燃气课件-第八章

1、山西大学工程学院 太原电力高等专科学校 主讲主讲：李东雄李东雄 2008.8动力工程系系动力工程系系山西大学工程学院 太原电力高等专科学校第一节第一节 构造及特点构造及特点 第二节第二节 头部计算头部计算 第三节第三节 高压引射器计算高压引射器计算 第四节第四节 完全预混高（中）压完全预混高（中）压 引射器燃引射器燃 烧器的计算烧器的计算山西大学工程学院 太原电力高等专科学校一、组成一、组成二、种类二、种类山西大学工程学院 太原电力高等专科学校 有火道头部结构有火道头部结构(火道是头部的一部分火道是头部的一部分): 火焰不脱离燃烧器，燃烧在由耐火材料制成的火道内进火焰不脱离燃烧器，燃烧在由耐火

2、材料制成的火道内进行或在燃烧器头部进行。火道和燃烧器头部主要由陶瓷制成。行或在燃烧器头部进行。火道和燃烧器头部主要由陶瓷制成。它有以下它有以下3种结构形式种结构形式: A. 引射式单火道完全预混式燃烧器引射式单火道完全预混式燃烧器 B. 红外线辐射燃烧器红外线辐射燃烧器(也称为红外线辐射器也称为红外线辐射器) C. 过热燃烧器过热燃烧器 其中，其中，B、C的头部结构由耐火材料做成。的头部结构由耐火材料做成。 山西大学工程学院 太原电力高等专科学校A. 引射式单火道完全预混式燃烧器引射式单火道完全预混式燃烧器组成：引射器组成：引射器1、喷头、喷头2及火道及火道3。工作方式工作方式 高高(中中)压

3、燃气从喷嘴流出，依靠本身的能量吸入燃烧所压燃气从喷嘴流出，依靠本身的能量吸入燃烧所需的全部空气，并在引射器内进行混合。混合均匀的燃气需的全部空气，并在引射器内进行混合。混合均匀的燃气-空气混合物经喷头进入火道，在赤热的火道壁面和高温回流空气混合物经喷头进入火道，在赤热的火道壁面和高温回流烟气的稳焰作用下进行燃烧，完全预混燃烧的过剩空气系数烟气的稳焰作用下进行燃烧，完全预混燃烧的过剩空气系数为为 =1.051.10。山西大学工程学院 太原电力高等专科学校结构特点：结构特点： 喷头为喷头为渐缩形渐缩形，收缩角为，收缩角为25左右，内壁加工光滑，左右，内壁加工光滑，使喷头混合气体的速度场达到均匀分布

4、。使喷头混合气体的速度场达到均匀分布。 有有火道火道，火道由耐火材料制成，火道是稳定燃烧、防，火道由耐火材料制成，火道是稳定燃烧、防止脱火的重要部件。止脱火的重要部件。 热负荷大的喷头常采用空气或水冷却，以减少喷头处热负荷大的喷头常采用空气或水冷却，以减少喷头处可燃混合物的火焰传播速度，防止回火。可燃混合物的火焰传播速度，防止回火。（a）空气冷却）空气冷却 （b）水冷却）水冷却圆锥形喷头圆锥形喷头山西大学工程学院 太原电力高等专科学校燃烧特点燃烧特点 可燃混合物的加热、着火和燃烧可燃混合物的加热、着火和燃烧均在均在火道内进行；火道内进行； 混合物进入火道时，由于突然扩大，在火道入口处形成高混合

5、物进入火道时，由于突然扩大，在火道入口处形成高温温烟气回流区烟气回流区； 回流烟气将混合物加热，同时成为一个回流烟气将混合物加热，同时成为一个稳定的点火源稳定的点火源。 耐火材料做成的耐火材料做成的火道火道近似一个近似一个绝热的燃烧室绝热的燃烧室，使进入火道，使进入火道的燃气的燃气-空气混合物立刻进行燃烧，保证了较高的燃烧强度和空气混合物立刻进行燃烧，保证了较高的燃烧强度和燃烧温度。燃烧温度。1-混合物扩张区；混合物扩张区；2-火道边界；火道边界；3 -回流区；回流区；4-回流边界表面回流边界表面 火道工作简图火道工作简图山西大学工程学院 太原电力高等专科学校适用范围：用于高适用范围：用于高(

