燃气燃烧应用重点

1、1燃烧：燃气中的可燃成分在一定条件下与氧发生激烈的氧化作用并伴以发热发光的物理化学反应过程，称为燃烧。燃烧的必要条件：燃气中的可燃成分和空气中的氧气须按一定比例呈分子状态混合：参与反应的分子在碰撞时必须具有破坏旧分子和生成新分子所需的能量：具有完成反应所必须的时间。2实际供给的空气量V与理论空气需要量V0之比称为过剩空气系数。3高热值：是指燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，而其中的水蒸汽以凝结水状态排出时所放出的热量。低热值：是指燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，但烟气中的水蒸汽仍为蒸汽状态时所放出的热量。4理论空气需要量的定义：每立方（千克）燃气按燃烧反应计量式完全燃烧所需的空气量，

2、即所需最小空气量。理论烟气量定义：1m3燃气供以理论空气量完全燃烧后产生的烟气量。5燃气燃烧温度：一定比例的燃气和空气进入炉内燃烧，如果燃烧过程是在绝热条件下进行，则此时烟气所达到的温度称作燃烧温度。6.燃烧热量温度定义：在绝热条件下，过剩空气系数为1.0，忽略燃气、空气的物理热，只有燃气的化学能量（低热值）用于加热烟气，则烟气的温度，称作燃烧热量温度。7理论燃烧温度的影响因素(1)一般而言，燃气的热值越高，则理论燃烧温度也越高；(2)燃烧区过剩空气系数大小的影响；(3)预热燃气或空气，提高其物理热量，会使理论燃烧温度升高。8烟气和空气的焓：每标准立方米干燃气燃烧所生成的烟气及所需的理论空气量

3、在等压下从0加热到t所需要的热量，单位为千焦每标准立方米干燃气。9链反应：有一些化学反应并非一部完成，而是由多部基元反应组成。一环扣一环进行，经历链的生成、链的发展以及链的消亡几个过程，这种反应称为链反应。链反应的基本原理1.链的引发，即活化中心（原子、基、原子碎片）生成；2.链的传递，即进行基元反应；3.链的终止，即活化中心消亡。10着火的概念: 由稳定的氧化反应转变为不稳定的氧化反应而引起燃烧的一瞬间，称为着火。着火的两种类型: 支链着火:由于系统的活化中心浓度的变化引起的着火；热力着火:由于系统的热力条件变化引起的着火.11支链着火：在一定条件下,由于活化中心浓度迅速增加，使反应由稳定的

4、氧化反应过程转变为不稳定的氧化反应过程而引起自燃的瞬间，称为支链着火。12支链反应与压力的关系：存在压力下限（B点）的原因：因为在B点以下（以左），系统的压力低，容器内反应物质浓度小，为数不多的活化中心很容易直接撞到器壁上消亡，链的中断几率大，所以反应速度就小。另外，根据质量作用定律，其浓度小，反应速度也小，故此，存在压力下限（B点）。存在压力上限（C点）的原因：当容器内的压力升高到一定程度后，容器内反应物质浓度变大，活化中心在气相中消亡数增大；即两个活化中心在第三体碰撞下消亡的数量加大，反应速度变为缓慢，故存在压力上限（C点）13热力着火：在一定条件下(压力、容器形状、尺寸）,参与反应的可燃

5、气体混合物的温度迅速增加，使反应由稳定的氧化反应过程转变为不稳定的氧化反应过程而引起自燃的瞬间，称为热力着火。14燃气的着火与点火的区别:1.着火时，可燃混合物的温度较高，反应和着火是在系统的整个空间进行的；点火时，可燃混合物的温度较低，反应和着火是在系统的局部区域(火源附近)进行的。2.着火时，没有火焰传播的过程，点火有火焰传播的过程。15电火花点火：两个电极在可燃混合物中，在施加电压后，打出火花释放一定能量，使可燃混合物点燃，此过程称为电火花点火。电火花点火的机理：第一阶段：形成初始火焰中心；第二阶段：火焰传播。16最小点火能：在可燃混合物中能够引发火焰传播的最小能量，称为最小点火能，以E

