天然气不完全燃烧的原因.doc

天然气不完全燃烧的原因2011-11-16博燃网分享到： QQ空间 新浪微博 开心网 人人网 摘要：.应不足造成不完整燃烧,甚至燃烧中止. 4、房间体积(V)小,透风不良热负荷为3600的燃气燃具持续燃烧1h须要3.85.1立方米(m3)的新颖空气,同时发生4.06.0立方米(m3)的烟气,是以若装设燃具的房间换气前提不良,就会造废室内空气不足,烟气积累,导致不完整燃烧. 燃气灶维修网总结:燃具.烟气中含没完成氧化燃烧反映的未燃成分即一氧化碳(CO)、碳氢化台物及其燃烧中心(jin)产品、游离碳等,一般称为不完整燃烧,不仅下降热效力,并且烟气自己也有刺激性臭味,并易发生一氧化碳中毒变乱 是以须要特殊留意,燃气灶具发生不完整燃烧的原因,基础上可分为燃气燃具设计分歧理和应用不妥两类.（博燃网）我们只会商后者.发生不完整燃烧时会发生刺激性气体使人流泪,头痛.这是因为碳氢化舍物没有完整燃烧的全进程,半途中止氧化反映,发生醛类所致.1、空气量不足家庭用燃气灶具,太部门采取大气式燃烧器.此燃烧器从喷嘴四周吸进一次空气与燃气混(hn)合,提(t)高了火焰的燃烧速度,同时也进步了火焰温度是以火焰较短,燃气灶具依据火焰长度装设了锅支架,以坚持火孔面与被加热物有必定的间距,可是,若因调风板调节不良,而造成一次空气不足,则火焰变长,火焰接触到容器底部后,火焰温度下降,致使燃烧反映中止.设计燃气燃具时,结构上应能使燃具在尺度负荷划定的波动范畴内完整燃烧.但热负荷跨越此限度太大时,燃气在燃具燃烧室内不克不及全体燃烧,从而发生未燃成分.博燃资讯：2、火焰温度下降为使燃气坚持持续燃烧,并形成完整的火焰,必需使火焰自己保持相当高的温度.所以一旦火焰与被加热物体的底面或低温物体接触,火焰温度就会下降则不克不及到达完整燃烧.3、排烟不充足燃气燃具因烟气能全体并敏捷排出才干持续完整燃烧.若因为某种原因,而没能全体排出时,烟气就停止在燃烧室火焰四周,乃至空气供给不足造成不完整燃烧,甚至燃烧中止.4、房间体积(V)小,透风不良热负荷为3600的燃气燃具持续燃烧1h须要3.85.1立方米(m3)的新颖空气,同时发生4.06.0立方米的烟气,是以若装设燃具的房间换气前提不良,就会造废室内空气不足,烟气积累,导致不完整燃烧.燃气灶维修网总结:燃具呈现脱火、回火、黄焰、不完整燃烧的原因是因为灶前压力变更,调风板调节不良,燃气一空气混杂物初始温度,燃气成分,火焰温度,四周空气成分及活动状况引起的.锅炉燃气燃烧技术理论锅炉燃气燃烧技术理论大连科林能源工程技术开发有限公司 余传林一、燃烧基本原理当燃料中的可燃分子与氧化剂分子相接触，在一定的温度和浓度条件下，可发生燃烧反应，放出一定的热量，这便是通常见到的燃烧现象。然而为了使可燃分子与氧化剂分子相接触，还必须有一个物质的混合、扩散过程。在燃烧技术中，把从混合(扩散)到燃烧反应完成的整个过程称为燃烧过程。燃烧过程是一种复杂的化学过程和物理过程的综合过程。为完成预定的燃烧过程，不仅需要温度和浓度条件，而且需要一定的时间和空间。就时间而言，燃烧过程所需要总的时间()应当包括三个阶段，即=混+热+化 ，式中混表示混合所需要的时间，即可燃分子与氧化剂分子按一定浓度相混合(扩散)达到分子间接触所需要的时间；热表示混合后的可燃混合物为达到开始燃烧反应的温度所需的加热时间；化表示完成化学反应所需的时间。