第五章 自燃扩散式燃烧器
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第六章 扩散式燃烧器
➢ 第一节 燃烧器的分类与技术要求 ➢ 第二节 自然引风式扩散燃烧器 ➢ 第三节 鼓风式扩散燃烧器
第一节 燃烧器的分类与技术要求
一、分类
1. 按一次空气系数分
◆ 扩散式燃烧器：燃气和空气不预混，一次空气系数 ' 0 所需空气在燃烧过程中由环境供给。
◆ 大气式燃烧器：燃气和部分空气预混， ' 0.2 ~ 0.8
=(6～10)dp。
1—燃烧器； 2—炉 箅； 3—耐火砖； 4—石 棉； 5—火 孔； 6—燃气管；
二、自然引风式扩散燃烧器的特点和适用范围
1.特点: ➢ ① 燃烧稳定，不会回火，运行可靠。 ➢ ② 结构简单，制造方便。 ➢ ③ 操作简单，容易点火。 ➢ ④ 可利用低压燃气,燃气压力为200～400Pa或更低时,仍能正常工作。 ➢ ⑤ 不需鼓风。 2.缺点: ➢ ① 燃烧强度低，火焰长，需较大燃烧室。 ➢ ② 容易产生不完全燃烧，为使燃烧完全，取1.2～1.6。 ➢ ③ 由于较大，燃烧温度低。 3.应用范围: ➢ 温度要求不高，但要求温度均匀，火焰稳定的场合。如:①用于沸水
④ 要求燃气压力较低。
⑤ 容易实现煤粉-燃气、油-燃气联合燃烧。 2. 缺点
① 需要鼓风,耗费电能。 ② 燃烧室容积热强度通常比完全预混燃烧器小,火焰较长,因此需要 较大的燃烧室容积。
③ 本身不具备燃气与空气成比例变化的自动调节特性,最好能配置 自动化比例调节装置。
3. 应用 鼓风式燃烧器主要用于各种工业炉和锅炉中。
旋流。
燃烧器中空气以2kPa的 压力供入，经导流叶片2形 成旋流，并与中心孔口流出 的燃气进行混合，然后经喷 口4进入火道或燃烧室继续 混合和燃烧。使用人工燃气 时，其压力约为800Pa；使 用天然气时，其压力约为 3kPa。当使用天然气时，中 心孔口需安装燃气旋流器， 使燃气也形成旋流，以加强 气流混合。
下，燃气也随之旋转，并进行混合燃烧。由于旋转，在燃烧 室中心形成一个大的烟气回流区，因此火焰呈旋转圆筒形。 空气在圆筒形火焰与燃烧室壁中间旋转流动，其冷却燃烧室 壁的作用，同时也减少了燃烧室的散热损失。
◆ 径向供燃气式旋流燃烧器 空气旋流，燃气与空气垂直混合。
特点： 除形成旋转气流外，当燃气孔分布合理时，每个燃气孔
★ 鼓风式燃烧器和自然引风式燃烧器统称为扩散式燃烧器
引射式燃烧器
鼓风式燃烧器
鼓风式燃烧器
自然引风式燃烧器
3. 按燃气压力分
二、对燃烧器的技术要求
1. 燃烧安全。
2. 燃烧稳定：当燃气压力、华白指数和燃烧势在正常范
围波动时，不发生回火或脱火现象。
◆ 华白指数又称为热负荷指数，是燃气热值与燃气相对密
思考题：
1、燃烧器的分类方法？ 2、何谓华白指数和燃烧势 3、自然引风式扩散燃烧器火孔热强度大
小影响什么？它取决于什么？并分析之。
谢谢
与空气的混合，从而提高燃烧稳定性和强化燃烧过程，火焰的撞
击角 度一般为500～700，两根管子的中心距约为管外径的两倍
(e=2dout)。为使燃气均匀地分布在各火孔上，火孔总面积必须小 于管子截面积。
4.炉床式扩散燃烧器：也称为缝隙式扩散燃烧器 由直管式扩散燃烧器和火道组成。 直管管径为50～100㎜，火孔直径dp=2～4㎜，火孔中心距
◆ 螺旋板式旋流燃烧器（空气和燃气都旋流） 由两张平行钢板卷制而成，具有两个螺旋通道，一为燃气
通道，另一为空气通道。燃气与空气分别从偏心切向进入各 自通道，边旋转边向前流动，在燃烧器出口处开始混合。
特点：
燃气与空气接触面大，混合均匀，燃烧器调节范围大。
◆ 切向供空气式旋流燃烧器 空气切向进入，燃气轴向进入，在高速旋转的空气带动
b. 排管式扩散燃烧器：要求排管间的净间距 e=（0.6～1. 0）（外径）。
