油气炉的燃烧设备及系统

1、油气炉的燃烧设备及系统 一、燃烧的基本知识 1. 燃烧及其基本原理： 燃烧的基本条件 燃烧: 燃料中的可燃物质与氧气发生剧烈的、伴随发光发热的一种化学反应。 燃烧过程: 包括化学反应的放热过程、物质间的相互运动、热量传递、质量传递、能量相互转化等一系列的物理、化学过程。燃烧过程能持续进行的条件： 燃料和燃烧所需要的足够数量的氧气 足够高的温度； 足够的传质动力，以使需要的氧气能及时到达燃烧区域； 足够的时间，以使反应能够完成。2.着火和点火 基本理论 着火阶段是燃烧的准备阶段。 稳定的氧化反应过程：氧化反应所生的热量等于散失的热量，或者活化中心浓度增加的数量正好补偿其销毁的数量。 不稳定的氧化

2、反应过程：氧化反应所产生的热量大于散失的热量，或者活化中心浓度增加的数量大于其销毁的数量。 着火：由稳定的氧化反应转变为不稳定的氧化反应从而引起燃烧的一瞬间。 二、油质燃料及气体燃料的燃烧 1. 油的燃烧 :燃烧方式可分为两类.预蒸发型的燃烧方式:使燃料在进入燃烧室间之前先蒸发为油蒸气，然后以不同比例与空气混合后进入燃烧室中燃烧。这种燃烧方式与均相气体燃料的燃烧原理相同。 .喷雾型燃烧方式:将液体燃料通过喷雾器雾化成一股由微小油滴(约50200m)组成的雾化锥气流。在雾化的油滴周围存在空气，当雾化锥气流在燃烧室被加热，油滴边蒸发、边混合、边燃烧。由于油的沸点比着火温度低，故不会直接在液滴表面形

3、成燃烧的火焰，而是蒸发的油蒸气离开油滴表面扩散并与空气混合燃烧，因此，火焰面离开油滴表面有一定的距离。 喷雾型燃烧 锅炉中的燃烧一般都采用喷雾型燃烧方式。 喷雾型燃烧主要有4种物理模型： 预蒸发型气体燃烧(气相燃烧)、 液滴群扩散燃烧、 复合燃烧、 部分预蒸发型气体燃烧加液滴蒸发油的燃烧过程大致可分为三个阶段：1. 燃油的预热阶段2. 燃油雾化并使油雾加热、汽化和分解与空气混合阶段3. 着火燃烧阶段2. 气体燃料的燃烧 (1) 燃烧特点 气体燃料含灰分极少，燃气的燃烧属均相反应，其着火和燃烧要比固体燃料容易得多。 燃气的燃烧速度和燃烧的完全程度主要取决于燃气与空气的混合。 三个基本过程： 燃料

4、和空气的混合过程 混合气体的升温和着火过程 混合气体的燃烧过程等。 气体燃料的燃烧分类 根据上述特点，气体燃料的燃烧可作如下分类： (1)扩散式燃烧：燃烧主要在扩散区进行。 (2)完全预混式燃烧：燃烧主要在动力区进行。 (3)部分预混式燃烧：燃烧在过渡区进行。 三、燃油炉 1. 油燃烧的基本要求 通过空间燃烧达到燃烧的迅速和完全。 为了强化油的燃烧，必须： (a) 提高雾化质量，减小油滴直径。 (b) 增大空气和油滴的相对速度。 (c) 合理配风 油燃烧器 构成：油雾化器(油枪)和配风装置油燃烧器工作原理 燃油通过雾化器雾化成细滴，以一定的雾化角喷入炉内，并与经过配风器送入的具有一定形状和速度

5、分布的空气流相混合。 油雾化器与配风器的配合要求： 能使燃烧所需的绝大部分空气及时地从火炬根部供入 使各处的配风量与油雾的流量密度分布相适应。 要向火炬尾部供应一定量的空气，以保证炭黑和焦粒的燃尽。 油喷入炉膛之后由两种方式进行加热： 炉膛中的高温辐射 以及喷出气流卷吸炉内高温烟气的对流换热2 油雾化器油雾化器按照喷嘴的种类可以简单地分为两大类：机械式雾化器(包括离心式和旋杯式)介质式雾化器(以蒸汽或空气作介质) 其中采用最多的是离心式机械雾化器。3. 配风器配风器的作用：对燃油供给适量的空气，并形成有利的空气动力场，使空气能与油雾充分混合，达到及时着火，充分燃尽的目的。 根据油燃烧的特点，配