用不同的方法组织燃烧过程时，各阶段的时间在总时间中所占的比例是不相同的。由于化学反应的时间主要是受化学动力学因素的影响，而混合的时间主要是受扩散因素的影响，所以上述问题的实质是燃烧过程的进行将主要是受化学动力学因素的影响，还是受扩散因素影响的问题。根据这一概念，可以把燃烧过程分为三类：即： 1动力燃烧当混热+化时，燃烧过程进行的速度将主要地不是受混合速度的限制，而是受可燃混合物的加热和化学反应速度的限制。这类燃烧过程称“动力燃烧”，或称燃烧过程在“动力燃烧区域”进行。例如事先混合好的煤气-空气混合物，就燃烧室空间中进行的燃烧过程来说，不需要再有混合阶段(混=0)，这便是属于动力燃烧。2扩散燃烧当混热+化时，燃烧过程将主要受混合速度的限制。这类燃烧过程称“扩散燃烧”，或称燃烧过程在“扩散燃烧区域”进行。例如在高温的燃烧室中，加热和化学反应所需要的时间比混合时间短，如果燃气和空气是分别由两个喷口进入燃烧室，那么燃烧速度将主要取决于混合速度，这便属于扩散燃烧。3.中间燃烧介于上述二者之间的燃烧过程属于“中间燃烧”。除了上述分类方法外，燃烧过程还可以按燃烧室中气体的流动性质或参加燃烧反应的物质的物态来分类。按气体流动性质，把燃烧过程可以分为：(1)层流燃烧。燃烧室中燃气、空气和火焰都是以层流流动。(2)紊流燃烧。火焰气体为紊流流动。(3)介于二者之间的过渡性质的燃烧。按参加反应的物质的物态，把燃烧过程分为：(1)同相燃烧，指燃料和氧化剂的物态相同。例如气体燃料在空气中的燃烧，燃料和氧化剂都是气体，属于同相燃烧(或称为均相燃烧)。(2)异相燃烧，指燃料和氧化剂的物态不同。例如固体燃料和液体燃料在空气中的燃烧都属于异相燃烧(非均相燃烧)。上述几种分类方法从不同角度反映了燃烧过程的特点。二、燃气燃烧方法与燃烧装置用来实现燃料燃烧过程的装置称为燃烧装置。工业锅炉燃烧装置的基本用途就是在锅炉合理组织燃料的燃烧过程，以保证锅炉的工作合乎工艺、技术和经济上的要求。燃料的燃烧方法和燃烧装置的合理结构对炉内的热工过程有着直接和极为重要的影响。作为一种燃烧装置，应具备以下的性能:1)在规定的负荷条件下保证燃料的合理燃烧和燃烧过程的稳定；2)能组织火焰，使火焰具有一定的方向、外形、刚性等；3)有足够的燃烧能力；4)结构简单，使用方便，坚固耐用。工业锅炉使用的气体燃料种类很多，在燃烧方法和燃烧装置上，既有有焰燃烧法和各种低压有焰烧嘴，也有无焰燃烧法和各种高压无焰烧嘴。但从本质上看，任何一种燃气的燃烧过程基本上都包括以下三个阶段：1）燃气与空气的混合；2）混合后的可燃气体的加热和着火； 3）完成燃烧化学反应。燃气与空气的混合是一种物理过程，需要消耗能量和一定的时间才能完成。混合后的可燃气体，只有加热到它的着火温度时才能进行燃烧反应，在工业锅炉的燃烧条件下，点火以后，可燃气体的加热是靠其本身燃烧产生的热量而实现的。燃烧化学反应是一种激烈的氧化反应，其反应速度非常之快，实际上可以认为是在一瞬间完成的。因此，在工业锅炉的燃烧条件下，影响燃气燃烧速度的主要矛盾不在燃烧反应本身，而在燃气与空气的混合以及混合后的可燃气体的加热升温速度方面。换句话说，工业锅炉内的燃烧不单纯是一个化学现象，而是一个物理和化学的综合过程。