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燃燒狀態(tài)監(jiān)控：燃燒狀態(tài)必須予以動(dòng)態(tài)監(jiān)控，一旦火焰探測(cè)器感測(cè)到熄火號(hào)，必須在極短時(shí)間內(nèi)反饋到燃燒機(jī)，燃燒機(jī)隨即進(jìn)人保護(hù)狀態(tài)，同時(shí)切斷燃?xì)夤┙o。火焰探測(cè)器要能正常感測(cè)火焰號(hào)，既不要敏感，也不要遲鈍。因?yàn)槊舾校紵隣顟B(tài)如有波動(dòng)易產(chǎn)生誤動(dòng)作而遲鈍，反饋火焰號(hào)滯后，不利于運(yùn)行。一般要求從熄火到火焰探測(cè)器發(fā)出熄火號(hào)的響應(yīng)時(shí)間不超過0.2秒。

點(diǎn)不著火的保護(hù)：燃燒機(jī)點(diǎn)火時(shí)，通入燃?xì)猓細(xì)庵鹑紵｜c(diǎn)火動(dòng)作要求發(fā)生在燃?xì)馔ㄈ肭埃刃纬牲c(diǎn)火溫度場(chǎng)，便于著火燃燒。如果點(diǎn)不著火，火焰探測(cè)器感測(cè)不到火焰號(hào)，燃燒機(jī)進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。從點(diǎn)火到進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)的時(shí)間要適當(dāng)，既不能過短也不能過長(zhǎng)。若過短，來不及形成穩(wěn)定火焰；過長(zhǎng)，點(diǎn)不著火時(shí)造成大量燃?xì)鈺r(shí)入爐膛。一般要求在通入燃?xì)?-3秒，燃燒機(jī)對(duì)火焰探測(cè)器感測(cè)的火焰號(hào)進(jìn)行判斷，未著火則進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)，著火則維持燃燒。

熄火保護(hù)：燃燒機(jī)在燃燒過程中，若意外熄火，燃燒機(jī)進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。由于爐膛是熾熱的．燃?xì)膺M(jìn)入易發(fā)生爆燃，故須在極短時(shí)間內(nèi)進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)，切斷燃?xì)夤┙o。

從發(fā)生熄火到燃燒機(jī)進(jìn)人保護(hù)狀態(tài)，該過程的響應(yīng)時(shí)間要求不超過1秒。

燃?xì)鈮毫Ω叩拖薇Ｗo(hù)：燃?xì)馊紵龣C(jī)穩(wěn)定燃燒有一定范圍，只允許燃?xì)鈮毫υ谝欢ǚ秶鷥?nèi)波動(dòng)。限定燃?xì)飧叩蛪旱哪康氖谴_保火焰穩(wěn)定性：不脫火、不熄火也不回火，同時(shí)限定燃燒機(jī)的輸出熱功率，保證設(shè)備經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。當(dāng)燃?xì)鈮毫Τ龃朔秶瑧?yīng)鎖定燃燒機(jī)工作。燃燒機(jī)設(shè)計(jì)一般用氣體壓力開關(guān)感測(cè)壓力號(hào)，并輸出開關(guān)量號(hào)，用以控制燃燒機(jī)的相應(yīng)工作。

空氣壓力不足保護(hù)：燃?xì)馊紵龣C(jī)設(shè)計(jì)熱強(qiáng)度大，其燃燒方式采用鼓風(fēng)強(qiáng)制式。如果風(fēng)機(jī)發(fā)生故障造成空氣中斷或空氣不足，立即切斷燃?xì)猓駝t會(huì)發(fā)生爐膛爆燃或向風(fēng)機(jī)回火。因此在提高風(fēng)機(jī)質(zhì)量的同時(shí)，燃?xì)饪刂票仨毰c空氣壓力連鎖，當(dāng)空氣壓力不足時(shí)，應(yīng)立即切斷燃?xì)夤┙o。一般用氣體壓力開關(guān)感測(cè)空氣壓力號(hào)，并輸出開關(guān)量號(hào)，用以控制燃?xì)怆姶砰y的相應(yīng)工作。

斷電保護(hù)：燃燒機(jī)在工作過程中突然斷電，必須立即切斷然氣供給，保護(hù)設(shè)備。燃?xì)饪刂齐姶砰y必須是常閉型的，一旦斷電，自動(dòng)關(guān)閉切斷燃?xì)夤┙o。電磁閥關(guān)閉響應(yīng)時(shí)間≤5s。



新研制的高速氣體燃燒器,為了達(dá)到完全燃燒，使燃?xì)夂涂諝馔ㄟ^眾多的噴孔分別進(jìn)入燃燒室，燃?xì)馍淞髋c空氣射流一一撞擊，均勻混合，合成射流矢量方向應(yīng)與燃燒室主軸線平行，避免一射流穿透另一射流，造成混合不均。為了減少NOx的生成，采取分區(qū)燃燒，前區(qū)燃燒溫度低于后區(qū)燃燒溫度，在燃燒室出口燃燒溫度。前區(qū)是貧氧燃燒，后區(qū)增加供氧，在燃燒室出口達(dá)到過剩空氣系數(shù)α＝1。

