燃气燃烧与燃烧器

1、燃气燃烧与燃烧器燃气燃烧与燃烧器 燃气的燃烧特性燃气的燃烧特性 燃烧的定义燃烧的定义：燃气中的可燃组分（氢气、一氧化碳、碳氢化 合物、硫化氢等）在一定条件下（如高温） 与氧气发生激 烈的氧化作用，并产生大量光和热的过程称为燃烧。 燃烧的条件燃烧的条件：可燃物质、助燃物质和点火源 可燃物质可燃物质：凡能与空气中的氧气发生剧烈氧化反应的物质。 如：木柴、煤炭、煤油、甲烷等。 助燃物质助燃物质：凡能帮助或维持可燃物质燃烧的物质，化学上称 为氧化剂。最常见的是氧气和空气。 点火源点火源:凡能引起可燃物质燃烧的能量。点火源是物质发生 燃烧的能量条件，没有点火源就不会发生燃烧。如：明火、 电火花等。 燃气

2、的燃烧特性燃气的燃烧特性 1.燃气热值燃气热值：1Nm燃气完全燃烧所放出的热量。 单位： kJ/Nm或MJ/Nm 分为高热值和低热值。 2.燃烧所需空气量燃烧所需空气量：理论空气量、实际空气量 过剩空气系数过剩空气系数=实际空气量/理论空气量 通常1，工业设备中工业设备中一般控制在1.051.2； 民用燃具中民用燃具中一般控制在1.31.8 3.燃烧产物：燃烧产物：理论烟气量:CO2 、 SO2 、 N2和H2O 实际烟气量实际烟气量：除含上面成分外还有未燃空气 干烟气干烟气：不含水分的烟气 湿烟气湿烟气：含水分的烟气 燃气的燃烧特性燃气的燃烧特性 4.4.燃烧速度燃烧速度：燃气与空气的混合物

3、中，火焰向垂直于燃烧焰 面的未燃气体方向传播或燃烧的速度叫燃烧速度或火焰传播 速度。与燃气成分、温度、混合速度、混合气体压力、燃气 与空气的混合比例有关。是气体燃料燃烧最重要的特征之一。 对火焰稳定性和燃气互换性有很大影响。 燃气燃烧的稳定性燃气燃烧的稳定性是以有无脱火、回火和黄焰的现象来衡 量。正常燃烧时，燃气离开火孔速度同燃烧速度相适应，这 样在火孔上形成一个稳定的火焰。如果燃气离开火孔的速度 大于燃烧速度，火焰就不能稳定在火孔出口处，而离开火孔 一段距离，这种现象叫离焰。如果燃气离开火孔的速度继续 增大，火焰继续上浮，最后会熄灭，这种现象叫脱火。当燃 气离开火孔的速度小于燃烧速度，火焰会

4、缩入火孔内部燃烧， 这个现象称为回火。 燃气的燃烧特性燃气的燃烧特性 5.5.爆炸与爆炸极限爆炸与爆炸极限：所谓爆炸是在极短的时间内，可燃气 体与空气迅速燃烧，产生大量热量体积膨胀，压力升高。 爆炸的条件爆炸的条件：混合气体在爆炸极限范围内、在密闭空 间内、有点火源 可燃气体与空气的混合物遇到点火源能够发生爆炸的 可燃气体浓度范围称爆炸极限。爆炸下限、爆炸上限。 爆炸极限纯天然气液化石油气油制气焦炉气 下限5.01.74.74.5 上限15.09.742.935.8 常见燃气爆炸极限 燃气的燃烧方法燃气的燃烧方法 根据燃气与空气在燃烧前的混合状况（一次空气系数），可 将燃气燃烧方法分为三类：扩

5、散式燃烧、部分预混式燃烧和 完全预混式燃烧三种。 1.1.扩散式扩散式燃烧前不予混空气的燃烧.燃烧所需的氧气依 靠扩散作用从周围空气中获得。又称有焰燃烧。 特点： 燃烧稳定,燃具结构简单,燃气压力要求不高。但 燃烧火焰太长，易产生不完全燃烧，燃烧温度和热效率低。 2.2.部分预混式部分预混式燃烧前予混一部分空气。 特点：燃烧火焰清晰，火焰温度高，热效率高。但燃烧不 稳定， 对一次空气的控制及燃烧组分要求较高。 3.3.完全预混式完全预混式燃烧前已混足所需空气，燃烧过程中不 需从周围空气中取得氧气。又称无焰燃烧。 特点： 燃烧完全，燃烧温度高。但燃烧稳定性差。 燃气燃烧器燃气燃烧器 燃烧器分类：

