燃气课件-第五章

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 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 扩散式燃烧扩散式燃烧 第二节第二节 部分预混式燃烧部分预混式燃烧第三节第三节 完全预混式燃烧完全预混式燃烧第四节第四节 燃烧过程的强化与完善燃烧过程的强化与完善 山西大学工程学院 太原电力高等专科学校一、燃烧的动力区和扩散区、过渡区一、燃烧的动力区和扩散区、过渡区(也叫中间区也叫中间区)燃气燃烧所需燃气燃烧所需时间时间包括燃气包括燃气氧化剂的氧化剂的混合混合时间时间+化学反化学反应应所需时间。所需时间。 即即 (physics chemical) chph

2、山西大学工程学院 太原电力高等专科学校不同情况下，影响燃烧速度的因素不同不同情况下，影响燃烧速度的因素不同 1. 在动力区在动力区：主要影响因素为主要影响因素为化学反应速度化学反应速度，如活化能、，如活化能、T、P、浓度等。、浓度等。 2. 在扩散区在扩散区：主要影响因素为燃气与空气的主要影响因素为燃气与空气的混合速度混合速度，如，如气流速度等。气流速度等。 3. 在中间区在中间区：主要影响因素为主要影响因素为化学反应速度和混合速度化学反应速度和混合速度二、层流扩散火焰的结构二、层流扩散火焰的结构1.扩散式燃烧：燃气中不含氧化剂，燃烧所需的氧气将依靠扩扩散式燃烧：燃气中不含氧化剂，燃烧所需的氧

3、气将依靠扩散作用从周围大气中获得，这种燃烧方式称为扩散式燃烧。散作用从周围大气中获得，这种燃烧方式称为扩散式燃烧。2. 主要特点：主要特点： 在层流状态下，扩散燃烧依靠分子扩散作用使周围氧气进在层流状态下，扩散燃烧依靠分子扩散作用使周围氧气进入燃烧区，但由于分子扩散缓慢，因此层流扩散燃烧的速度取入燃烧区，但由于分子扩散缓慢，因此层流扩散燃烧的速度取决于氧的扩散速度；同时由于化学反应快，火焰厚度很小。决于氧的扩散速度；同时由于化学反应快，火焰厚度很小。山西大学工程学院 太原电力高等专科学校 火焰焰面为圆锥形，焰面以内为燃气，焰面以外为空气，火焰焰面为圆锥形，焰面以内为燃气，焰面以外为空气，焰面处

4、焰面处=1，燃烧产物浓度最大。，燃烧产物浓度最大。 火焰长度与气流速度成正比，对同一种燃气和同一燃烧火焰长度与气流速度成正比，对同一种燃气和同一燃烧器，气流速度越大，火焰越长。器，气流速度越大，火焰越长。 燃气流量一定时，火焰长度与气流速度无关，仅与气体燃气流量一定时，火焰长度与气流速度无关，仅与气体的扩散系数成反比。扩散系数越大，火焰越短。的扩散系数成反比。扩散系数越大，火焰越短。(扩散系数扩散系数即单位时间从空气中扩散到燃气中的氧量即单位时间从空气中扩散到燃气中的氧量)。 山西大学工程学院 太原电力高等专科学校3.扩散火焰的形状为圆锥形扩散火焰的形状为圆锥形 层流扩散火焰的结构层流扩散火焰

5、的结构1外侧混合区（燃烧产物外侧混合区（燃烧产物+空气）；空气）；2内侧混合区（燃烧产物内侧混合区（燃烧产物+燃气）；燃气）；Cg燃气浓度；燃气浓度；Ccp燃烧产物浓度；燃烧产物浓度；CO2氧气浓度氧气浓度射流本身有一射流本身有一等速核心区等速核心区，而且，而且轴轴线速度最大线速度最大。射流沿火焰轴线方向。射流沿火焰轴线方向流动中，燃气要流动中，燃气要穿过较厚的内侧混穿过较厚的内侧混合区合区（燃烧产物（燃烧产物+燃气）才能与氧燃气）才能与氧碰面碰面,故需要一段故需要一段时间时间,而在这段时而在这段时间内燃气将流过一定间内燃气将流过一定距离距离,使使焰面焰面拉长拉长。燃气在向前流动的过程中不。燃