6、风器应满足如下要求： (a)必须有根部风，以尽可能地减少高温热分解。因此，配风器也需要分流空气，使一部分空气，即所谓一次风，在油雾化炬的根部，当油还没有着火燃烧以前，就已经混入油雾之中。 (b)在燃烧器出口应有一个尺寸较小的，离喷嘴有一定距离的高温烟气回流区，使之既能保证油的着火稳定，又能避免油滴喷入回油区而发生强烈的热分解。 配风器按气流流动的方式可以分为： 旋流式配风器：喷出的气流是旋转的 直流式配风器：喷出的主气流是不旋转的分为平流式和纯直流式 旋流式配风器： 工作原理： 一次风叶轮（稳焰器）：安装在配风器的出口处，它使一次风产生旋转，以造成一个稳定的中心回流区，并使中心风略有扩散，以加

7、强火炬根部的扰动和早期混合。这样就能使着火和燃烧良好，并能在外层风的旋流强度和负荷变化时，仍能使配风器出口火焰有良好的稳定性。 稳焰器也同样可以用阻流钝体，如扩流锥等构成。不过此处的钝体稳焰器上必需开有一定数量的通风槽孔，以便向火炬根部供应一部分空气，以防止燃油的高温热分解。 平流式配风器： 特点： 一、二次风不预先明确分开，而且二次风总是不旋转的。 空气全部直流进入，依靠装在配风器出口的稳焰器产生分流。 大部分空气平行于配风器轴线直流进入炉膛，只有流经稳焰器的小部分气流(相当于一次风)才由于受稳焰器的旋流作用而发生旋转，后者使喷出气流在中心部位造成一个回流区，以保证稳定着火。 在平流式配风器

8、中，由于只有中心的一部分气流旋转，因此出口气流在很大程度上接近直流气流。由此可见，平流式配风器基本上属于直流式配风器。平流式配风器的优点： (a)稳焰器所产生的中心回流较弱，（b)平流的二次风速度高，与油雾化锥的交角大， (c)直流气流的速度衰减慢，射程长，后期混合好。 (d)火焰瘦长， (e)流动阻力小， (f)直流气流易于测量， (g)没有二次风叶轮，结构简单，运行操作方便，并便于调节和自动控制。 四、燃气炉 气体燃料锅炉的特点： 比较简单，结构比较紧凑 易于实现操作过程的自动化 对大气的污染也比较轻 由于燃气是易燃、易爆、有毒的气体，因此气体燃料炉必须有防爆，防漏等方面的安全措施。 气体

9、燃料炉中最为关键的设备：燃气燃烧器 在燃气锅炉中，对燃烧器的技术要求： 额定燃气压力下，燃烧器能达到额定出力； 火焰的形状与尺寸应和炉膛结构尺寸相匹配，同时应有良好的火焰充满度； 具有良好的调节特性，在锅炉最低负荷至最高负荷运行时，燃烧工况应稳定； 燃烧完全，烟气中有害气体CO2，CO，NOx和SOx排放少； 结构紧凑、安装操作方便、调节灵活、噪音小。 燃气燃烧器分类 按燃烧方法可分为 ： (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 10； (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 0.20.8； (3) 完全预混式燃烧器：燃烧所需的全部空气预先与燃气充分混合， 1 1.051.10。 按燃气压力可分为： (1) 低压燃烧器:燃气压力在5 000Pa以下； (2) 高(中)压燃烧器:燃气压力在5 000Pa至3×105Pa之间。 五、燃油燃气锅炉燃烧器的选用：1.燃烧器作为燃油、燃气锅炉的燃烧设备，它的主要作用是： .提供锅炉所需的燃油或燃气 .供给燃烧所必须的空气 保证点火迅速，燃烧稳定 实现程序点火和燃烧过程的自动控制2