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使燃氣和空氣分別或混合后進入燃燒區而實現穩定燃燒的裝置。燃氣燃燒器是民用燃氣用具和燃氣工業爐的基本組成部分。燃氣燃燒器種類繁多。按一次空氣系數(預先和燃氣混合的助燃空氣量與燃氣完全燃燒所需的理論空氣量之比)分類,有擴散式、大氣式和無焰式燃燒器;按空氣供給方式分類,有引射式和鼓風式燃燒器;按用氣壓力分類有低壓(5千帕以下)、中壓(5~300千帕)和高壓燃燒器。
擴散式燃燒器:依靠燃氣從火孔逸出后的擴散作用,實現燃氣和空氣的混合并穩定燃燒的燃燒器。燃氣逸出火孔前不同空氣預先混合,一次空氣系數為0。擴散式燃燒器結構簡單、使用方便、火焰穩定。但其燃燒速度較慢、火焰較長,為達到完全燃燒需要較多的過剩空氣,因此燃燒溫度較低。擴散式燃燒器適用于溫度不高但要求溫度比較均勻的工業爐和民用燃具。小型擴散式燃燒器也常用作點火器。
大氣式燃燒器:預先混合部分空氣的燃燒器。一次空氣系數通常取0.4~0.7。燃氣以一定壓力自噴嘴噴出進入混合管(即引射器),借高速噴射形成的負壓將周圍一部分空氣吸入,在混合管中混合后從燃燒器頭部火孔逸出而燃燒。大氣式燃燒器燃燒比較完全,使用方便,但負荷較大時結構較龐大笨重。多孔大氣式燃燒器(圖1)廣泛用于民用燃具。
鼓風式燃燒器:由鼓風機供給燃燒所需全部空氣的燃燒器。一次空氣系數為 0。燃燒熱強度和火焰長度取決于燃氣和空氣的混合情況。為了強化燃燒,采取各種措施使燃氣和空氣混合均勻,因此鼓風式燃燒器又有套管式、旋流葉片式、蝸殼式和平流式等多種型式。與相同熱負荷的引射式燃燒器相比,鼓風式燃燒器結構較緊湊;當燃氣和空氣混合得較好時,火焰較短;熱負荷調節范圍較大;空氣具有一定壓力,提供了預熱空氣的可能性。但這種燃燒器需配有鼓風機,燃燒器本身也不能自動調節燃氣和空氣的混合比例。鼓風式燃燒器主要用于各種工業爐和大型鍋爐。
無焰燃燒器:燃氣和燃燒所需的全部空氣預先混合,燃燒過程火焰很短甚至完全看不見火焰的燃燒器。一般采用引射器吸入空氣,與燃氣充分預混,在高溫火道中瞬間完成燃燒。火道熱強度很高,燃燒溫度也較高。無焰燃燒器在工業加熱和烘干工藝中應用很廣泛。
沸騰燃燒流化床:一種介于固定床和懸浮床之間的氣固兩相床層。流化床根據不同的流化速度劃分為鼓泡床、湍流床和快速床。A鼓泡流化床結構由給煤裝置、布風裝置、風室、灰渣溢流口、沸騰層、懸浮段等。特點對煤種適應行強、能強化轉熱,節省鋼材,便于灰渣的綜合利用,對環境污染較煤粉爐輕,鍋爐本體結構簡單。B循環流化床是新一代,低污染潔凈煤燃燒技術。其特點是在于燃料及脫硫劑在流化床狀態下經過多次循環,反復的進行低溫燃燒和脫硫反應。C循環流化床和鼓泡流化床燃燒過程中主要的區別在于1、循環流化床沸騰層內流化速度很高一般為3~10m/s可達10m/s,鼓泡流化床鍋爐的流化速度為1~3m/s。
煤粉鍋爐的燃燒設備:煤先經磨煤設備,然后噴入爐膛內燃燒,整個燃燒過程是在爐膛內呈懸浮狀進行,這種鍋爐稱為煤粉爐。其特點能改善與空氣的混合,加快點火盒和燃燒,煤種適用性廣,適應于大中型鍋爐。煤粉鍋爐的燃燒設備有煤粉設備、制粉系統和煤粉燃燒器。
燃油燃燒器:有噴油嘴和調風器組成;是將燃料油霧化,并于空氣強烈混合后送入爐膛,使油氣混合物在爐膛內呈懸浮狀態的一種燃燒設備。燃油燃燒器是燃油鍋爐的關鍵設備,按使用燃料種類可分輕質油燃燒器和重質油燃燒器,重油黏度大,在重油燃燒器內一般設置預熱器。工業燃油鍋爐大多配置輕質油燃燒器。
燃氣燃燒器:它是燃氣鍋爐的主要的燃燒設備。燃氣燃燒器有擴散式燃燒器、大氣式燃燒器和完全預混式燃燒器。
高壓點火又稱為電火花點火,是應用廣泛的一種點火方法。當電火花從燃氣或霧化的燃油中通過時,燃料很快由良好的絕緣體變為良好的導電體。隨著兩極間電壓的增高,電場逐漸加強,燃料中的帶電體被電場加速,運動著的帶電粒子與分子發生非彈性碰撞。當碰撞劇烈到一定程度,分子就被電離,從而也變成了帶電粒子。帶電粒子的濃度以指數級數增加,開始時的小電流被放大幾百萬倍,產生一個大電流。這一過程所需時間取決于所加電壓與擊穿電壓的比值。擊穿電壓取決于燃料成分、電極形狀、極間距離以及燃料的溫度與壓力條件。
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 ℃。
啟動燒結余熱鍋爐時要求我們必須要先將燒結余熱鍋爐液力偶合器自身潤滑系統前置泵啟動,這樣我們能夠很好防止在啟動初期,燒結余熱鍋爐液力偶輸入轉速低這一種情況下產生燒瓦現象。接著我們要將電機啟動好,將液力偶合器輸入轉速不斷增加,先引低溫煙氣,而后再引高溫煙氣。要采相對來說比較慢升漲速度,然后再將初期熱力減少,接著將升漲速度逐漸加強,在快要結束啟動時候,我們將升漲速度很好降低。這一種先慢、后快、再慢措施,能夠將壽命損耗率很好滿足,并且在這一基礎之上,精燒結余熱鍋爐啟動時間有效加快。這樣我們能夠有效防止環冷機煙罩里面正壓過大現象現;在燒結余熱鍋爐循環風機達到小轉速之前,要求我們必須要將液力偶合器前置泵很好啟動,這樣能夠有效防止燒瓦情況現;在循環風機停運以后,我們要將燒?。隨著環境保護越來越受到重視,工業鍋爐環境保護性能要求也越來越高,已經成為鍋爐生產廠拓展市場重要競爭指標。鍋爐戶在選擇產品時,也把指標能否達到環境保護要求,能否順利通過環境管理部門驗收作為焦點。中環協(北京)認證中心此次開展工業鍋爐產品認證,就是把目光著眼到工業蒸汽鍋爐性能上,驗證這些指標是否符合環境保護相關標準要求。作為于鍋爐生產企業和鍋爐戶第三方認證機構,中環協(北京)認證中心認證結果具有客觀性、公正性和科學性。
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