6、气在向前流动的过程中不断燃烧断燃烧,纯燃气的体积越来越少纯燃气的体积越来越少,最最后在中心线上全部燃烬后在中心线上全部燃烬,所以火焰所以火焰末端变尖而整个火焰面成圆锥形末端变尖而整个火焰面成圆锥形。当燃气流量继续增加时当燃气流量继续增加时,燃气流速燃气流速增加增加,而氧的扩散速度未变而氧的扩散速度未变,故火焰故火焰长度不断增加长度不断增加,火焰表面积不断增火焰表面积不断增大大。山西大学工程学院 太原电力高等专科学校三、火焰由层流向紊流的过渡三、火焰由层流向紊流的过渡气流速度增加时扩散火焰长度和燃烧工况的变化气流速度增加时扩散火焰长度和燃烧工况的变化1火焰长度终端曲线；火焰长度终端曲线；2层流火

7、焰终端曲线层流火焰终端曲线当气流速度增加至某一当气流速度增加至某一临界临界值值时时,气体流动状态由气体流动状态由层流转为层流转为紊 流紊 流 , 火 焰 顶 点 开 始火 焰 顶 点 开 始 跳 动跳 动 。若气流速度再增加若气流速度再增加,则则火焰本火焰本身开始扰动身开始扰动,扩散过程由分子扩扩散过程由分子扩散转为散转为紊流扩散紊流扩散(即混合时间变即混合时间变短短)，燃烧过程得到强化，燃烧过程得到强化，火焰火焰当混合速度大大超过化学反应速度时，燃烧开始在动力区进行，火当混合速度大大超过化学反应速度时，燃烧开始在动力区进行，火焰开始焰开始丧失稳定性丧失稳定性，如果继续强化燃烧，如果继续强化燃

8、烧,会发生会发生火焰间断火焰间断现象，甚至现象，甚至完全完全脱离喷口脱离喷口。长度相应缩短长度相应缩短，在紊流区火焰长度与气流速度无关。在整个火炬内进，在紊流区火焰长度与气流速度无关。在整个火炬内进行着混合，预热和化学反应行着混合，预热和化学反应,火焰形状和长度完全取决于燃气和空气火焰形状和长度完全取决于燃气和空气的流向和流动特性。的流向和流动特性。山西大学工程学院 太原电力高等专科学校不同压力下乙炔在空气中的扩散火焰不同压力下乙炔在空气中的扩散火焰1扩散火焰；扩散火焰；2光焰区光焰区当压力升高时当压力升高时,由于碳粒增多由于碳粒增多,光焰区伸长光焰区伸长,使火焰高度突然增加好几倍。使火焰高度

9、突然增加好几倍。四、扩散火焰中的多相过程四、扩散火焰中的多相过程1. 碳氢化合物碳氢化合物CmHn进行扩散燃烧时，可能进行扩散燃烧时，可能2个不同区域：个不同区域： 真正的扩散火焰，外观为从喷口垂直向上伸展的一个很薄真正的扩散火焰，外观为从喷口垂直向上伸展的一个很薄的反应层。的反应层。 光焰区光焰区:有固定碳粒燃烧，变为多相燃烧，外观为有亮点。有固定碳粒燃烧，变为多相燃烧，外观为有亮点。山西大学工程学院 太原电力高等专科学校2. 原因原因 燃气中的燃气中的H2、CO稳定性好，高温下不会发生分解反应。稳定性好，高温下不会发生分解反应。 CmHn热稳定性差热稳定性差，而且分子量越大的，而且分子量越