6、中中)压燃气的燃烧。压燃气的燃烧。 1引射器；引射器；2喷头；喷头；3火道火道引射式单火道无焰燃烧器引射式单火道无焰燃烧器山西大学工程学院 太原电力高等专科学校1多孔陶瓷板；多孔陶瓷板；2引射器；引射器；3外壳；外壳；4分流器；分流器；火焰向陶瓷板传热；火焰向陶瓷板传热；混合气体加热至着混合气体加热至着火温度火温度 图图 红外线辐射器红外线辐射器B. 红外线辐射燃烧器红外线辐射燃烧器 属于属于低压引射式完全预混式燃烧器低压引射式完全预混式燃烧器，即燃烧所需空气全，即燃烧所需空气全部靠低压燃气的能量吸入并预混，总部靠低压燃气的能量吸入并预混，总 =1.031.06。故适用。故适用于于低压燃气低压

7、燃气的燃烧。头部结构有的燃烧。头部结构有两种两种不同的形式：不同的形式：1. 头部为头部为单一板式（板状或网状）单一板式（板状或网状）结构结构 板式结构中又分为板式结构中又分为3种情况种情况:. 只有一层，而且用多孔陶瓷制成只有一层，而且用多孔陶瓷制成 工作时，混合物以很小的速度从孔逸出进行燃烧。点火工作时，混合物以很小的速度从孔逸出进行燃烧。点火后后4050S，板面温度可达，板面温度可达800900，高温板面向外辐射，高温板面向外辐射红外线，热效率为红外线，热效率为4560%。 山西大学工程学院 太原电力高等专科学校 . 板面由数层板面由数层(通常用通常用2层层)耐高温的金属网组成耐高温的金

8、属网组成 内外网通常由内外网通常由铁铬铝铁铬铝制成。内网孔小，外网孔大，两层之间制成。内网孔小，外网孔大，两层之间距离为距离为812mm(火焰传播速度火焰传播速度S小的人造气取小值，小的人造气取小值，S大的天然大的天然气和液化石油气取大值气和液化石油气取大值)。为防止网面变形，内网可压些防胀波。为防止网面变形，内网可压些防胀波纹，内网内面加装托网，托网由普通铁丝制成。纹，内网内面加装托网，托网由普通铁丝制成。 工作时，混合物在内网和外网之间燃烧，当外网表面温度达工作时，混合物在内网和外网之间燃烧，当外网表面温度达850900时，便向外辐射红外线。热效率为时，便向外辐射红外线。热效率为45%左右

9、。左右。 . 组合式组合式 在在多孔陶瓷板多孔陶瓷板上加一层耐高温的上加一层耐高温的金属网金属网。表面温度比多孔陶。表面温度比多孔陶瓷板能提高瓷板能提高100130。山西大学工程学院 太原电力高等专科学校2. 头部为分配装置头部为分配装置+火道火道 . 头部为分配帽头部为分配帽+环状凹面环状凹面 混合物从分配帽喷出，在环状凹面耐火砖中燃烧，将砖加混合物从分配帽喷出，在环状凹面耐火砖中燃烧，将砖加热至热至14001500，向外辐射红外线。，向外辐射红外线。 环状凹面红外线辐射器环状凹面红外线辐射器1环状凹面耐火砖；环状凹面耐火砖；2耐热金属分配帽；耐热金属分配帽；3供气管供气管山西大学工程学院

10、太原电力高等专科学校. 头部为气体分配室和火道头部为气体分配室和火道 靠引射预混，头部设有靠引射预混，头部设有气体分配室和火道气体分配室和火道。火道通过钢。火道通过钢管固定在分配室上，混合物在小火道燃烧。当板面温度升高管固定在分配室上，混合物在小火道燃烧。当板面温度升高到到9001000时便进行辐射传热，辐射给被加热物体的热时便进行辐射传热，辐射给被加热物体的热量约占燃烧热的量约占燃烧热的70%。 此种燃烧器通常使用高热值燃气，应用于不希望火焰与此种燃烧器通常使用高热值燃气，应用于不希望火焰与工件接触且均匀加热的场合。工件接触且均匀加热的场合。 板式完全预混燃烧器板式完全预混燃烧器1引射器；引

