燃烧器火焰的稳定性

燃烧器火焰的稳定性在预混合式燃料气体喷嘴中，燃料气体和空气的混合物从火山口喷出而着火时，不一定形成稳定的火焰。 流速较低，火焰回流至火焰孔，燃烧可能在喷嘴内进行。 这种现象称为回火。 如果流速较高或：较大，火焰将从喷淋头吹走，之后流出的燃料气体和空气的混合物不会燃烧。 这种现象称为脱火或吹灭。软材料气体和空气的混合物从火孔喷出时，其喷流截面的流速分布中心高，周围低。 火焰传播速度可以是均匀的(即，仅在接近墙的淬灭距离处火焰传播速度为零)，而混合物的流速可以恰好等于火焰传播速度，从而形成恒定的火焰前沿，即所谓的火焰对策源点火环。 只有在这种情况下火焰才是稳定的。天然气和空气的混合物以层流状态从火孔喷出时的火焰特性如图7-5所示。 由该图可知，在11的情况下，火焰稳定区域不大，尤其是在11的情况下，稳定区域更窄。 1稍低于0.75时，火焰稳定区域广阔，运行可靠。 在t=0的情况下，形成扩散火焰，不可能回火，脱火也困难，火焰极其稳定。管式炉中使用的燃气燃烧器，燃料气体和空气混合物在火口出口处处于流速高的紊流状态，其流速远远超过上述层流状态的脱火区边界。 湍流火焰的传播速度比层流快得多，但必须采取适当措施防止火焰脱火。 一般措施包括：(1)在燃烧通道内进行燃烧。 至少在火焰的根部设置烧道。 可燃燃烧道耐火材料对可燃混合物连续强制点火。(2)采用1低的陶瓷燃烧器，可以得到比较稳定的火焰。(3)通过多火孔交叉喷射，各火孔的火焰相互强制点火，保证火焰的稳定性。(4)如果缩短燃料气体和空气的预混合区间的长度，使浓度场不均匀，则燃料气体浓度稍微变高，出现局部区域具有低1的情况，可以改善火焰的稳定性。(5)有凹凸的燃烧道壁面或火焰附着在壁面上，产生涡流和逆流，使热烟逆流作为强制点火的热源。(6)火坑附近的燃烧道不采用缓慢转移，采用断面急剧扩大的方法，引起死角，形成大死区，使热烟回流。(7)在燃料气体喷嘴的头部设置低流速的点火环，如图7-6所示，一部分预混合气体通过节流孔，在锥形管周围的环状空间内低速流出，形成稳定的点火环。 小孔的流速比主气流低，但高得不发生回火。(8)设置稳定器(参照油喷嘴部分)，使排烟逆流，强制使预混合物着火。火焰不稳定的另一个原因是回火。 如上所述，回火是由于火孔流速低于火焰传播速度。 事实上，如果各种原因可能导致回火，例如结构设计不合理，或者由于混合管内的水垢、冻结等原因速度场不均匀，或者各火孔的流速大不相同，则即使预混合物的火孔的平均流速大于火焰传播速度，流速也会在局部或部分火孔中以火焰传播速度另外，由于燃烧器在低负荷下运转，燃料气体喷射孔堵塞等原因，火孔流速比火焰传播速度低，发生回火。 如果燃烧器头部不冷却，预混合物的温度上升，火焰传播速度增大，引起回火。 另外，混合管内预混合物的脉动频率与燃烧道的脉动频率相等时发生共振。 共振产生噪音，另一方面助长燃烧管内的脉动，这也有可能引起回火。防止回火的方法是以降低火焰传播速度，提高燃气-空气混合物的起火孔流速，保证速度场的均匀性等为前提制定的。 具体措施是：(1)根据燃料气体的性质，合理选择氢含量高的燃料气体(例如催化剂重整装置的带气体发生剂)这样的燃烧方法，不采用预混合式或半预混合式的燃料气体喷嘴，而采用外混合式的燃料气体喷嘴。(2)在设计火孔截面时，考虑到最小负荷下燃料气体和空气的混合物从火孔流出的速度大于火焰传播速度。(3)在设计燃烧器头部时，请确保火口出口速度场均匀。(4)采用小深火孔，火孔截面优选等于火焰不能传播的临界截面。 但火孔深度不得超过13-15mm。 因为更深的火孔不能提高火焰的稳定性，阻力增加。(5)射流喷嘴的混合管内表面应平滑，无凹凸缺陷。 不要损害速度场的均匀性和降低各个火孔的速度。(6)使用污染天然气时，应设置过滤器。 过滤器尚无法防止燃料气体喷射头和混合管结垢的情况下，应采用燃料气体结垢处理或容易除去污垢的结构，规定定期清洗的操作制度。(7)使用含水燃料气体时，为了防止燃料气体喷射头和混合管在寒冷时结冰，设置气水分离器。(8)采用导热性好的材料制成火孔，可以降低燃烧器头部的燃料气体和空气混合物的温度，降低火焰传播速度，防止回火。(9)通过降低冷却燃烧