10、大的CmHn热稳定性越差。热稳定性越差。 CmHn在高温下发生在高温下发生脱氢过程脱氢过程和和碳原子的积聚过程碳原子的积聚过程，生成一定，生成一定数量的固体碳粒，碳粒燃烧时呈数量的固体碳粒，碳粒燃烧时呈明亮的淡黄色光焰明亮的淡黄色光焰。 如果碳粒来不及如果碳粒来不及燃尽燃尽，被燃烧产物带走，就形成，被燃烧产物带走，就形成煤烟煤烟。在高温。在高温火焰区，固体碳粒的燃烧在扩散区进行火焰区，固体碳粒的燃烧在扩散区进行(因为氧的扩散主要是分子因为氧的扩散主要是分子扩散扩散)。通常碳粒来不及在高温区烧完，随气流流入火焰尾部低温。通常碳粒来不及在高温区烧完，随气流流入火焰尾部低温区区,燃烧由扩散区转为动力

11、区燃烧由扩散区转为动力区(温度低造成温度低造成)，此后，碳粒的燃烧可，此后，碳粒的燃烧可能完全中断，未燃尽的碳粒冷却后便形成能完全中断，未燃尽的碳粒冷却后便形成碳黑碳黑，沉积在加热表面，沉积在加热表面或管壁上。或管壁上。山西大学工程学院 太原电力高等专科学校五、火焰辐射五、火焰辐射 燃气火焰辐射有两种情况：燃气火焰辐射有两种情况：不发光的透明火焰的辐射，主要为高温气体的辐射，如不发光的透明火焰的辐射，主要为高温气体的辐射，如CO2、H2O。黄色、光亮而不透明的光焰辐射，其中火焰内的游离碳黄色、光亮而不透明的光焰辐射，其中火焰内的游离碳粒子产生的固体辐射占很大比例。气体辐射仅在窄波段进粒子产生的

12、固体辐射占很大比例。气体辐射仅在窄波段进行，辐射能力弱，而发光固体颗粒辐射具有连续发射光谱行，辐射能力弱，而发光固体颗粒辐射具有连续发射光谱能力，辐射能力强。能力，辐射能力强。研究表明研究表明(国际火焰研究基金会国际火焰研究基金会)，燃料中的碳，燃料中的碳:氢重量比氢重量比(R=C/H)增加，火焰辐射率呈直线增加。所以燃气中添加液增加，火焰辐射率呈直线增加。所以燃气中添加液体燃料，可提高火焰辐射能力。液体燃料种类对火焰辐射有体燃料，可提高火焰辐射能力。液体燃料种类对火焰辐射有很大影响。很大影响。 山西大学工程学院 太原电力高等专科学校六、小结六、小结扩散式燃烧容易产生煤烟，燃烧温度也相当扩散式

13、燃烧容易产生煤烟，燃烧温度也相当低，污染受热面和环境，热强度不能满足生低，污染受热面和环境，热强度不能满足生产需要。产需要。山西大学工程学院 太原电力高等专科学校一、部分预混层流火焰一、部分预混层流火焰 1. 部分预混式燃烧也称为大气式燃烧，即往燃气中预先加部分预混式燃烧也称为大气式燃烧，即往燃气中预先加入一部分空气入一部分空气 ，然后进行燃烧。，然后进行燃烧。1)(0 2. 特点特点: 火焰为不发光的清洁火焰，火焰温度高。火焰为不发光的清洁火焰，火焰温度高。 火焰由内锥体和外锥体组成。内锥体火焰为不发光的火焰由内锥体和外锥体组成。内锥体火焰为不发光的蓝色火焰，由预混空气和部分可燃成分燃烧形成

14、，其余部分蓝色火焰，由预混空气和部分可燃成分燃烧形成，其余部分按扩散方式在外锥体燃烧。按扩散方式在外锥体燃烧。 预混空气量越少，外锥体就越大。预混空气量越少，外锥体就越大。山西大学工程学院 太原电力高等专科学校 含含CmHn较多的燃气，外锥体可能出现两种情况：较多的燃气，外锥体可能出现两种情况： . 预混空气量较多时预混空气量较多时 , CmHn在反应区内转化为含氧的醛、在反应区内转化为含氧的醛、乙醇等。外锥火焰可能是透明，不发光的。乙醇等。外锥火焰可能是透明，不发光的。 . 较小时较小时, CmHn高温分解，形成碳粒，外锥火焰就会成为发光火高温分解，形成碳粒，外锥火焰就会成为发光火焰。焰。