1—排管；2—集气管 c. 涡卷式扩散燃烧器：
2. 扇形火焰式扩散燃烧器：火孔呈扇形扁缝孔。
1—分配管 扇形火焰式
3. 冲焰式扩散燃烧器
1—分配管；2—管状火孔 冲焰式
它采用两个扩散火焰相撞的方法来加强气流扰动，增进燃气
1—节流圈；2—导流叶片； 3—燃气旋流器；4—喷口
◆ 中心供气蜗壳式旋流燃烧器（空气旋流）
1—调风板手柄； 2—观火孔； 3—蜗壳； 4—圆柱形空气通道； 5—燃气分配管； 6—火道
蜗壳为旋流器，空气经蜗壳后形成旋流，燃气从中心燃气管上的 许多小孔呈细流垂直喷入空气旋流中,两者强烈混合后进入火道燃 烧。当使用天然气时，其压力约为15000Pa，空气阻力约为850Pa, 过剩空气系数为1.1。
器、热水器、纺织业和食品业的加热设备及小型采暖炉；②用作点 火器和指示性燃烧器；③某些要求火焰具有一定亮度或某种保护性 气氛的；④临时性加热设备。
➢ 不适用于天然气和液化石油气。(因为它们燃烧速度慢，燃烧强度小, 容易产生不完全燃烧和烟炱)。
第三节 鼓风式扩散燃烧器
鼓风式燃烧器的燃烧强度与火焰长度均由燃气和空气的 混合强度决定，采取将燃气分成多股细小流束射入空气流中 或采用空气旋流等措施加速燃气和空气的混合可强化燃烧过 程和缩短火焰长度。
度平方根之比 ，用W表示。
W H S
式中：H—热值(有些取高热值，有些取低热值) S—燃气相对密度；
S g a
ρg —燃气密度； ρa —空气密度， a 1.293kg / m3
◆ 燃烧势：反映大气引射式燃烧器内焰高度，用CP表示。
CP
u
H2
0.7CO
0.3CH 4 S
kC m H n
式中：H2、CO、CH4、CmHn—燃气中的容积成分； S —燃气相对密度；
◆ 完全预混式燃烧器：燃气和空气完全预混， ' 1
2. 按空气供给方式分
◆ 引射式燃烧器：空气被燃气射流吸入或者燃气被空气射流 吸入。
◆ 鼓风式燃烧器：用鼓风机将空气送入燃气系统。燃烧前燃 气与空气未预混，又称为强制鼓风式燃烧器。多用于工业。
◆ 自然引风式燃烧器：靠炉膛中的负压将空气吸入燃烧系统， 或靠自然抽力或扩散供给空气。燃烧前燃气与空气不进行 预混，常简称为扩散式燃烧器，多用于民用。
均会形成一个单股燃气流，穿透到空气旋流之中，因而，增 大了燃气与空气的接触面，使火焰缩短。
如果燃气孔分布不合理，将会形成一个大的中心火焰, 使燃烧恶化。
二、特点及应用范围
1. 优点 ① 与热负荷相同的引射式燃烧器相比,其结构紧凑,体形轻巧,占地 面积小。特别是热负荷较大时,该优点更为突出。 ② 热负荷调节范围大,调节系数一般大于5。 ③ 可以预热空气或预热燃气,预热温度甚至接近燃气着火温度,这对 高温工业炉是很必要的。
8. 配备必要的自动调节和自动安全装置。
第二节 自然引风式扩散燃烧器
一、自然引风式扩散燃烧器的结构及工作原理 1.管式扩散燃烧器 ◆ 工作原理：在铜管或钢管上钻一排火孔，燃气在一定 压力下进入管内，经火孔逸出后从周围空气中获得氧气 而燃烧。 ◆ 结构形式： a. 直管式扩散燃烧器：如图，只有一根管。
u —由于燃气中含氧量和氢量不同而引入的系数；
ν—由于燃气中含氢量的不同而引入的系数。
3. 燃烧效率较高。 4. 在额定压力下，燃烧器能达到所需要的热负荷。 5. 结构紧凑，金属耗量小，调节方便，工作无噪声。 6. 能按要求的燃烧方式组织燃烧，并建立起炉膛需要的氧 化性，还原性或中性气氛。
7. 火焰特性(长度、发光程度、燃烧强度、温度等)符合工艺 要求。
种类：套管式、旋流式、平流式。 一、结构源自工作原理1. 套管式燃烧器
由大管和小管相套而成,通 常是燃气从中间小管流出，空 气从管夹套中流出，两者在火 道或燃烧室内边混合边燃烧。
特点：结构简单，不会回火。但由于燃气和空气属于同心平 行气流，故混合较差，火焰较长。
