性较差，易发生回火。为防止回火，应尽可能使气流速度场 均匀，保证在最低负荷下燃烧器上各点的气流速度均大于火 焰传播速度。同时，气流分布均匀也保证了燃烧器表面火焰 的均匀，避免在燃烧器表面上火焰过长，接触到换热器表面 导致不完全燃烧。
罩极式电机的优点是结构简单和价格低廉，但其操作效率低（一 般只有20%~40%），且只有1~2档速度，其套筒轴承的工 作寿命大约只有25000h。
通用电机的速度很高，通常可以使用外加控制器对速度进行控制， 但其内部电刷的寿命一般只有10000h。另外，射频干扰 （RFI）使其在某些场合的使用受到限制。