15、如果燃气如果燃气空气混合物中燃气浓度大于着火浓度上限，形成的火焰空气混合物中燃气浓度大于着火浓度上限，形成的火焰将是发散形火焰，不会出现蓝色内锥体，而成为扩散燃烧；如果混将是发散形火焰，不会出现蓝色内锥体，而成为扩散燃烧；如果混合物中燃气浓度低于着火浓度下限，则不会出现燃烧。合物中燃气浓度低于着火浓度下限，则不会出现燃烧。 当当S时，时，(S表示火焰传播速度表示火焰传播速度,表示气流速度表示气流速度)在燃烧器出口的周在燃烧器出口的周边上，存在一个稳定的水平焰面区间，此处边上，存在一个稳定的水平焰面区间，此处S=(火焰传播机理中曾火焰传播机理中曾讲到讲到:对于流动气体，当对于流动气体，当S=时，

16、是稳定燃烧的条件之一时，是稳定燃烧的条件之一)。它是空。它是空气气燃气混合物的燃气混合物的点火源点火源，又称，又称点火环点火环。点火环使层流大气火焰根。点火环使层流大气火焰根部得到稳定。部得到稳定。 )4 . 0(山西大学工程学院 太原电力高等专科学校二、部分预混层流火焰的几个现象二、部分预混层流火焰的几个现象 1. 离焰：离焰：当燃烧强度增大时，由于当燃烧强度增大时，由于S=的区间靠近喷口，点的区间靠近喷口，点火环逐渐变窄，最后点火环消失，火焰脱离喷口，在一定火环逐渐变窄，最后点火环消失，火焰脱离喷口，在一定距离以外燃烧，称为离焰。距离以外燃烧，称为离焰。 2. 脱火脱火：如果气流速度再增大

17、，火焰就被吹灭，称为脱火。：如果气流速度再增大，火焰就被吹灭，称为脱火。 3. 回火回火：如果燃气流量不断减小，即流速不断减小，内锥体：如果燃气流量不断减小，即流速不断减小，内锥体越来越低，最后由于气流速度小于越来越低，最后由于气流速度小于S，火焰将缩进喷口，称，火焰将缩进喷口，称为回火。为回火。 4. 脱火和回火脱火和回火危害危害： 引起不完全燃烧，产生引起不完全燃烧，产生CO等有毒气体。等有毒气体。 引起熄火后容易产生爆炸。引起熄火后容易产生爆炸。 山西大学工程学院 太原电力高等专科学校5. 影响火焰稳定性的因素影响火焰稳定性的因素: 火焰传播速度火焰传播速度S S越大，回火极限速度也越大

18、。越大，回火极限速度也越大。山西大学工程学院 太原电力高等专科学校 喷口直径喷口直径直径越小，管壁散热作用增大，回火可能性减小。直径越小，管壁散热作用增大，回火可能性减小。 燃气性质燃气性质燃气种类不同，火焰传播速度不同。炼焦煤气的燃气种类不同，火焰传播速度不同。炼焦煤气的S大，大，易引起回火；天然气的易引起回火；天然气的S小，易引起脱火。小，易引起脱火。 周围空气组成及流动周围空气组成及流动周围介质氧含量低时，燃烧速度降低，增加了脱火的可周围介质氧含量低时，燃烧速度降低，增加了脱火的可能性。能性。周围介质流速大，易脱火。周围介质流速大，易脱火。周围介质流动方向与火焰有较大夹角，易引起脱火。周

19、围介质流动方向与火焰有较大夹角，易引起脱火。山西大学工程学院 太原电力高等专科学校三、部分预混紊流火焰三、部分预混紊流火焰 层流燃烧方式只适用于小型设备，大型设备必须采层流燃烧方式只适用于小型设备，大型设备必须采用紊流燃烧方式。用紊流燃烧方式。 特点特点: 火焰明显缩短，顶部较圆。火焰明显缩短，顶部较圆。 焰面皱曲，火焰厚度增加，火焰总表面积焰面皱曲，火焰厚度增加，火焰总表面积。 紊流尺度大时，火焰面扰动强烈紊流尺度大时，火焰面扰动强烈,焰面变为由许多焰面变为由许多燃烧中心所组成的一个燃烧层。燃烧层厚度取决于质点燃尽燃烧中心所组成的一个燃烧层。燃烧层厚度取决于质点燃尽所需时间。所需时间。山西大

