油气燃烧器主要结构型式及运行性能

油气燃烧器主要结构型式及运行性能

油气燃烧器是一种将油气燃料和空气按规定的比例、速度和混合方式送入炉膛进行及时着火和高效、清洁燃烧的装置。这种装置一般设有自动点火、火焰监视和自动调节装置的全自动燃烧器。目前我国工业炉窑领域采用的油气燃烧器绝大多数都是这种属于全自动燃烧器。

油气燃烧器是油气工业炉窑最重要的关键设备。按燃用的燃料可分为油燃烧器和燃气燃烧器；也有具备燃用两种不同燃料（燃油及燃气或两种不同的燃气）功能的双燃料燃烧器，如油气两用燃烧器等。

油燃烧器主要由油喷嘴（雾化器）和调风器等组成；燃气燃烧器则主要由燃气喷管或喷孔及调风器组成。

§3.1 燃烧器的基本要求[35]

为适应炉内燃烧过程的需要，确保锅炉等设备安全可靠、高效经济和低污染排放下运行，燃烧器应具有下列主要技术性能：

（1）高的燃烧效率

为确保运行高的燃烧效率，对于燃油燃烧器要求在一定的运行调节范围内，具有良好的雾化性能即：燃料油经雾化后的油滴群中油滴粒度细而均匀，雾化角适当，油雾沿圆周的流量密度分布与配风一致，油雾与空气的混合良好等。

对于燃气燃烧器在额定燃气压力下，应能通过额定燃气量并将其充分燃烧，以满足锅炉额定热负荷的生产。

（2）合理地配风，保证燃料燃烧稳定、完全。

在雾化炬的根部应及时地供给适量空气，防止油气因高温缺氧而热解为碳黑；在燃烧气流出口处应形成一个大小适中，位置恰当的回流区，使燃料与空气处于较高的温度场中，以保证着火迅速及稳定；在燃烧的中后期要使空气与油雾混合迅速均匀，确保燃烧完全，并使燃烧烟气中生成的有害物质(CO、NO x等)越少越好。

（3）燃烧火焰形状及长度应与炉膛相适应，火焰充满度好，火焰温度与黑度都应符合炉窑的要求。不应使火焰冲刷炉墙、炉底及出口窗处的对流受热面。

（4）调节性能好。燃烧器应能适应炉窑负荷的调节需要，即在炉窑最低负荷至最高负荷之间，燃烧器都能稳定工作，不发生回火和脱火。

（5）喷嘴在雾化时所消耗的能量越少越好。

（6）调风装置的阻力小，运行噪声小。

（7）点火和运行调节等操作方便，安全可靠。

（8）结构简单、紧凑，运行可靠，自动化程度高，维修方便。

油气锅炉及炉窑燃烧工况的好坏，主要取决于燃烧器的运行性能。油燃烧器雾化质量不好或配风不合理将会造成以下不良影响：

（1）燃烧不完全，污染锅炉尾部受热面，排烟温度上升，甚至造成二次燃烧。

（2）可燃气体未完全燃烧热损失增加。

（3）可燃固体未完全燃烧热损失增加。

（4）油燃烧器出口或炉膛中结焦。

（5）出现熄火、打炮甚至炉膛爆炸等事故。

在于回油式压力雾化喷嘴的旋流室前后各有一个通道，一个是通向喷孔，将燃油喷向炉膛，另一个则是通向回油管，让燃油流回流到储油罐。因此，回油式压力雾化喷嘴可以理解为是由二个简单压力雾化喷嘴对叠而成。在油喷嘴工作时，进入油喷嘴的油被分成喷油和回油两部分。理论和试验表明，当进油压力保持不变时，总的进油量变化不大。因此只要改变回油量，喷油量就自行改变。回油式压力雾化喷嘴也正是利用这个特性来调节负荷的。显然，当回油量增大时，喷油量相应减少，反之亦然。同时，因这时进油量基本上稳定不变，油在旋流室中的旋转强度也就能保持，雾化质量就始终能得保证。这种喷嘴的负荷调节比可达1：4。

图3-3 转杯式喷嘴

1 空心轴

2 旋杯

3 次风导流片

4 次风机叶轮

5 电动机

6 传动轮

7 轴承Ⅰ次风Ⅱ二次风

3. 转杯式喷嘴

转杯式喷嘴如图3-3所示，它的旋转部分是由高速（3000～6000r/min）的转杯和通油的空心轴组成。轴上还有一次风机叶轮，后者在高速旋转下能产生较高压力的一次风（2.5～7.5kPa）。转杯是一个耐热空心圆锥体，燃油从油管引至转杯的根部，随着转杯的旋转运动沿杯壁向外流到杯的边

缘，在离心力的作用下飞出，高速的一次风（40～100m/s）则帮助把油雾化得更细。一次风通过导流片后作旋转运动，旋流方向与燃油的旋转方向相反，这样能得到更好的雾化效果。

转杯式喷嘴由于不存在喷孔堵塞和磨损问题，因而对油的杂质不敏感，油粘度也允许高一些。这种喷嘴在低负荷时不降低雾化质量，甚至会因油膜减薄而改善雾化细度，因此调节比最高，可达1：8。转杯式喷嘴雾化油粒较粗，但油粒大小和分布比较均匀，雾化角较大，火焰短宽，进油压力低，易于控制。其最大缺点是由于它具有一套高速旋转机构，结构复杂，对材料、制造和运行的要求较高。

4.高压介质雾化喷嘴

高压介质雾化喷嘴利用高速喷射的介质（0.3～1.2MP a的蒸汽或0.3～0.6Mpa的空气）冲击油流，并将其吹散而使之雾化。该型喷嘴可分为内混式（图3-4）和外混式（图3-5）两种，这种喷嘴结构简单运行可靠，雾化质量好而且稳定，火焰细长（2.5～7m），调节比很大，可达1：5，对油种的适应性好。但耗汽量大，有噪音。

图3-4 内混式蒸汽雾化喷嘴

图3-5 外混式蒸汽雾化喷嘴

图3-6 低压空气雾化喷嘴

低压空气雾化喷嘴如图3-6所示。燃油在较低压力下从喷嘴中喷出，利用速度较高的空气从油的四周喷入，将油雾化。所需风压约为 2.0～7.0kPa，这种喷嘴的出力较小，一般用于喷油量在100kg/h以下。它的雾化质量较好，能使空气部分或全部参加雾化，火焰较短，油量调节比大，在1：5以上，对油质要求不高，从轻油到重油都可燃烧，能量消低,系统简单，适合用于小型锅炉。

§3.2.2 燃气燃烧器

1. 燃气燃烧器的分类

燃气燃烧器的类型很多,分类方法也各不相同 , 要用一种分类方法来全面反映燃烧器的特性是比较困难的。现介绍几种常用的分类方法：

(1) 按燃烧方法分类

1) 扩散式燃烧器：燃烧所需的空气不预先与燃气混合，一次空气系数

1=0;

2) 大气式燃烧器：燃烧所需的部分空气预先与燃气混合，一次空气系

数1=0.2～0.8;