3.5 气体燃料的燃烧过程及设备

1 第五节气体燃料燃烧过程及燃烧设备 2 第五节气体燃料燃烧过程及设备 1燃烧过程及方法 制约燃烧速度的因素是混合 扩散 混合过程是一个湍流扩散及机械掺混的过程 3 1 煤气与空气的流动方式 2 气流速度 相对速度 3 煤气与空气气流的交角 流股 束 直径 4 煤气的热值 5 空气过剩系数 影响混合的因素 第五节气体燃料燃烧过程及设备 4 根据煤气与空气在燃烧前 烧嘴内 是否预混合及混合的程度 燃烧方式分 保证燃烧反应进行的主要因素是 着火温度和着火浓度范围 第五节气体燃料燃烧过程及设备 5 1 长焰燃烧特点 第五节气体燃料燃烧过程及设备 6 边混合边燃烧 燃烧速度慢 燃烧速度取决于流股的混合 2 1 15 1 25 3 火焰较长 且沿火焰长度上温度分布较均匀 可适用于容积和宽度稍大的窑炉 4 可使用热煤气 可充分利用煤气中焦油化学热及煤气显热 热利用率较高 5 空气 煤气预热温度限制较少 6 煤气压力可较低 一般500 3000Pa即可 7 煤气中烃类易热解析出炭粒 所以火焰黑度较高 辐射较强 8 生产能力大 烧嘴结构简单 成本低 经济性好 7 2 短焰燃烧法 煤气与部分空气 1 在烧嘴内预混合 喷出后靠射流从周围空气中吸入空气 二次空气 并与之混合 继续燃烧 火焰由内焰与外焰两个锥体组成 特点 短焰燃烧与长焰燃烧基本相似 只是燃烧速度较大 火焰较短 燃烧温度较高 燃烧较易完全 但稳定性较差 第五节气体燃料燃烧过程及设备 8 3 无焰燃烧法 是指煤气和空气在烧嘴内完全混合 a 1 喷出后立即燃烧的燃烧方法 几乎无火焰 主要特点 空气过剩系数小 a 1 05左右 燃烧温度高 不完全燃烧热损失极小 但燃烧不稳定性增强 第五节气体燃料燃烧过程及设备 近年来随着高速烧嘴的出现 煤气与空气不仅在无焰烧嘴内混合 而且也可在烧嘴内燃烧 这对于控制喷出气流的速度和温度可以不受限制 在燃烧过程中 一般要根据工艺要求来控制火焰的性质及刚度 9 第五节气体燃料燃烧过程及设备 性质 指火焰的气氛 有氧化焰 还原焰 中性焰 氧化焰 燃烧产物含一定量O2而无CO或只有极微量的CO存在 此时气体具有氧化能力 还原焰 燃烧产物含一定量的CO 此时气体具有还原能力 中性焰 指燃烧气体中既无O2也无CO 一般只能做到接近于中性焰 刚度 指火焰的刚直情况 它与喷出气流的速度有关 流速大 则刚度好 10 2气体燃料燃烧设备 烧嘴的种类 2 1长焰烧嘴 第五节气体燃料燃烧过程及设备 图3 7单管式煤气烧嘴 图3 8双管式煤气烧 11 应用较多的是套管式长焰烧嘴 其结构和特点 第五节气体燃料燃烧过程及设备 12 2 2短焰烧嘴 低压涡流式 DW I型 烧嘴在硅工业 冶金工业中广泛采用 特点 结构简单 煤气压力要求低 400 800Pa 对燃料要求低 第五节气体燃料燃烧过程及设备 13 2 3无焰烧嘴 1 在高压煤气的喷射作用下 按比例吸入助燃空气并在烧嘴内混合 喷射式无焰烧嘴 2 通过加压机将煤气与空气按比例混合后送入烧嘴 混合方式有两种 喷射式无烟烧嘴的基本构造是一喷射器 一般为了混合气体的速度在断面上更加均匀 在扩张段后面加一个收缩段 接下去是烧嘴砖 第五节气体燃料燃烧过程及设备 14 第五节气体燃料燃烧过程及设备 15 2 4其它类型烧嘴 1 高速烧嘴 第五节气体燃料燃烧过程及设备 16 预混式高速喷嘴 第五节气体燃料燃烧过程及设备 17 非预混式高速喷嘴 考拍维斯特拉高速喷嘴 第五节气体燃料燃烧过程及设备 18 2 平焰烧嘴 形成一个旋转的园盘形火焰 可防止火焰直接与物料接触 适合隔焰烧成 辐射能力强 第五节气体燃料燃烧过程及设备 19 3 浸没式烧嘴 烧嘴浸没在液体中进行燃烧 对液体直接加热 主要用于玻璃池窑中玻璃液的加热 为减少玻璃液内的气泡 加速澄清和缩小浸没式烧嘴的尺寸 可用富氧空气或纯氧作氧化剂 第五节气体燃料燃烧过程及设备 20 4 低NOx烧嘴 利用空气从环