20、学工程学院 太原电力高等专科学校紊流火焰可分为三个区：紊流火焰可分为三个区： 焰核区焰核区：混合物尚未点着的冷区。焰核：混合物尚未点着的冷区。焰核区长度取决于火焰传播过程（流速，火焰区长度取决于火焰传播过程（流速，火焰传播速度，出流半径）传播速度，出流半径） 着火和燃烧区着火和燃烧区：约：约90%的燃气燃烧。厚的燃气燃烧。厚度取决于火焰紊流特性和混合物性质，用度取决于火焰紊流特性和混合物性质，用强化燃烧的办法难以缩小火焰厚度强化燃烧的办法难以缩小火焰厚度 燃尽区燃尽区：完成全部燃烧。燃尽区厚度主：完成全部燃烧。燃尽区厚度主要取决于混合物动力特性及气流速度要取决于混合物动力特性及气流速度(停停留

21、时间留时间)，速度越大，燃尽区厚度越长。，速度越大，燃尽区厚度越长。 要缩小火焰尺寸，主要方法是减小冷核要缩小火焰尺寸，主要方法是减小冷核长度，可用减小喷口直径，减小点火周边长度，可用减小喷口直径，减小点火周边长度的方法实现。例如，用一钝体放在气长度的方法实现。例如，用一钝体放在气流轴线上作为补充的点火源，以减小气流流轴线上作为补充的点火源，以减小气流周边点火长度。周边点火长度。紊流火焰的结构紊流火焰的结构山西大学工程学院 太原电力高等专科学校四、紊流预混火焰的稳定四、紊流预混火焰的稳定 采用人工的稳焰方法，出发点仍为改变气流速度以及改采用人工的稳焰方法，出发点仍为改变气流速度以及改变传播速度

22、。变传播速度。 常用方法：在喷口处设置一个点火源。常用方法：在喷口处设置一个点火源。a. 连续作用的人工点火装置，如炽热物体，辅助火焰。如连续作用的人工点火装置，如炽热物体，辅助火焰。如图图 1b.使炽热的燃烧产物流回火焰根部形成点火源，如采用火使炽热的燃烧产物流回火焰根部形成点火源，如采用火焰稳定器焰稳定器:圆棒、圆棒、V型棒、锥体、平盘、鼓形盘等。如图型棒、锥体、平盘、鼓形盘等。如图2 图图1 用辅助火焰作点火源用辅助火焰作点火源1燃烧器火孔；燃烧器火孔；2小孔；小孔；3环形缝隙环形缝隙图图2 各种形状的钝体稳焰器各种形状的钝体稳焰器山西大学工程学院 太原电力高等专科学校 1. 完全预混式

23、燃烧又称为无焰燃烧：完全预混式燃烧又称为无焰燃烧： 火焰很短，甚至看不见。火焰很短，甚至看不见。 2. 进行完全预混式燃烧的条件：进行完全预混式燃烧的条件： 燃气和空气点火前预先按化学当量比混合均匀。燃气和空气点火前预先按化学当量比混合均匀。 设置专门的火道，使燃烧区内保持稳定的高温。设置专门的火道，使燃烧区内保持稳定的高温。 3. 特点特点: 火道的火道的qv很高，很高， 较小较小(通常通常 =1.051.10)，燃烧温度，燃烧温度高。高。 燃烧速度快，火焰稳定性较差。燃烧速度快，火焰稳定性较差。山西大学工程学院 太原电力高等专科学校4. 火道装置火道装置:(1). 右图为用一个紧接的火道来