如此設(shè)計(jì)，既能夠合理配風(fēng)，保證完全燃燒，防止CO生成，又能夠維持較低的燃燒溫度，減少有害氣體NOx的生成。

燃燒室內(nèi)充滿高溫的燃燒產(chǎn)物,其金屬室壁必須有足夠的冷卻，才能工作。效仿液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的再生冷卻，在高速氣體燃燒器的設(shè)計(jì)中，利用空氣在燃燒室外腔流動(dòng)，吸收室壁傳導(dǎo)的熱量，保證室壁在的溫度范圍內(nèi)工作。同時(shí)將空氣預(yù)熱能夠促進(jìn)完全燃燒和提高理論燃燒溫度。

在燃燒室噴口局部高溫區(qū)，專門設(shè)計(jì)有空氣膜保護(hù)金屬壁。

由于采取了以上的設(shè)計(jì)，高速氣體燃燒器的使用壽命可達(dá)3年，而其他單位設(shè)計(jì)生產(chǎn)的高速氣體燃燒器的燃燒室由耐火材料作內(nèi)襯，使用壽命為幾個(gè)月，甚至有的產(chǎn)品，其耐火材料內(nèi)襯工作不足3個(gè)月就開裂。

在高速氣體燃燒器設(shè)計(jì)中，為了使燃燒產(chǎn)物具有足夠的動(dòng)量，燃燒室應(yīng)該有一定的壓力。根據(jù)用戶提供的燃?xì)馕锢砘瘜W(xué)參數(shù)和速度要求，進(jìn)行燃燒計(jì)算確定燃燒產(chǎn)物的各個(gè)熱力參數(shù)后，燃燒室內(nèi)燃燒產(chǎn)物的壓力可以求出，即pc=pa/[1-(k-1)w2/2kRT]k/(k-1)。

式中pc為燃燒室壓力；pa為環(huán)境壓力；k為燃燒產(chǎn)物絕熱指數(shù)；R為燃燒產(chǎn)物氣體常數(shù)；T為燃燒溫度；w為燃燒產(chǎn)物在噴口處的流速。

空氣和燃?xì)膺M(jìn)入燃燒器，流經(jīng)各自的通道，經(jīng)過噴孔進(jìn)入燃燒室，沿途存在一定的流阻。

燃燒器的空氣入口壓力pk是燃燒室壓力pc和空氣壓降Δpk之和，燃燒器的燃?xì)馊肟趬毫r是燃燒室壓力pc和燃?xì)鈮航郸r之和。即：pk=pc＋Δpk 。pr=pc＋Δpr。

pk和pr不能過高，應(yīng)該滿足用戶提供的使用條件。高速氣體燃燒器在使用天然氣作燃?xì)鈺r(shí)，燃燒產(chǎn)物速度為100 m／s，其天然氣入口壓力為2 500 Pa，空氣入口壓力為2 100 Pa。

高速氣體燃燒器是利用液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒技術(shù)為工業(yè)加熱爐開發(fā)的一種、節(jié)能、低污染燃燒器。經(jīng)天然氣燃燒試驗(yàn)，證明其工作可靠、操作簡(jiǎn)單、熱負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大、空氣過剩系數(shù)及燃?xì)鉁囟日{(diào)節(jié)范圍大。該燃燒器目前已成功地應(yīng)用在油田、陶瓷、鋼鐵等行業(yè)的加熱爐上。



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鍋筒內(nèi)部裝置包括汽水分離和蒸汽清洗裝置、給水分配管、排污和加藥設(shè)備等。其中汽水分離裝置的作用是將從水冷壁來的飽和蒸汽與水分離開來，并盡量減少蒸汽中攜帶的細(xì)小水滴。中、低壓鍋爐常用擋板和縫隙擋板作為粗分離元件；中壓以上的鍋爐除廣泛采用多種型式的旋風(fēng)分離器進(jìn)行粗分離外，還用百頁窗、鋼絲網(wǎng)或均汽板等進(jìn)行進(jìn)一步分離。鍋筒上還裝有水位表、閥等監(jiān)測(cè)和保護(hù)設(shè)施。

為了考核性能和改進(jìn)設(shè)計(jì)，鍋爐常要經(jīng)過熱平衡試驗(yàn)。直接從有效利用能量來計(jì)算鍋爐熱效率的方法叫正平衡，從各種熱損失來反算效率的方法叫反平衡。考慮鍋爐房的實(shí)際效益時(shí)，不僅要看鍋爐熱效率，還要計(jì)及鍋爐輔機(jī)所消耗的能量。