而其中物理方面的因素(气体的混合与加热)对整个燃烧过程起着更为重要的作用。 根据燃气与空气在燃烧前的混合情况，可将燃气燃烧方法分为三种：1)有焰燃烧法；2)无焰燃烧法；3)半无焰燃烧法。如果燃气和空气在燃烧装置中不预先进行混合，而是分别将它们送进燃烧室中，并在燃烧室中边混合边燃烧，这时火焰较长，并有鲜明的轮廓，故名有焰燃烧，有焰燃烧属于扩散燃烧。反之，如果燃气和空气事先在燃烧装置中混合均匀，则燃烧速度主要取决于着火和燃烧反应速度，没有明显的火焰轮廓，是为无焰燃烧。无焰燃烧属于动力燃烧。如果在燃烧之前只有部分空气与燃气混合，则称为半无焰燃烧。有焰燃烧法的特点早燃烧速度主要取决于燃气空气的混合速度，与可燃气体的物理化学性质无关，烧嘴能力范围较大，火焰的稳定性较好。当用有焰燃烧法燃烧含碳氢化合物较多的煤气时，由于可燃气体在进入燃烧反应区之前，及进行混合的同时，必然要经受较长时间的加热和分解，因此在火焰中容易生成较多的固体碳粒，火焰黑度较大。其次，有焰燃烧法可以允许将空气和燃气预热到较高的温度而不受着火温度的限制，有利于用低热值燃气获得较高的燃烧温度和充分利用废气余热节约燃料。由于以上特点，有焰燃烧法至今得到广泛采用，尤其是当锅炉的燃料消耗量较大，或者需要长而亮的火焰时，都采用有焰燃烧法。所谓气体燃料的无焰燃烧，指的是燃气和空气在进入炉内之前就已经混合均匀，因此它的燃烧速度比有焰燃烧要快得多，整个燃烧过程在烧嘴砖(即燃烧坑道)内就可以结束。火焰很短，在炽热的燃烧坑道背影下，甚至看不到火焰，所以叫无焰燃烧。无焰燃烧的主要特点是由于空气和燃气预先混合，所以空气过剩系数可以取小一点，一般为1.021.05。其燃烧速度快，燃烧空间的热强度(指1m3燃烧空间在1h内燃料燃烧所放出的热量，单位是Wm3)，比有焰燃烧大1001000倍之多。高温区比较集中，而且由于所用的过剩空气量少，所以燃烧温度比有焰燃烧时高。由于燃烧速度快，燃气中的碳氢化合物来不及分解成游离碳粒，所以火焰的黑度比有焰燃烧时小。燃气和空气预先进行混合，所以它们的预热温度都不能太高，原则上不能超过混合气体的着火温度，实际上一般都控制在500以下；为了防止回火和爆炸，烧嘴的燃烧能力不能太大。（一）有焰燃烧有焰燃烧的燃烧速度主要取决于燃气与空气的混合速度，因此强化燃烧和组织火焰的主要途径是设法改变燃气空气的混合条件，这在很大程度上是通过改变燃烧器(或称烧嘴)的结构采实现的，例如：1)将燃气和空气分成很多股细流；2)使空气和燃气以不同角度和速度相遇；3)利用旋流装置来强化气流的混合等。 图1 烧嘴结构对火焰长度的影响下图给出了五种不同结构的烧嘴在同一使用条件下所得到的火焰长度。所有烧嘴的燃气量都等于35m3h，燃气发热量为15750kJm3，空气流量为130m3h。图中纵坐标为每m3燃烧产物中的氧气浓度(m3m3)。当燃气和空气成两股并列气流分别送到炉内时(NO1)，混合条件最差，火焰最长。当喷出速度不变，但燃气和空气以两股同心射流的方式送到炉膛内时，（N02），混合条件较前有所改善，火焰较短。如在空气通道中装设旋流导向叶片(N03)，则火焰会更短。缩小出口断面增大气流出口速度，并使燃气空气流以一定角度相遇，则更有利于混合 (N04)。最后，如使燃气和空气在烧嘴内部预先进行部分混合(半无焰燃烧)，则可以得到更短的火焰(N05)。