6、min表示。最小点火能就是建立初始火焰临界最小尺寸所需要的能量。17火焰的传播方式1正常火焰传播：只是由于传热作用使火焰得以传播的方式，称为正常火焰传播。正常火焰传播分为：层流（或静止）状态和紊流状态的火焰传播。2.层流（或静止）状态火焰传播3.紊流状态火焰传播18火焰传播速度：焰面在其法线方向相对于未燃气体的移动的线速度，称为火焰传播速度。用S表示，单位m/S常压吸气低压引射器的工作原理19 20动力法推导火焰传播速度 21紊流火焰的传播理论：（一）表面燃烧理论:1.紊流火焰仍然保留层流火焰焰面的基本结构,燃烧反应主要在焰面中进行。2.紊流焰面比层流焰面火焰传播快的原因是：（1）紊流焰面皱曲

7、不平，增加了焰面面积；（2）紊流微团脉动，增加了传热和活化中心的传输速率（传质加强）。（二）容积燃烧理论论点：1.紊流混气的燃烧以气团为单位进行；2.气体微团的参数（浓度、温度等）是空间位置和时间的函数，且分布均匀；3.燃烧反应不只限于表面，不论何处只要其温度、浓度达到着火、燃烧的条件，就发生燃烧，即燃烧在整个容积内进行。22影响火焰传播浓度极限的因素:1.在纯氧中燃烧，浓度极限范围扩大；2.提高可燃混合物的温度，浓度极限范围扩大；3.提高可燃混合物的压力，浓度极限范围扩大；4.可燃混合物中加入惰性气体，浓度极限范围缩小；5.可燃混合物含尘量、含水量以及容器形状和材料均会影响浓度极限范围。23

8、 24点火环：在燃烧器出口的走周边上，存在一个稳定的水平焰面，他是空气燃气混合物的点火源，又称点火环。25火焰的脱火、回火和光焰(1)脱火: 燃烧强度增加，气体出口速度增大，若其大于火焰传播速度时，点火环变窄，最后点火环消失，火焰在气流下游一定距离处燃烧，称作离焰。若气流在增加，火焰熄灭，此现象称作脱火。脱火的危害：造成不完全燃烧，产生一氧化碳，浪费能源，其次易造成爆炸事故。（2)回火: 燃烧强度降低，气体出口速度变小，若其小于火焰传播速度时，火焰缩入火孔内燃烧，此现象称作回火。回火的危害：燃具不能正常工作,易烧毁燃烧设备。(3)光焰: 一次空气系数 减少到使燃气中的碳氢化合物析碳形成光焰的现

9、象，称作光焰。光焰的危害：造成不完全燃烧，有烟炱生成，污染炊具。26脱火、回火、光焰极限和燃烧稳定范围（1）脱火极限：某一定组成的燃气-空气混合物，当发生脱火时所对应的气流出口速度，称作脱火极限。（2）回火极限：某一定组成的燃气-空气混合物，当发生回火时所对应的气流出口速度，称作回火极限。（3）光焰极限：某一定组成的燃气-空气混合物，当发生回火时所对应的一次空气系数，称作光焰极限。27影响燃烧稳定范围的因素: 1.燃气的性质。即不同种类的燃气具有不同的脱火、回火和光焰曲线。2.周围大气的影响（大气中氧含量、惰性气体含量等）。3.周围大气的流动情况（风的扰动）。28实现完全预混式燃烧的条件1.燃

10、气-空气预先按化学计量比进行均匀混合;2.要有稳定的点火源(火道、耐火材料堆、花格砖、网格等)。29燃烧过程强化的途径：(一)预热燃气和空气，可以提高火焰传播速度，增加反应区内的反应速度，提高燃烧温度，从而增加燃烧强度。(二)加强紊动，能增加大气式和扩散式燃烧燃烧强度。(三)烟气再循环 ，可提高反应区的温度，从而增加燃烧强度。(四)应用旋转气流，能大大改善混合过程。30减少氮氧化物生成量的措施：（1）减少气体在高温点火区和稳焰区的停留时间（2）降低主燃烧区的温度（3）让温度较低的烟气和炽热的燃烧产物尽快混合（4）将炉膛温度维持在一个适当的水平上。在实际工程上采取的措施有以下几方面：1采用催化燃