24、稳焰。右图为用一个紧接的火道来稳焰。 来自燃烧器来自燃烧器1的燃气的燃气-空气混合物进入空气混合物进入火道火道3，在火道中形成火焰，在火道中形成火焰2。由于。由于引射作引射作用用，在火焰的根部吸入炽热的烟气，形成，在火焰的根部吸入炽热的烟气，形成烟气回流区烟气回流区，形成一个稳定的火源。，形成一个稳定的火源。 如果如果火道有足够的长度火道有足够的长度，则火焰将充，则火焰将充满火道的断面，燃烧稳定，但满火道的断面，燃烧稳定，但火道较短时火道较短时，火焰仅占火道的一部分，可能会吸入来自火焰仅占火道的一部分，可能会吸入来自周围的冷空气使燃烧中断。周围的冷空气使燃烧中断。 如果火道的如果火道的壁面未达

25、到炽热状态壁面未达到炽热状态，也，也将增加烟气向周围介质的热损失，使烟气将增加烟气向周围介质的热损失，使烟气温度降低而失去点燃混合物的能力。因此，温度降低而失去点燃混合物的能力。因此，必须对燃烧室采取良好的保温措施。必须对燃烧室采取良好的保温措施。火道中火焰的稳定图火道中火焰的稳定图1燃烧器；燃烧器；2火焰；火焰；3火道火道山西大学工程学院 太原电力高等专科学校(2). 用小孔用小孔(即在一块版面上钻有即在一块版面上钻有许多小孔，如多孔陶瓷板许多小孔，如多孔陶瓷板) 或火道或火道 天然气和空气在多孔陶瓷板上天然气和空气在多孔陶瓷板上燃烧时的温度变化曲线燃烧时的温度变化曲线 在在面板面板上钻有许

26、多小孔，当孔上钻有许多小孔，当孔口直径小于临界孔径时，火焰就不口直径小于临界孔径时，火焰就不会回入孔眼以内，会回入孔眼以内，燃烧在接近多孔燃烧在接近多孔板外表面附近进行板外表面附近进行。 即使然气即使然气-空气混合物在通过空气混合物在通过孔板前，混合物的温度孔板前，混合物的温度很低很低，但经，但经过陶瓷板的孔眼时混合物得到过陶瓷板的孔眼时混合物得到预热预热，温度约为温度约为1150。预热至高温的燃。预热至高温的燃气气-空气混合物的燃烧反应进行的空气混合物的燃烧反应进行的十分迅速，在离多孔陶瓷板外表面十分迅速，在离多孔陶瓷板外表面很近的距离很近的距离L1内可以全部完成。内可以全部完成。 因此，具

27、有无焰的特性。因此，具有无焰的特性。L0为小孔式火道长度。为小孔式火道长度。山西大学工程学院 太原电力高等专科学校一、两个热强度一、两个热强度 1. 面积热强度：指燃烧室面积热强度：指燃烧室(或火道或火道)单位面积上在单位时间内单位面积上在单位时间内所发出的热量。所发出的热量。 式中：式中：Q放热量放热量FQqf qf与燃气混合物初速度成正比，表示可燃混合物燃烧反应与燃气混合物初速度成正比，表示可燃混合物燃烧反应的速度。的速度。2. 容积热强度容积热强度:单位体积，单位时间内所发出的热量。单位体积，单位时间内所发出的热量。(kJ/m3h)VQqvqv与燃烧室长度有关，表示燃烧设备的紧凑程度。与

28、燃烧室长度有关，表示燃烧设备的紧凑程度。(kJ/m2h)山西大学工程学院 太原电力高等专科学校二、燃烧过程强化的途径二、燃烧过程强化的途径 燃烧速度取决于混合速度和化学反应速度。燃烧速度取决于混合速度和化学反应速度。化学反应速度又化学反应速度又与燃气性质、氧化剂性质、可燃混合物浓度、温度、与燃气性质、氧化剂性质、可燃混合物浓度、温度、P等有关，通等有关，通常助燃氧气来自空气，燃烧又在大气压下进行，故强化燃烧主要常助燃氧气来自空气，燃烧又在大气压下进行，故强化燃烧主要措施应从提高温度措施应从提高温度T和强化气流混合等方面考虑。和强化气流混合等方面考虑。 强化途径有强化途径有: 1.预热燃气和空气