2. 旋流式燃烧器
◆ 导流叶片式旋流燃烧器。空气旋流，燃气只在烧天然气时才
➢ 第一节 燃烧器的分类与技术要求 ➢ 第二节 自然引风式扩散燃烧器 ➢ 第三节 鼓风式扩散燃烧器
第一节 燃烧器的分类与技术要求
一、分类
1. 按一次空气系数分
◆ 扩散式燃烧器：燃气和空气不预混，一次空气系数 ' 0 所需空气在燃烧过程中由环境供给。
◆ 大气式燃烧器：燃气和部分空气预混， ' 0.2 ~ 0.8
=(6～10)dp。
1—燃烧器； 2—炉 箅； 3—耐火砖； 4—石 棉； 5—火 孔； 6—燃气管；
二、自然引风式扩散燃烧器的特点和适用范围
1.特点: ➢ ① 燃烧稳定，不会回火，运行可靠。 ➢ ② 结构简单，制造方便。 ➢ ③ 操作简单，容易点火。 ➢ ④ 可利用低压燃气,燃气压力为200～400Pa或更低时,仍能正常工作。 ➢ ⑤ 不需鼓风。 2.缺点: ➢ ① 燃烧强度低，火焰长，需较大燃烧室。 ➢ ② 容易产生不完全燃烧，为使燃烧完全，取1.2～1.6。 ➢ ③ 由于较大，燃烧温度低。 3.应用范围: ➢ 温度要求不高，但要求温度均匀，火焰稳定的场合。如:①用于沸水
④ 要求燃气压力较低。
⑤ 容易实现煤粉-燃气、油-燃气联合燃烧。 2. 缺点
① 需要鼓风,耗费电能。 ② 燃烧室容积热强度通常比完全预混燃烧器小,火焰较长,因此需要 较大的燃烧室容积。
③ 本身不具备燃气与空气成比例变化的自动调节特性,最好能配置 自动化比例调节装置。
3. 应用 鼓风式燃烧器主要用于各种工业炉和锅炉中。
旋流。
燃烧器中空气以2kPa的 压力供入，经导流叶片2形 成旋流，并与中心孔口流出 的燃气进行混合，然后经喷 口4进入火道或燃烧室继续 混合和燃烧。使用人工燃气 时，其压力约为800Pa；使 用天然气时，其压力约为 3kPa。当使用天然气时，中 心孔口需安装燃气旋流器， 使燃气也形成旋流，以加强 气流混合。
下，燃气也随之旋转，并进行混合燃烧。由于旋转，在燃烧 室中心形成一个大的烟气回流区，因此火焰呈旋转圆筒形。 空气在圆筒形火焰与燃烧室壁中间旋转流动，其冷却燃烧室 壁的作用，同时也减少了燃烧室的散热损失。
◆ 径向供燃气式旋流燃烧器 空气旋流，燃气与空气垂直混合。
特点： 除形成旋转气流外，当燃气孔分布合理时，每个燃气孔
★ 鼓风式燃烧器和自然引风式燃烧器统称为扩散式燃烧器
引射式燃烧器
鼓风式燃烧器
鼓风式燃烧器
自然引风式燃烧器
3. 按燃气压力分
二、对燃烧器的技术要求
1. 燃烧安全。
2. 燃烧稳定：当燃气压力、华白指数和燃烧势在正常范
围波动时，不发生回火或脱火现象。
◆ 华白指数又称为热负荷指数，是燃气热值与燃气相对密
思考题：
1、燃烧器的分类方法？ 2、何谓华白指数和燃烧势 3、自然引风式扩散燃烧器火孔热强度大
小影响什么？它取决于什么？并分析之。
谢谢
与空气的混合，从而提高燃烧稳定性和强化燃烧过程，火焰的撞
击角 度一般为500～700，两根管子的中心距约为管外径的两倍
(e=2dout)。为使燃气均匀地分布在各火孔上，火孔总面积必须小 于管子截面积。
4.炉床式扩散燃烧器：也称为缝隙式扩散燃烧器 由直管式扩散燃烧器和火道组成。 直管管径为50～100㎜，火孔直径dp=2～4㎜，火孔中心距
◆ 螺旋板式旋流燃烧器（空气和燃气都旋流） 由两张平行钢板卷制而成，具有两个螺旋通道，一为燃气
通道，另一为空气通道。燃气与空气分别从偏心切向进入各 自通道，边旋转边向前流动，在燃烧器出口处开始混合。
特点：
燃气与空气接触面大，混合均匀，燃烧器调节范围大。
◆ 切向供空气式旋流燃烧器 空气切向进入，燃气轴向进入，在高速旋转的空气带动
b. 排管式扩散燃烧器：要求排管间的净间距 e=（0.6～1. 0）（外径）。
1—排管；2—集气管 c. 涡卷式扩散燃烧器：