11、烧2分段燃烧3烟气再循环4浓淡燃烧器31噪声的消除和控制1控制声源(1)提高风机装配精度，消除不平衡性。(2)改变喷嘴形状减少噪声的产生。(3)减少单个燃烧器热负荷可以减少噪声。(4)消除灭火噪声的最有效方法就是选择较小的火孔尺寸。2控制噪声的传播：对已产生的噪声采取吸声、消声、隔声和阻尼等措施来降低和控制噪声的传播。近年来，发现燃烧噪声主要是来源于燃烧最强烈的燃烧室。用吸声材料包围燃烧室，吸收燃烧产生的噪声，使其不再放大，噪声就显著降低了。32火孔热强度:1mm2火孔面积在单位时间内所放出的热量。33自然引风式扩散燃烧器特点和应用范围1.优点（1）燃烧稳定，不回火，运行可靠；（2）结构简单，

12、制造方便；（3）操作简单，易点火；（4）可以利用低压燃气（5）不需要鼓风设备。2.缺点（1）燃烧强度低，火焰长，燃烧室大；（2）容易产生不完全燃烧；（3）过剩空气系数大，燃烧温度低。3.应用范围：要求温度不高，但是温度分布均匀、火焰稳定的场合。例如：沸水器、热水器、纺织工业烧毛、食品工业的加热、小型采暖锅炉、点火器、指示性燃烧器等。34鼓风式燃烧器的特点和应用范围1.优点（1）与热负荷相同的引射式燃烧器相比，其结构紧凑、体形轻巧，占地面积小；（2）热负荷调节范围大，调节系数一般大于5；（3）可以预热空气或预热燃气；（4）要求燃气压力较低；（5）容易实现煤粉燃气、油燃气联合燃烧。2.缺点（1）需

13、要鼓风，耗费电能；（2）燃烧室容积热强度通常比完全预混燃小，火焰较长，因此需要较大的燃烧室容积（3）不具备燃气与空气成比例变化的自动性，最好能配置自动比例调节装置。3.应用范围：主要用于各种工业炉及锅炉中。35引射器的作用（1）以高能量的燃气引射低能量的空气，并使两者混合均匀；（2）在引射器的末端形成所需要的静压，以克服头部阻力损失，使火孔处气流出口速度达到必要数值；（3）输送一定量的燃气，保证燃烧器达到额定热负荷。引射器的组成：引射器由喷嘴、吸气收缩管、混合管、扩压管四部分组成。36燃烧器头部作用：将燃气空气混合物均匀地分配到各个火孔上，以实现稳定和完全燃烧。头部静压力燃气空气混合物从头部流

14、出其能量损失有以下三部分:1.气流的流动阻力损失: 2.气流在通过火孔时被加热,气体膨胀,使线速度增加而产生的附加阻力损失: 3.火孔出口动压头损失燃烧器头部静压力为: 37大气式燃烧器的特点及应用范围（一）大气式燃烧器的优点1.与自然引风式扩散燃烧器比较，其火力强，火焰短，燃烧温度高；2.可以烧不同性质的燃气，燃烧较完全，烟气中一氧化碳含量较少；3.可用于低压燃气，不用鼓风；4.适应性强，可满足多种工艺需要。（二）大气式燃烧器的缺点1.火孔热强度、燃烧温度仍受限制，不能满足某些工艺的要求；2.当热负荷较大时，结构较笨重。（三）大气式燃烧器的应用范围家用燃气用具、小型工业锅炉及工业炉。38完全

15、预混式燃烧器的特点及应用范围（一）完全预混式燃烧器的优点1.燃烧完全;2.燃烧温度高，能满足高温工艺要求；3.过剩空气少，可用于直接加热金属，不会引起工件过分氧化；4.火道式的燃烧容积热强度大，燃烧室小、紧凑；5.容易使用低热值燃气；6.不需鼓风设备，节约电能。（二）完全预混式式燃烧器的缺点1.容易或回火,调节范围小,头部结构笨重；2.要求燃气的质量恒定;3.热负荷大的燃烧器,结构笨重;4.噪音大。（三）完全预混式燃烧器的应用范围工业加热装置。39华白数：是在互换性问题产生初期（基准期和置换气物化性质差别不大，燃烧特性较为接近）所使用的一个互换性判定指数。40燃具热负荷:在额定燃气压力下，使用基准气燃具在单位时间放出的热量称为燃