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新研制的高速气体燃烧器,为了达到完全燃烧,使燃气和空气通过众多的喷孔分别进入燃烧室,燃气射流与空气射流一一撞击,均匀混合,合成射流矢量方向应与燃烧室主轴线平行,避免一射流穿透另一射流,造成混合不均。为了减少NOx的生成,采取分区燃烧,前区燃烧温度低于后区燃烧温度,在燃烧室出口燃烧温度。前区是贫氧燃烧,后区增加供氧,在燃烧室出口达到过剩空气系数α=1。
如此设计,既能够合理配风,保证完全燃烧,防止CO生成,又能够维持较低的燃烧温度,减少有害气体NOx的生成。
燃烧室内充满高温的燃烧产物,其金属室壁必须有足够的冷却,才能工作。效仿液体火箭发动机的再生冷却,在高速气体燃烧器的设计中,利用空气在燃烧室外腔流动,吸收室壁传导的热量,保证室壁在的温度范围内工作。同时将空气预热能够促进完全燃烧和提高理论燃烧温度。
在燃烧室喷口局部高温区,专门设计有空气膜保护金属壁。
由于采取了以上的设计,高速气体燃烧器的使用寿命可达3年,而其他单位设计生产的高速气体燃烧器的燃烧室由耐火材料作内衬,使用寿命为几个月,甚至有的产品,其耐火材料内衬工作不足3个月就开裂。
在高速气体燃烧器设计中,为了使燃烧产物具有足够的动量,燃烧室应该有一定的压力。根据用户提供的燃气物理化学参数和速度要求,进行燃烧计算确定燃烧产物的各个热力参数后,燃烧室内燃烧产物的压力可以求出,即pc=pa/[1-(k-1)w2/2kRT]k/(k-1)。
式中pc为燃烧室压力;pa为环境压力;k为燃烧产物绝热指数;R为燃烧产物气体常数;T为燃烧温度;w为燃烧产物在喷口处的流速。
空气和燃气进入燃烧器,流经各自的通道,经过喷孔进入燃烧室,沿途存在一定的流阻。
燃烧器的空气入口压力pk是燃烧室压力pc和空气压降Δpk之和,燃烧器的燃气入口压力pr是燃烧室压力pc和燃气压降Δpr之和。即:pk=pc+Δpk 。pr=pc+Δpr。
pk和pr不能过高,应该满足用户提供的使用条件。高速气体燃烧器在使用天然气作燃气时,燃烧产物速度为100 m/s,其天然气入口压力为2 500 Pa,空气入口压力为2 100 Pa。
高速气体燃烧器是利用液体火箭发动机的燃烧技术为工业加热炉开发的一种、节能、低污染燃烧器。经天然气燃烧试验,证明其工作可靠、操作简单、热负荷调节范围大、空气过剩系数及燃气温度调节范围大。该燃烧器目前已成功地应用在油田、陶瓷、钢铁等行业的加热炉上。
氢气烧嘴也可以叫燃烧器,但不同于小型锅炉上用的一体化燃烧器,因为都属于燃烧器,所以二者的概念很容易在生产实践中被混淆。两者的区别在于:后者属于一体机,一般也叫燃烧机,包含助燃风机、燃料加压输送管件和点火监测控制器集成为一体,适用于小型锅炉及少量喷燃点的小型燃料加热炉。前者可包含点火电极和火焰监测探头,但单一氢气烧嘴一般不含助燃风机、燃料加压及输送管件和点火监测控制器,需要根据不同加热炉的具体结构及加热工艺要求布置氢气烧嘴及助燃风机、助燃空气管路、燃料加压及输送管件和点火监测控制器,氢气烧嘴的适用领域比一体化燃烧器要广。氢气烧嘴是国际上广泛应用的新型节能装置。它由燃料进口、燃烧筒、燃烧室外壳、高压点火及火焰监测器等部分组成,其结构及具体尺寸见图及表。
氢气烧嘴自带一个小型的封闭燃烧室,燃料在燃烧室内基本完全燃烧,燃烧后的高温气流以高速(达100m/s)喷出。其特点是:
烧嘴喷出的高温高速气流强化炉内的对流传热,缩短加热时间、提高炉子生产率,节省燃料,可用于快速加热。
高温高速气流具有较大的动能,可以带动炉气循环,有利于炉温均匀,提高加热质量,使用于精密件及要求温度均匀性较高的加热炉和热处理炉。
烧嘴采用三次配风,混合均匀,燃烧完全。提高燃料利用率,节省燃料。
烧嘴的调节比大,可达1:5以上,可以在同一炉上实现不同温度要求的加热。
燃烧可配自动点火及火焰监测器,与炉子控制系统匹配可实现自动操作。
沸腾燃烧流化床:一种介于固定床和悬浮床之间的气固两相床层。流化床根据不同的流化速度划分为鼓泡床、湍流床和快速床。A鼓泡流化床结构由给煤装置、布风装置、风室、灰渣溢流口、沸腾层、悬浮段等。特点对煤种适应行强、能强化转热,节省钢材,便于灰渣的综合利用,对环境污染较煤粉炉轻,锅炉本体结构简单。B循环流化床是新一代,低污染洁净煤燃烧技术。其特点是在于燃料及脱硫剂在流化床状态下经过多次循环,反复的进行低温燃烧和脱硫反应。C循环流化床和鼓泡流化床燃烧过程中主要的区别在于1、循环流化床沸腾层内流化速度很高一般为3~10m/s可达10m/s,鼓泡流化床锅炉的流化速度为1~3m/s。
煤粉锅炉的燃烧设备:煤先经磨煤设备,然后喷入炉膛内燃烧,整个燃烧过程是在炉膛内呈悬浮状进行,这种锅炉称为煤粉炉。其特点能改善与空气的混合,加快点火盒和燃烧,煤种适用性广,适应于大中型锅炉。煤粉锅炉的燃烧设备有煤粉设备、制粉系统和煤粉燃烧器。
燃油燃烧器:有喷油嘴和调风器组成;是将燃料油雾化,并于空气强烈混合后送入炉膛,使油气混合物在炉膛内呈悬浮状态的一种燃烧设备。燃油燃烧器是燃油锅炉的关键设备,按使用燃料种类可分轻质油燃烧器和重质油燃烧器,重油黏度大,在重油燃烧器内一般设置预热器。工业燃油锅炉大多配置轻质油燃烧器。
燃气燃烧器:它是燃气锅炉的主要的燃烧设备。燃气燃烧器有扩散式燃烧器、大气式燃烧器和完全预混式燃烧器。
高压点火又称为电火花点火,是应用广泛的一种点火方法。当电火花从燃气或雾化的燃油中通过时,燃料很快由良好的绝缘体变为良好的导电体。随着两极间电压的增高,电场逐渐加强,燃料中的带电体被电场加速,运动着的带电粒子与分子发生非弹性碰撞。当碰撞剧烈到一定程度,分子就被电离,从而也变成了带电粒子。带电粒子的浓度以指数级数增加,开始时的小电流被放大几百万倍,产生一个大电流。这一过程所需时间取决于所加电压与击穿电压的比值。击穿电压取决于燃料成分、电极形状、极间距离以及燃料的温度与压力条件。
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