11、射器；2钢管；钢管；3气流分配室；气流分配室；4火道；火道；5隔热层隔热层山西大学工程学院 太原电力高等专科学校C. 过热燃烧器过热燃烧器(完全预混完全预混) 混合物从陶瓷火孔喷混合物从陶瓷火孔喷出，在高温耐火材料制成火出，在高温耐火材料制成火道内燃烧，温度高达道内燃烧，温度高达1650，高温烟气高速从缝隙式喷口高温烟气高速从缝隙式喷口喷 出 ， 对 物 体 进 行喷 出 ， 对 物 体 进 行 快速或局部加热。快速或局部加热。 过热燃烧器过热燃烧器山西大学工程学院 太原电力高等专科学校 无火道头部结构无火道头部结构 按燃烧方式分为两种按燃烧方式分为两种: 1. 火焰稳定在燃烧器头部火焰稳定在

12、燃烧器头部 头部为稳焰器，稳焰器用金属制头部为稳焰器，稳焰器用金属制成，也可用陶瓷制造，无火道，火焰成，也可用陶瓷制造，无火道，火焰稳定在燃烧器头部。稳定在燃烧器头部。1耐热金属板；耐热金属板；2螺栓；螺栓；3炉墙；炉墙；4耐火填料耐火填料图图 带金属稳焰器的完全预混式燃烧器带金属稳焰器的完全预混式燃烧器头部由头部由数层耐热金属数层耐热金属板板组成，组成，板间距板间距1.5mm,混合物经混合物经板缝隙板缝隙流出燃流出燃烧烧 , 窄 缝 可 防 回 火 。窄 缝 可 防 回 火 。气流流出缝隙后，在气流流出缝隙后，在螺栓附近形成螺栓附近形成高温焰气高温焰气回流区回流区，混合物被回流，混合物被回流

13、焰气所加热，并着火和焰气所加热，并着火和稳定燃烧。燃烧所形成稳定燃烧。燃烧所形成的短而锐的火焰直接位的短而锐的火焰直接位于燃烧室内。于燃烧室内。燃烧器停止工作时，燃烧器停止工作时，空气吸入口打开，进行空气吸入口打开，进行通风，冷却头部的金属通风，冷却头部的金属板。板。工作压力为工作压力为30-50kPa山西大学工程学院 太原电力高等专科学校2. 火焰脱离燃烧器，在炉膛内的耐火材料表面上燃烧火焰脱离燃烧器，在炉膛内的耐火材料表面上燃烧 耐火材料可以是燃烧器附近的炉墙、拱，专门的耐火耐火材料可以是燃烧器附近的炉墙、拱，专门的耐火材料堆积物或花格耐火砖墙等。材料堆积物或花格耐火砖墙等。 （a）耐火砖

14、碎块稳焰；）耐火砖碎块稳焰； （b）拱顶稳焰）拱顶稳焰1燃气入口；燃气入口；2空气冷却肋片；空气冷却肋片；3喷头；喷头；4耐火砖碎块耐火砖碎块 撞击式完全预混燃烧器图撞击式完全预混燃烧器图山西大学工程学院 太原电力高等专科学校三、完全预混燃烧器特点及应用范围三、完全预混燃烧器特点及应用范围: 1. 优点优点: 燃烧完全，化学不完全燃烧较少。燃烧完全，化学不完全燃烧较少。 过剩空气少过剩空气少( =1.051.10)，当用于工业炉直接加热工件，当用于工业炉直接加热工件时，不会引起工件过分氧化。时，不会引起工件过分氧化。 燃烧温度高，容易满足高温工艺的要求。燃烧温度高，容易满足高温工艺的要求。 火

15、道式无焰燃烧器热强度大，容积热强度可达火道式无焰燃烧器热强度大，容积热强度可达2958MW/m3或更高，因而可缩小燃烧室容积。或更高，因而可缩小燃烧室容积。 设有火道，容易燃烧低热值燃气。设有火道，容易燃烧低热值燃气。 不需鼓风，节省电能及鼓风设备。不需鼓风，节省电能及鼓风设备。 2. 缺点缺点: 为保证燃烧稳定，要求燃气热值及密度要稳定。为保证燃烧稳定，要求燃气热值及密度要稳定。 发生回火的可能性大，调节范围比较小。为防止回火，头发生回火的可能性大，调节范围比较小。为防止回火，头部结构比较复杂和笨重。部结构比较复杂和笨重。 热负荷大的燃烧器，结构庞大和笨重。故每个燃烧器的热热负荷大的燃烧器，结构庞大和笨重。故每个燃烧器的热负荷一般不超过负荷一般不超过2.3MW