第一章第3节液体燃烧燃烧过程及燃烧

1、第三节 液体燃烧的燃烧过程 及燃烧设备硅酸盐工业使用的液体燃料重油-裂化渣油、常压渣油、减压渣油一、重油的燃烧方法和燃烧过程二、重油的雾化三、燃烧设备一、重油的燃烧方法和燃烧过程 燃烧方法雾化燃烧法用油喷咀将重油喷成雾滴，再与空气混合燃烧的方法。喷成雾滴的目的：极大地增加油与空气的接触面积，1cm3重油40um雾滴250F燃烧效果：燃烧迅速完全、设备简单、所用油品位低、火焰能满足要求、应用广泛。气化燃烧法 将重油蒸发裂化成油气，再按煤气燃烧制气过程：加热、蒸发、气化、高温裂化、洗涤净化、贮存备用实用效果：重油气化设备多、成本高、一般不用轻油气化过程简单、设备少，但油价高2、燃烧过程 对称裂化

2、油滴裂化 不对称裂化 油雾化成滴 与空气燃烧 油滴蒸发成油汽 缺氧热解 还原反应2、燃烧过程油雾化成滴油滴裂化：500600对称裂化，生成轻C、H化合物，氧气充分时燃烧； 650不对称裂化，轻C、H化合物，呈气体逸出；游离C粒、重C、H化合物难燃烧，结焦，随烟气排出时，产生黑烟 油滴蒸发成油气 （1）油气与空气混合燃烧OHOHCOOCOQHmnCOnCOCmHnOHOHCOOCOQHnmnCOOHnCmHnQOHmnCOOnmCmHnQHmnCOOnCmHnQOHmnCOOnmCmHn22222222222222222222222222222222)2()2)24(222)4(（2）高温缺氧热

3、解： 产生油烟粒，随烟气排出，产生黑烟，或进行还原反应，产物与空气燃烧QCHmCmnCmHnQHmnCCmHn424)4(2QHCOCOCHQHCOOHCHQCOCOCQHCOOHC2242242222232归纳为四个燃烧阶段：雾化、蒸发、混合、燃烧雾化过程最慢，影响整个燃烧过程，与气体燃料的燃烧方法相同二、重油的雾化1、雾化要求喷得细、喷得匀（1）雾滴要细：直径为50um或稍细 理论上，雾滴越细越好，混合更佳。 实际和研究证明，50um的雾滴已经能达到受热面积大、放热量多、气化迅速、燃烧均匀的目的。 过细会增加能量消耗。（2）油流股中雾滴分布要均匀： 现有的雾化方法得到的直径范围为：1010

4、0um，但要求50um（或稍细些）占85%以上。（3）油流股断面上雾滴的分布要均匀， 不能边缘密、中间稀。 2、雾化机理及雾化方式 机理： 雾化就是使油流股变细、变薄、最终破裂成油滴。 对油施加外力以克服油流股内力，当外力与内力平衡时，油流股不变细，形成具有一定直径的雾滴。施加外力是雾化的必要条件。 方式： 根据施加外力情况的不同，可实现两种不同方式的雾化，即：间接雾化法、直接雾化法。（一）机械雾化 1、定义 给油流股施加高压（1.013.04MPa）使之以较大速度并旋转运动的方式从小孔喷入气体空间使油雾化。由于是依靠油本身的高压，故又称油压雾化。属于间接雾化法 2、作用方式 （1）高压油流股

5、内部的波形振动； （2）高速旋转运动产生的离心力； （3）油流股通过气体空间遇到的摩擦力； （4）气穴现象产生的局部气化和沸腾 3、影响雾化效果的因素 油压、油粘度、油喷出速度、涡流程度及喷咀结构等。 4、特点 雾滴较粗（100200um）、火焰瘦长（长23m，扩散角4550）； 刚性较好、喷油量大； 设备简单、消耗动力低、调节方便、无噪声 5、适用范围 水泥回转窑（二）介质雾化 1、定义 利用以一定角度高速喷出的雾化介质冲击油流使油流股分散成雾滴的雾化方法。（直接雾化） 2、作用方式 雾化介质对油流的机械作用，即：摩擦力、冲击力 当摩擦力、冲击力大于油的表面张力，油流分散成夹有气泡的油流破裂