必须指出，任何一种烧嘴的工作都是为了满足一定生产条件的要求，每一种烧嘴的产生和发展都有它的具体条件，因此我们不能脱离烧嘴的使用条件孤立地评论烧嘴的结构合理与否，更不能片面地根据火焰的长短来区分烧嘴工作的好坏，而是应当看它是否能够适应和满足具体生产条件对火焰特性的要求而定。例如，火焰形状及其温度分布能否满，足加热工艺的要求；烧嘴负荷的调节范围能否满足锅炉供热制度的要求等；在某种使用条件下认为是比较好的烧嘴在另一种生产条件下就可能完全不能使用。因此我们在选择烧嘴和分析其结构特性时，必须和烧嘴的使用条件结合起来。一般来说，一个性能良好的烧嘴主要应满足使燃气和空气进行充分混合，或为混合提供必要的条件；在规定的负荷变化范围(调节比)内保证火焰的稳定，既不脱火也不回火；并能保证在规定的负荷条件下燃料的完全燃烧。有焰烧嘴结构的主要部件是喷头部分，它的尺寸和形式不但要保证燃气和空气以一定的流量和速度进入燃烧室(或炉膛)，而且要创造燃气和空气相混合的一定的条件，例如使它们呈交叉射流或旋转射流等等，以便得到锅炉所要求的一定特性的火焰。有的烧嘴也在喷头之前采取结构措施(例如使气体切向进入)以强化气流混合。有焰烧嘴的具体结构型式繁多。为便于掌握各种烧嘴的基本特点，可将有焰烧嘴按下列特征进行分类。1，按燃气的发热量分类 1)高发热量燃气烧嘴(天然气、焦炉气、石油气烧嘴)；2)中发热量燃气烧嘴(混合煤气烧嘴)； 3)低发热量燃气烧嘴(发生炉煤气、高炉煤气烧嘴)； 2按烧嘴的燃烧能力分类1)小型烧嘴（100m3h以下）；2)中型烧嘴（100500m3h）；3)大型烧嘴(5001000m3h)。 3按火焰长度分类 1)短焰烧嘴；2)长焰烧嘴。 4按火焰长度的可调性分类1)火焰长度固定(燃气量不变时)的烧嘴；2)火焰长度可调的烧嘴。5按混合方法分类1）靠空气与燃气的紊流扩散而混合的烧嘴(直流式烧嘴) 2）靠流股交角混合的烧嘴3)靠旋流装置混合的涡流式烧嘴； 4)靠机械作用混合的烧嘴。6按混合地点分类1)在烧嘴和炉膛中都有混合作用的烧嘴； 2)只在炉膛中混合的烧嘴。7按燃气与空气配比的调节方法分类 1)手动调节空燃气配比的烧嘴；2)自动调节空燃气配比的烧嘴。8.按流股的形状分类1）扁平流股的烧嘴(如缝式烧嘴)； 2）圆形流股的烧嘴；3）盘形流股的烧嘴(如平焰烧嘴)。9按空气与燃气的预热情况分类1)空气与燃气不预热的烧嘴；2)空气与燃气预热的烧嘴。10按燃料的使用范围分类 1)一种燃气用的烧嘴；2）二种燃气用的烧嘴；3)燃气和液体燃料共用的烧嘴。（二）无焰燃烧1、喷射式无焰燃烧的特点及烧嘴结构无焰燃烧方法要求空气和燃气在进入燃烧室(或炉膛)之前必须达到均匀混合。为了实现这种混合，可以采用多种方法，其中工业上应用最广泛的是利用喷射器，以燃气作为喷射介质，空气为被喷射介质(少数情况下也有以空气为喷射介质的)，使二者通过喷射器达到均匀混合。这种装置称为喷射式无焰燃烧器，或简称喷射式烧嘴。(1) 燃气喷口是一个收缩形管嘴。