單位質(zhì)量或單位容積的燃料完全燃燒時(shí)，按化學(xué)反應(yīng)計(jì)算出的空氣需求量稱為理論空氣量。為了使燃料在爐膛內(nèi)有更多的機(jī)會(huì)與氧氣接觸而燃燒，實(shí)際送入爐內(nèi)的空氣量總要大于理論空氣量。雖然多送入空氣可以減少不完全燃燒熱損失，但排煙熱損失會(huì)增大，還會(huì)加劇硫氧化物腐蝕和氮氧化物生成。因此應(yīng)設(shè)法改進(jìn)燃燒技術(shù)，爭(zhēng)取以盡量小的過量空氣系數(shù)使?fàn)t膛內(nèi)燃燒完全。

鍋爐煙氣中所含粉塵(包括飛灰和炭黑)、硫和氮的氧化物都是污染大氣的物質(zhì)，未經(jīng)凈化時(shí)其排放指標(biāo)可達(dá)到環(huán)境保護(hù)規(guī)定指標(biāo)的幾倍到數(shù)十倍。控制這些物質(zhì)排放的措施有燃燒前處理、改進(jìn)燃燒技術(shù)、除塵、脫硫和脫硝等。借助高煙囪只能降低煙囪附近地區(qū)大氣中污染物的濃度。

煙氣除塵所使用的作用力有重力、離心力、慣性力附著力以及聲波、靜電等。對(duì)粗顆粒一般采用重力沉降和慣性力的分離，在較高容量下常采用離心力分離除塵靜電除塵器和布袋過濾器具有較高的除塵效率。濕式和文氏—水膜除塵器中水滴水膜能粘附飛灰，除塵效率很高還能吸收氣態(tài)污染物。

二十世紀(jì)50年代以來，人們努力發(fā)展灰渣綜合利用，化害為利。如用灰渣制造水泥、磚和混凝土骨料等建筑材料。70年代起又從粉煤灰中提取空心珠，作為耐火保溫等材料。




	在傳統(tǒng)的工業(yè)爐設(shè)計(jì)中，燃燒器的火焰速度大約為每秒幾米，當(dāng)燃燒產(chǎn)物溫度在600 °C～800 °C時(shí)，爐內(nèi)對(duì)流換熱與輻射換熱各占50％；在燃燒產(chǎn)物溫度為800 ℃以上時(shí)，以輻射換熱為主；在燃燒產(chǎn)物溫度達(dá)到1 400 ℃時(shí)，輻射換熱是對(duì)流換熱的10倍,所以大部分爐窯設(shè)計(jì)中,是以輻射換熱為基礎(chǔ)。但是在采用高速氣體燃燒器后，即使在高溫區(qū)，爐內(nèi)被強(qiáng)化的對(duì)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(shí)，火焰速度低，燃燒產(chǎn)物在被加熱物表面的流動(dòng)為層流，層流的對(duì)流換熱系數(shù)為h1-Nu＊λ/d。

式中 努謝爾特?cái)?shù)Nu=0.332Pr1/3＊Re1/2；Pr為普朗特?cái)?shù)；Re為雷諾數(shù)；λ為氣體的導(dǎo)熱系數(shù)；d為流道當(dāng)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(dòng)以紊流為主，紊流附面層局部放熱系數(shù)為h2=Nu＊λ/d。式中Nu=Pr1/3(0.036Re0.8-836)

設(shè)加熱爐內(nèi)腔尺寸為6.45m×2.3m×2.9m，燃燒產(chǎn)物溫度為1 790 ℃，被加熱體溫度為900 ℃。

采用普通燃燒器，燃燒產(chǎn)物流速為5 m／s時(shí)，燃燒產(chǎn)物與被加熱體表面之間的對(duì)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(chǎn)物流速為150 m/s時(shí)，燃燒產(chǎn)物與被加熱體表面之間的對(duì)流換熱比熱流為q2=h2(tg-tw)=10685X4.18kJ/h＊m2。q2是q1的4倍。

國(guó)外曾就輻射加熱爐和高速對(duì)流加熱爐進(jìn)行過比較試驗(yàn)，在0 ℃～1 200 ℃的加熱過程中，輻射加熱爐所需加熱時(shí)間是高速對(duì)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(shí)間是高速對(duì)流加熱爐的10倍。

1980年，國(guó)內(nèi)引進(jìn)高速氣體燃燒器在井式加熱爐上進(jìn)行技術(shù)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(jié)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(jié)約了20％。

高速氣體燃燒器的燃燒產(chǎn)物高速?zèng)_進(jìn)加熱爐內(nèi)，攪動(dòng)多倍的爐內(nèi)氣體隨之摻混，可以大大提高爐內(nèi)溫度均勻度。國(guó)外一家工廠用高速氣體燃燒器改造加熱爐后，爐內(nèi)溫度均勻度可由±15 ℃提高到±2 ℃。國(guó)內(nèi)井式加熱爐采用高速氣體燃燒器后，爐溫均勻度達(dá)到±7 ℃。

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