29、预热燃气和空气 预热燃气和空气，可提高火焰传播速度预热燃气和空气，可提高火焰传播速度S，提高反应速度，提高反应速度，提高燃烧温度，进而增加燃烧强度。具体可利用烟气余热来预热提高燃烧温度，进而增加燃烧强度。具体可利用烟气余热来预热空气。空气。 2.加强紊动加强紊动 山西大学工程学院 太原电力高等专科学校 3. 烟气再循环烟气再循环 将部分高温烟气引向燃烧器与混合物混合，可提高反应将部分高温烟气引向燃烧器与混合物混合，可提高反应区温度，增加燃烧强度。区温度，增加燃烧强度。 4. 应用旋转气流应用旋转气流 喷出气流能产生回流区，从内、外两侧加大卷吸高温烟喷出气流能产生回流区，从内、外两侧加大卷吸高温

30、烟气的量，进而增加燃烧强度。气的量，进而增加燃烧强度。方法方法: 全部或部分气流沿切向进入主通道。全部或部分气流沿切向进入主通道。 在轴向管道中设置导向叶片在轴向管道中设置导向叶片,使气流旋转。使气流旋转。 采用旋转的机械装置采用旋转的机械装置,如转动叶片或转动管子等如转动叶片或转动管子等,使使通过其中的气流旋转。通过其中的气流旋转。山西大学工程学院 太原电力高等专科学校三、减少三、减少NOX生成量的方法生成量的方法 燃气燃烧后会产生有害物质如燃气燃烧后会产生有害物质如CO2，CO，NOX，SO2和和SO3等。等。1. NOX的生成机理的生成机理:燃气燃烧过程中，排放出来的燃气燃烧过程中，排放

31、出来的NOX主要为主要为NO，以后再氧，以后再氧化成化成NO2。NOX生成取决于两个因素：生成取决于两个因素：T； 氧浓度氧浓度2. 减少减少NO生成量的措施生成量的措施: (1) 分段燃烧分段燃烧：即保持总：即保持总 不变，把送到燃烧器的空气量（一不变，把送到燃烧器的空气量（一次风量）减少到低于次风量）减少到低于V0，将另一部分空气从燃烧器上部送入，将另一部分空气从燃烧器上部送入，未燃尽气体上升时，遇到上方送入的空气可得到完全燃烧，未燃尽气体上升时，遇到上方送入的空气可得到完全燃烧，这种燃烧方式称为分段燃烧。可降低火焰温度，从而减少这种燃烧方式称为分段燃烧。可降低火焰温度，从而减少NO生成量

32、。生成量。 (2) 烟气再循环烟气再循环:将尾部排出的部分低温烟气同空气混合，混将尾部排出的部分低温烟气同空气混合，混合后再作为助燃剂送入炉膛，既提高空气温度（好着火）合后再作为助燃剂送入炉膛，既提高空气温度（好着火）,又降低氧浓度（抑制燃烧强度）又降低氧浓度（抑制燃烧强度）,使炉膛温度降低。使炉膛温度降低。山西大学工程学院 太原电力高等专科学校 (3) 设计新型燃烧器设计新型燃烧器燃气系统存在四个燃烧区域燃气系统存在四个燃烧区域: 点火和稳焰区；点火和稳焰区； 主燃烧区主燃烧区； 混合区混合区(高温烟气和炉内烟气的混合高温烟气和炉内烟气的混合)； 炉膛区炉膛区(该区内焰气的浓度，温度较均匀该区内焰气的浓度，温度较均匀)。 NOx大部分在大部分在主燃烧和混合区主燃烧和混合区形成，故低形成，故低NOx燃烧器设计原燃烧器设计原则则: 减少气体在高温点火区和稳焰区的停留时间。减少气体在高温点火区和稳焰区的停留时间。 减少燃烧区的温度。减少燃烧区的温度。 让温度较低的烟气与炽热的燃烧产物尽快混合。让温度较低的烟气与炽热的燃烧产物尽快混合。 将炉膛温度维持在一个适当的水平。将炉膛温度维持在一个适当的水平。 (4) 采用催化燃烧采用催化燃烧 采用催化剂