6、燃烧器分类： 1.1.按一次空气系数分按一次空气系数分 ：扩散式燃烧器（ =0）、大气式 燃烧器（ =0.20.8）、完全预混式燃烧器（ 1）。 2.2.按空气的供给方法分按空气的供给方法分：引射式燃烧器（空气被燃气射流 吸入或燃气被空气射流吸入）、鼓风式燃烧器（用鼓风设备 将空气送入燃烧系统）、自然引风式燃烧器（靠炉膛中的负 压将空气吸入燃烧系统）。 3.3.按燃气压力分：按燃气压力分：低压燃烧器（燃气压力在5KPa以下）、 高中压燃烧器（燃气压力在5KPa至300KPa之间）。 燃气燃烧器燃气燃烧器 燃烧器的基本要求：燃烧器的基本要求： 1.燃烧比较完全 2.燃烧稳定。当燃气热值、华白数和

7、燃烧势在正常范围内 波动时，不发生回火和脱火现象 3.燃烧效率高。 4.在额定压力下，燃烧器能达到所要求的热负荷。 5.结构紧凑，金属消耗少、调节方便、工作无噪声。 燃气燃烧器燃气燃烧器 扩散式燃烧器：扩散式燃烧器： 按照扩散式燃烧方法设计的燃烧器，称为扩散式燃烧器。 一次空气系数 =0，燃烧所需空气在燃烧过程中供给。 按空气的功给方式不同，分为自然引风式（简称扩散式燃简称扩散式燃 烧器）烧器）和强制鼓风式（简称鼓风式燃烧器）简称鼓风式燃烧器）。 扩散式燃烧器原理原理如下图。最简单的扩散式燃烧器是在一 根钢管上钻一排火孔而制成，燃气在一定压力下进入管内，经 火孔逸出后靠燃气的扩散作用从周围空气

8、中获得氧气而燃烧， 形成扩散火焰。 应用范围：点火燃 烧器，指示用或临时使用等 燃气燃烧器燃气燃烧器 鼓风式燃烧器：鼓风式燃烧器： 鼓风式燃烧器所需全部空气由鼓风机一次供给，但燃烧 前燃气与空气并不预混，因而为扩散式燃烧。其火焰长短与 燃烧强度由燃气与空气混合情况决定。如将燃气分成很多细 小流束射入空气或做成空气旋流等。主要应用于各种工业炉 及锅炉中。 燃气燃烧器燃气燃烧器 大气式燃烧器：大气式燃烧器： 根据部分预混燃烧方法设计的燃烧器称为大气式燃烧器。 0 1，有头部及引射器两部分组成。其工作原理是： 燃气在一定的压力下，以一定的流速从喷嘴流出，进入吸气 收缩管，燃气靠本身的能量吸入一次空气

9、。在引射器内燃气 与一次空气混合，经头部流出进行燃烧。 通常为0.450.75， 在1.3 1.8范 围内。分低压引射和高（中）压引射 压力不足时，亦可加压空气引射燃气 应用：应用非常广泛，民用、工商业 用得最广；在小型锅炉和工业炉上也 有应用。 燃气燃烧器燃气燃烧器 完全预混式燃烧器：完全预混式燃烧器： 按照完全预混燃烧方法设计的燃烧器；在燃烧前燃气与空 完全预混， =1。按燃气和空气的混合方式分为：燃气 与空气均被加压，然后在混合装置混合即加压混合；采用引 射装置作为混合装置，分为 燃气引射空气和空气引射燃气， 后者需要鼓风机。因过剩空 气少，加热工件时不会引起 过分氧化，而且燃烧温度高，

10、 因此主要用在工业加热装置上 燃气燃烧器燃气燃烧器 特种燃烧器介绍：特种燃烧器介绍： 随着燃气工业的发展，为满足不同的工艺需要，工业上 开发了各种各样的新型燃烧器，如低氮燃烧器、高速燃烧器、 平焰燃烧器、烟气辐射管、浸没燃烧器、脉冲燃烧器等。 1.1.低氮燃烧器低氮燃烧器：通过采用促进混合、分割火焰，烟气再循 环、阶段燃烧等方法来降低烟气中的氮氧化物。 2.2.高速燃烧器：高速燃烧器：有两个作用，一是 燃气在非常高的强度下燃烧，二是高 温烟气以非常高的流速喷出燃烧室， 增加了对流传热作用，主要用于热处 理炉、玻璃窑炉及金属熔化炉。 燃气燃烧器燃气燃烧器 特种燃烧器介绍：特种燃烧器介绍： 3.3.平焰燃烧器平焰燃烧器：平焰燃烧器与传统的直焰燃烧器不同， 喷出的不是直焰，而是紧贴炉墙或炉顶向四周均匀伸展的圆 盘形薄层火焰。利用旋转气流通过扩张形火道形成平展气流， 燃气在平展气流中燃烧便可得到平面火焰。加热均匀，炉膛 升温及物料加热速度快。主要用于钢铁及机械工业的加热炉 上，也可用于玻璃、化工等工业窑炉上。 燃气燃烧器燃气燃烧器 特种燃