做成收缩形是为了使出口断面上的气流分布均匀，以便提高喷射效率；(2)空气调节阀它可以沿烧嘴轴线方向前后移动，田来改变空气的吸入量，以便根据燃烧过程的需要来调整空气过剩系数；(3)空气吸入口为了减少空气的气动阻力，常做成逐渐收缩式的喇叭形管口；(4)混合管用来完成燃气和空气的混合过程，一般情况下都做成直筒形；(5)扩压管气流通过扩压管时，流速降低，一部分动压转为静压，这样做的目的是为了增大喷射器两端的压差，以提高喷射器的工作效率；(6)喷头呈收缩状，主要为了使出口断面上速度分布均匀化，有利于防止回火。在一些大型的喷射式烧嘴的喷头上必须安装散热片，或者做成水冷式，以便加强散热，这是防止回火的一个有效措施；(7)燃烧坑道用耐火材料砌成，可燃气体在这里被迅速加热到着火温度并完成燃烧反应。燃烧坑道对可燃气体的加热点火一方面依靠燃烧坑道壁的高温辐射作用，另一方面还可以使一部分高温燃烧产物回流到喷头附近(火焰根部)，以构成直接点火热源，因此坑道的张角不宜小于90度。 根据使用条件的不同，喷射式无焰烧嘴又可分为不同的类型，例如，根据燃气发热量的高低可分为低热值燃气用的喷射式烧嘴和高熟值燃气用的喷射式烧嘴；根据燃气和空气是否预热，可分为冷风喷射式烧嘴和热风喷射式烧嘴；根据安装方式可分为直头喷射式烧嘴和弯头喷射式烧嘴等。喷射式烧嘴具有以下优点：1）吸入的空气量能随煤气量的变化自动按比例改变，因此喷射系数（空气过剩系数）能自动保持恒定，也就是说，这种烧嘴具有自调性；2）混合装置简单可靠，燃气空气在混合管内即达到均匀混合，只要给予25的过剩空气就可以保证完全燃烧； 3）燃烧速度快：4）不需要风机，管路设计也比较简单，因此烧嘴的调节和自动控制系统都比有焰烧嘴简单，这一优点对于烧嘴数显较多的连续加热炉和热处理炉尤其显得突出。喷射式无焰烧嘴的主要缺点是：1)大型的喷射式无焰烧嘴的外形尺寸很大，例如，目前最大的喷射式烧嘴长度已达到4米，占地面积大，安装和操作都很不方便；2)与有焰烧嘴相比，无焰烧嘴需要较高的煤气压力(一般都在10000Pa以上)，因此燃气系统的动力消耗大； 3)空气和燃气的预热温度受到限制；4)烧嘴负荷的调节比小，即烧嘴最大和最小燃烧能力的比值不如有焰烧嘴大；5)对燃气发热量、预热温度、炉压等的波动非常敏感；烧嘴的喷射比(自调性)在实际情况下偏离设计条件时便不能保持。三、气体燃料的扩散燃烧(一)、气相扩散燃烧的主要特点进行气相扩散燃烧时，若燃气和氧化剂的流动处于层流状态，则混合依靠分子扩散作用进行，层流扩散燃烧的速度取决于气体的扩散速度。随着燃气(或氧化剂)的流速逐渐增加，流动由层流变为湍流，湍流扩散将成为混合的主要方式。湍流扩散的强度比分子扩散强度大得多，因而燃烧所需的物理时间大大缩短，就是说增大气体的湍流度可以强化燃烧。层流扩散燃烧的速度较慢，功率较小，在工程上应用不如湍流扩散燃烧广泛，然而它是扩散燃烧的基本形式，也是认识湍流扩散燃烧的基础，因此先分析一下这种火焰的结构。图2为气体燃料射流进入静止空气所形成的层流扩散火焰示意图。燃料分子由射流内开始向空气扩散，空气中的氧气分子也开始向燃料射流扩散，在某一界面上，它们的浓度达到化学当量比，若被点燃，便可在该处形成火焰面。通常认为，在火焰面上，燃料与氧化剂完全反应，其浓度为零，而燃烧产物浓度最大，并向两侧扩散。这种层流扩散火焰可分成四个区域，即：中心纯燃气区、外围纯空气区、火焰面内的燃料 图2 层流扩散火焰的结构和燃烧产物的混合物区及火焰面外的空气和燃烧产物的混合物区。层流火焰面的外形大体呈圆锥形，这是因为射流的外层燃料较易与周围的氧气混合并反应，而位于射流轴线附近的燃料要穿过较厚的混合物区才能接触氧气。