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在傳統的工業爐設計中,燃燒器的火焰速度大約為每秒幾米,當燃燒產物溫度在600 °C~800 °C時,爐內對流換熱與輻射換熱各占50%;在燃燒產物溫度為800 ℃以上時,以輻射換熱為主;在燃燒產物溫度達到1 400 ℃時,輻射換熱是對流換熱的10倍,所以大部分爐窯設計中,是以輻射換熱為基礎。但是在采用高速氣體燃燒器后,即使在高溫區,爐內被強化的對流換熱在綜合換熱中所占的比重大大提高,具體說明如下:
采用普通燃燒器時,火焰速度低,燃燒產物在被加熱物表面的流動為層流,層流的對流換熱系數為h1-Nu*λ/d。
式中 努謝爾特數Nu=0.332Pr1/3*Re1/2;Pr為普朗特數;Re為雷諾數;λ為氣體的導熱系數;d為流道當量直徑。
采用高速氣體燃燒器, 火焰噴射速度高(100 m/s~300 m/s),被加熱體表面流動以紊流為主,紊流附面層局部放熱系數為h2=Nu*λ/d。式中Nu=Pr1/3(0.036Re0.8-836)
設加熱爐內腔尺寸為6.45m×2.3m×2.9m,燃燒產物溫度為1 790 ℃,被加熱體溫度為900 ℃。
采用普通燃燒器,燃燒產物流速為5 m/s時,燃燒產物與被加熱體表面之間的對流換熱比熱流為q1=h1(tg-tw)=2671X4.18kJ/h*m2。
采用高速氣體燃燒器,燃燒產物流速為150 m/s時,燃燒產物與被加熱體表面之間的對流換熱比熱流為q2=h2(tg-tw)=10685X4.18kJ/h*m2。q2是q1的4倍。
國外曾就輻射加熱爐和高速對流加熱爐進行過比較試驗,在0 ℃~1 200 ℃的加熱過程中,輻射加熱爐所需加熱時間是高速對流加熱爐的6倍,在750 ℃~1 200 ℃的加熱過程中,輻射加熱爐所需加熱時間是高速對流加熱爐的10倍。
1980年,國內引進高速氣體燃燒器在井式加熱爐上進行技術改造,原有的輻射加熱爐從0 ℃~650 ℃升溫需要24 h,而采用了高速氣體燃燒器的加熱爐從0 ℃~650 ℃升溫只需4 h,并且燃料消耗量也由于采用了高速氣體燃燒器可以節省25%~30%。在油田,用高速氣體燃燒器改造成三合一加熱爐,加熱效率提高了1倍,而燃料消耗量節約了20%。
高速氣體燃燒器的燃燒產物高速沖進加熱爐內,攪動多倍的爐內氣體隨之摻混,可以大大提高爐內溫度均勻度。國外一家工廠用高速氣體燃燒器改造加熱爐后,爐內溫度均勻度可由±15 ℃提高到±2 ℃。國內井式加熱爐采用高速氣體燃燒器后,爐溫均勻度達到±7 ℃。
燃氣泄漏事故的措施:
提醒市民,在停止使用管道煤氣時,關閉煤氣管道上與膠管連接的旋塞閥。同時還提醒市民,春季使用熱水器時還要特別注意以下幾點:注意浴室的通風換氣。使用熱水器時要開啟排氣扇,在春季陰雨天氣,大多數人擔心空氣潮濕而門窗緊鎖,這樣不利于室內空氣流通。注意熱水器安裝是否符合規范。熱水器安裝一定要請有資質的施工單位安裝,避免發生事故。注意煤氣膠管的使用狀況。膠管與電器和熱源要保持距離,膠管不可以穿墻。注意強排式熱水器安裝需符合規范。熱水器電機的電源插座要聯接好地線和漏電保護開關,以防春季天氣潮濕使用時觸電。使用熱水器時還要注意,市民選購的熱水器必須與氣源相適配,超過使用期限的熱水器不得再繼續使用,兩者出現問題都容易導致事故的發生。
燃氣泄漏包括二個方面,一指燃氣通過管路向環境泄漏,二指燃氣通過電磁閥閥芯端面向爐內泄漏。