6、成细线、细带在表面张力作用下形成雾滴。 3、影响雾化效果的因素 内因： 油粘度、表面张力 外因： 雾化介质相交角、雾化介质用量、雾化介质密度 油粘度 雾滴直径与油粘度成正比即：粘度越大，雾滴越粗。该影响随介质速度的减少而越加明显，操作时要求粘度不变保持油温度不变重油品位变化粘度变化 调整油温 表面张力 表面张力大，雾滴粗。实际上，不同油品表面张力相差不大，且表面张力与油温关系不大，故该影响可以不考虑。 相交角度 角度越大，相对速度越大，接触时间越长，接触面积越大，雾滴越细。 介质用量 用量大，动量大，雾滴细。 介质密度 密度大，冲击力大，雾滴细。 操作中，雾化介质一定时，只要保证油温恒定，雾滴

7、细度基本不变。 4、介质雾化的分类及特点，见后表： 介质雾化的种类：水蒸汽 或 压缩空气 采用哪种气体作雾化介质，先看设备情况，再考试工艺要求。一般来说，二者都能满足生产要求。项目低压雾化中压雾化高压雾化介质压力2.0312.16 KPa10.13101.3 KPa101.3709.28KPa介质种类助燃空气压缩空气或蒸汽预热的压缩空气或过热蒸汽介质用量65%100%助燃空气量的15%极少介质流速最低 70100m/s较高最高300400m/s火焰情况长度中等，最长约3m扩散角大，2090刚性较好喷油量小，最小为13kg/h火焰极短扩散角较大火焰稳定火焰较长，26m扩散角小，1530雾滴直径在

8、10um以下适用场合隧道窑、退火窑、料道中、小型窑炉池窑高压雾化时雾化介质需加热或过热的原因 雾化介质压力大，流速快，属于高压气体的流动，所以用量极少，且在雾化介质出口处，与油流相遇时，产生绝热膨胀，体积急剧增加，单位体积的热焓降低，温度急剧下降，一方面可以冷却烧咀，使用时间会增长；但另一方面使油粘度增大，雾化效果差。为弥补绝热膨胀造成的温度降，压缩空气必须预热，饱和蒸汽必须过热。压缩空气的预热温度见表4-24，蒸汽过热温度是250340。三、燃烧设备1、用于硅酸盐工业的燃油喷咀要符合以下要求：（1）有一定的燃烧能力（2）在一定的调节范围内能保证雾化质量（3）能造成空气与油雾混合的良好条件（4

9、）调节倍数能满足生产中调节油量的要求（5）燃烧稳定，火焰的形状、长度稳定，能实现自动调节（6）结构坚固、工作可靠、检修方便。2、燃油喷咀的类型 机械雾化喷咀 低压雾化喷咀 中压雾化喷咀 高压雾化喷咀低压和高压喷咀又可按油流与介质相对流向直流式：平行相遇涡流式：切线方向相遇交流式：一定角度相遇按雾化级数 一级雾化 二级雾化 多级雾化按油流与介质形成混合物的位置外混式：在烧咀外混合内混式：在烧咀内混合3、各类烧咀的操作特性：见表4-254、几种典型烧咀的结构特征A 低压油烧嘴，见图5-15空气为雾化剂，内压低，用量大（25%-50%，甚至100%助燃空气），空气系数小，混合好，火焰较短。空气预热温度有限，400以下，燃烧能力小，150-2000kg/h。B 高压油烧嘴 压缩空气为雾化剂，空气系数大，混合差，火焰长。 燃烧能力大，预热温度高。 外混交流式 图5-16 外混旋流式 内混式 图5-17适合于陶瓷隧道窑适合于玻璃窑使用原理： 压力相近的雾化介质喷入油中油流变成泡沫从喷孔喷