在这段时间内，燃料将向前运动一定的距离，从而使火焰面拉长。随着燃烧的持续，纯燃气量越来越少，最后在射流中心线某处完全燃尽，形成火焰锥尖。喷口到火焰锥尖之间的距离为火焰长度。射流出口速度的大小与分布对燃料和氧化剂的扩散有一定影响，因而火焰面并非严格的圆锥形。层流火焰长度与燃料的体积流量成正比，与扩散系数成反比，即：Lvd2/D式中，v为燃气喷出的平均速度，d为燃烧器喷口的直径，D为燃气的扩散系数。对于某种确定的燃料，当使用确定的燃烧器时，气体流速加大，火焰增长，扩散系数越大，火焰越短。不过随着燃料喷出速度的增加，流动逐渐从层流过渡到湍流，火焰面顶部开始发生抖动，并逐渐向根部扩展。于是喷口上部的层流火焰部分将变短，火焰总长度也开始缩短，当降到某个确定高度后便基本维持不变。湍流扩散火焰面存在着剧烈的抖动。图3表示了气相扩散火焰这一变化过程。湍流火焰长度也是工程燃烧中十分关心的问题，它通常可按下式估计：Lt = r0.71(1+n)-0.29/式中，Lt为湍流扩散火焰长度；r为射流喷口的半径；为湍流结构系数；n为燃料在空气中发生化学当量比燃烧时的燃料空气比。加强燃料与空气的混合，除了可通过增大气体流速外，还可以采用一些其它的措施，例如适当布置燃料和空气入口位置、设置旋流装置、使燃料和空气分成多股流并且交叉相遇等。实验表明，空气和燃料通过平行管送入炉膛时，混合条件最差，火焰最长；空气和燃料用同心套管送进炉膛时，混合条件较前者改善，火焰有所缩短；在空气通道中安装旋流片时，混合条件得到进一步改善，火焰变短；缩小喷口断面，加大气流出口速度，使气流为湍流流动，火焰进一步缩短；使燃气和少量空气在烧嘴内部局部预先混合，所得的火焰更短。总之，图3 气相射流扩散火焰随流速的变化混合条件越好，火焰越短，燃烧效率越高。气体燃料的热稳定性是不同的。实验表明，H2和CO的热稳定性较好，在2000的高温下尚能保持稳定结构；而碳氢化合物的热稳定性较差，甲烷在683时开始热解，乙烷、丙烷、丁烷的热解温度分别为485、420和435。一般碳氢化合物的分子越大，其热稳定性越差。在扩散燃烧过程中，火焰区两侧的燃料和氧化剂都会受到加热。碳氢化合物燃料受热时将发生热分解，原始化合物的脱氢和碳原子的积聚可形成重碳氢化合物，乃至生成相当小的固体碳粒。这种碳粒可以以细尘状散布在气体中。碳粒的燃烧是一种两相燃烧，燃烧所需的时间较长。由于燃料在燃烧区内停留的时间有限，因此在大多数情况下，碳粒来不及燃烬就被燃烧产物带走，从而形成了碳烟。碳烟的产生不但造成很大的能量损失，而且会严重污染环境，但火焰中细微碳粒的存在可以加强火焰辐射能力。因而在有的工业炉内，为提高对加热物体的传热效果，有时有意让火焰生成少量碳粒，不过在这种燃烧情况中也不希望出现大量碳烟。四、燃气燃烧设备的点火与熄火安全燃气燃烧设备的点火和熄灭是不稳定的燃烧阶段，也是最容易发生事故的环节。在工程燃烧安全管理中应当特别注意。1，点火在点火时，需要向冷炉膛内不断地供入燃气和空气。如果燃气的供入量与供入时间不当，或着火不及时，炉内便会积累大量的未燃烧燃气，进而形成强爆炸危险的可燃混合物。此后若又发生点燃，炉内势必形成猛烈的爆炸。虽然不同燃烧设备的点火操作不尽相同，但每种操作都应当遵循先供空气后供燃料的原