環境泄漏可能引起人員中毒、工作現場爆炸事故,必須高度重視。首先確保管路密封,定期對管路檢漏,若管路泄漏須排除方可繼續使用;其次,避免造成中毒與爆炸的燃氣濃度,要求工作現場通風良好:配置性的通風孔和強制通風裝置;另外,要求工作現場禁止煙火、電氣件防爆。
爐內泄漏可能引起爐內爆炸。解決爐內泄漏問題有三個途徑:一是加強預吹風時間和吹風量,吹除或稀釋爐內燃氣;二是燃氣管路采用二個電磁閥串聯結構,提高系統性;三是使用管路泄漏檢測裝置,在點火前對燃氣管路進行檢測,若燃氣泄漏達到一定量即鎖定燃燒機工作。燃氣泄漏措施屬外圍控制,一般不納入燃燒機本體控制。
家用燃氣壁掛爐是集使用水、電、氣(火)于一體,能夠提供生活熱水和獨立采暖的先進設備,使用既方便又不受外界因素的影響。業主如果能正確使用,不但能提高壁掛爐的使用效率,更能延長其使用壽命,主要的是大大的節約了能源,壁掛爐產品與建筑方面有著密切的關系,房屋的隔熱、墻體的厚度、保溫材料、窗戶提出三層,屋頂很大的很浪費,墻體陽光是有角度、移動、短暫的,特別是有屋頂的住戶,要做好相關保溫措施,不要一說壁掛爐太耗氣了,用不起。
煤氣燒嘴分有焰燒嘴和無焰燒嘴兩類。有焰燒嘴的特點是:煤氣與助燃空氣在燒嘴內部只進行部分混合或不進行混合,噴到爐內后再邊混合邊燃燒,火焰較長并有明顯的輪廓,如低壓煤氣燒嘴、平焰燒嘴、自身預熱燒嘴等。無焰燒嘴的特點是:煤氣與空氣在燒嘴內部即已達到完全混合,混合氣噴出燒嘴后能立即著火燃燒,火焰很短且無明顯輪廓,如高壓噴射式燒嘴。
平焰燒嘴的特點是燃料與助燃空氣以強烈的旋轉運動噴出燒嘴,并沿垂直于燒嘴中心的爐壁(或爐墻)展開,在緊靠爐壁表面的一層空間內完全燃盡,形成圓盤形平火焰,能在相當大的平面內造成均勻的溫度場,而且火焰黑度大,可實現均勻加熱、快速加熱,而取得一定的節能效果。
平焰燒嘴有鼓風式煤氣平焰燒嘴和引射式煤氣平焰燒嘴。
高速燒嘴的基本原理是:燃料在燃燒室內即實現完全燃燒。由于燃燒室是密閉的,并保持足夠的正壓力,使高溫燃燒產物以高速噴出,因而強化了對流傳熱,促進爐內氣流循環,均勻了記溫。如果增大一、二次風的過剩量,還可以調節出口氣體的溫度,使之接近于工件的加熱溫度,防止工件過燒,保證加熱質量,這種燒嘴又稱高速調溫燒嘴。
我國天然氣和煤制氣(原料為煤)資源豐富,且屬于潔凈能源,顧有著良好的社會經濟效益。燃氣燃燒機符合我國產業政策,市場前景很好,大有發展前途。然而在燃氣燃燒機研制設計中,燃氣特性—易燃、易爆及毒性,控制的首要問題。下面介紹一下燃氣燃燒機的控制要求 :
根據燃氣在爐膛內的燃燒特性,對其控制要求內容主要有預吹風、自動點火、燃燒狀態監控、點不著火的保護、熄火的保護、燃氣壓力高低限保護、空氣壓力不足保護、斷電保護、燃氣泄漏事故的措施等。
預吹風:燃燒機在點火前,必須有一段時間的預吹風,把爐膛與煙道中余氣吹除或稀釋。因為燃燒機工作爐膛內不可避免地有余留的燃氣,若未進行預吹風而點火,有發生爆炸的危險.必須把余氣吹除干凈或稀釋,保證燃氣濃度不在爆炸極限內。預吹風時間與爐膛結構及吹風量有關一般設置為15-60秒
自動點火:燃氣燃燒機宜采用電火花點火,便于實現自動控制。可用高壓點火變壓器產生電弧點火,要求其輸出能量為:電壓≥3. 5K V、電流≥15mA , 點火時間一般為:2~5秒。
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