2. 扇形火焰式扩散燃烧器：火孔呈扇形扁缝孔。
1—分配管 扇形火焰式
3. 冲焰式扩散燃烧器
1—分配管；2—管状火孔 冲焰式
它采用两个扩散火焰相撞的方法来加强气流扰动，增进燃气
1—节流圈；2—导流叶片； 3—燃气旋流器；4—喷口
◆ 中心供气蜗壳式旋流燃烧器（空气旋流）
1—调风板手柄； 2—观火孔； 3—蜗壳； 4—圆柱形空气通道； 5—燃气分配管； 6—火道
蜗壳为旋流器，空气经蜗壳后形成旋流，燃气从中心燃气管上的 许多小孔呈细流垂直喷入空气旋流中,两者强烈混合后进入火道燃 烧。当使用天然气时，其压力约为15000Pa，空气阻力约为850Pa, 过剩空气系数为1.1。
器、热水器、纺织业和食品业的加热设备及小型采暖炉；②用作点 火器和指示性燃烧器；③某些要求火焰具有一定亮度或某种保护性 气氛的；④临时性加热设备。
➢ 不适用于天然气和液化石油气。(因为它们燃烧速度慢，燃烧强度小, 容易产生不完全燃烧和烟炱)。
第三节 鼓风式扩散燃烧器
鼓风式燃烧器的燃烧强度与火焰长度均由燃气和空气的 混合强度决定，采取将燃气分成多股细小流束射入空气流中 或采用空气旋流等措施加速燃气和空气的混合可强化燃烧过 程和缩短火焰长度。
度平方根之比 ，用W表示。
W H S
式中：H—热值(有些取高热值，有些取低热值) S—燃气相对密度；
S g a
ρg —燃气密度； ρa —空气密度， a 1.293kg / m3
◆ 燃烧势：反映大气引射式燃烧器内焰高度，用CP表示。
CP
u
H2
0.7CO
0.3CH 4 S
kC m H n
式中：H2、CO、CH4、CmHn—燃气中的容积成分； S —燃气相对密度；
◆ 完全预混式燃烧器：燃气和空气完全预混， ' 1
2. 按空气供给方式分
◆ 引射式燃烧器：空气被燃气射流吸入或者燃气被空气射流 吸入。
◆ 鼓风式燃烧器：用鼓风机将空气送入燃气系统。燃烧前燃 气与空气未预混，又称为强制鼓风式燃烧器。多用于工业。
◆ 自然引风式燃烧器：靠炉膛中的负压将空气吸入燃烧系统， 或靠自然抽力或扩散供给空气。燃烧前燃气与空气不进行 预混，常简称为扩散式燃烧器，多用于民用。
均会形成一个单股燃气流，穿透到空气旋流之中，因而，增 大了燃气与空气的接触面，使火焰缩短。
如果燃气孔分布不合理，将会形成一个大的中心火焰, 使燃烧恶化。
二、特点及应用范围
1. 优点 ① 与热负荷相同的引射式燃烧器相比,其结构紧凑,体形轻巧,占地 面积小。特别是热负荷较大时,该优点更为突出。 ② 热负荷调节范围大,调节系数一般大于5。 ③ 可以预热空气或预热燃气,预热温度甚至接近燃气着火温度,这对 高温工业炉是很必要的。
8. 配备必要的自动调节和自动安全装置。
第二节 自然引风式扩散燃烧器
一、自然引风式扩散燃烧器的结构及工作原理 1.管式扩散燃烧器 ◆ 工作原理：在铜管或钢管上钻一排火孔，燃气在一定 压力下进入管内，经火孔逸出后从周围空气中获得氧气 而燃烧。 ◆ 结构形式： a. 直管式扩散燃烧器：如图，只有一根管。
u —由于燃气中含氧量和氢量不同而引入的系数；
ν—由于燃气中含氢量的不同而引入的系数。
3. 燃烧效率较高。 4. 在额定压力下，燃烧器能达到所需要的热负荷。 5. 结构紧凑，金属耗量小，调节方便，工作无噪声。 6. 能按要求的燃烧方式组织燃烧，并建立起炉膛需要的氧 化性，还原性或中性气氛。
7. 火焰特性(长度、发光程度、燃烧强度、温度等)符合工艺 要求。
种类：套管式、旋流式、平流式。 一、结构源自工作原理1. 套管式燃烧器
由大管和小管相套而成,通 常是燃气从中间小管流出，空 气从管夹套中流出，两者在火 道或燃烧室内边混合边燃烧。
特点：结构简单，不会回火。但由于燃气和空气属于同心平 行气流，故混合较差，火焰较长。
2. 旋流式燃烧器
◆ 导流叶片式旋流燃烧器。空气旋流，燃气只在烧天然气时才