第5章燃气燃烧器.pdf
2015/11/91第五章 燃气燃烧器第五章 燃气燃烧器第一节 燃烧器的分类与技术要求一、燃烧器的分类（一）按一次空气系数分类第一节 燃烧器的分类与技术要求一、燃烧器的分类（一）按一次空气系数分类1.扩散式燃烧器2.大气式燃烧器3.完全预混式燃烧器1.扩散式燃烧器2.大气式燃烧器3.完全预混式燃烧器0=1012015/11/92（二）按空气的供给方式分类（二）按空气的供给方式分类1.引射式燃烧器2.鼓风式燃烧器3.自然引风式燃烧器1.引射式燃烧器2.鼓风式燃烧器3.自然引风式燃烧器（三）按燃气的压力分类（三）按燃气的压力分类1.低压燃烧器：燃气压力在5000Pa以下2.高（中）压燃烧器:燃气压力在5000Pa-3101.低压燃烧器：燃气压力在5000Pa以下2.高（中）压燃烧器:燃气压力在5000Pa-3105 5 Pa之间Pa之间2015/11/93二、对燃烧器的技术要求二、对燃烧器的技术要求1.燃烧比较完全；2.在额定压力下燃烧器达到额定热负荷；3.燃烧效率高；4.燃烧稳定；5.结构紧凑、调节方便、无噪音。1.燃烧比较完全；2.在额定压力下燃烧器达到额定热负荷；3.燃烧效率高；4.燃烧稳定；5.结构紧凑、调节方便、无噪音。2015/11/94对工业燃烧器的另外技术要求:对工业燃烧器的另外技术要求:1.严格按照要求的燃烧方法进行燃烧，并建立炉内所需要的气氛（氧化、还原、中性）；2.火焰特性符合要求（温度、高度等）；3.配备必要的自动调节和自动安全装置。1.严格按照要求的燃烧方法进行燃烧，并建立炉内所需要的气氛（氧化、还原、中性）；2.火焰特性符合要求（温度、高度等）；3.配备必要的自动调节和自动安全装置。2015/11/95第二节 扩散式燃烧器扩散式燃烧器第二节 扩散式燃烧器扩散式燃烧器自然引风式扩散燃烧器强制鼓风式扩散燃烧器一、自然引风式扩散燃烧器自然引风式扩散燃烧器强制鼓风式扩散燃烧器一、自然引风式扩散燃烧器（一）构造及工作原理（一）构造及工作原理2015/11/96节流圈或阀门节流圈或阀门燃气燃气2015/11/971.管式1.管式扩散燃烧器扩散燃烧器（1）排管式扩散燃烧器（1）排管式扩散燃烧器2015/11/98（2）涡卷式扩散燃烧器（2）涡卷式扩散燃烧器集气管涡卷形管子集气管涡卷形管子特点:特点:a.节省炉膛所占有的面积;b.在组成的平面上火孔分布均匀;c.空气流畅。a.节省炉膛所占有的面积;b.在组成的平面上火孔分布均匀;c.空气流畅。2015/11/992.扇形火焰扩散燃烧器2.扇形火焰扩散燃烧器特点:特点:a.火孔呈缝隙状;b.火焰与空气接触面大;c.燃烧快，火焰短。a.火孔呈缝隙状;b.火焰与空气接触面大;c.燃烧快，火焰短。2015/11/9103.冲焰扩散燃烧器3.冲焰扩散燃烧器特点:特点:火焰相撞增加了混合强度，提高了燃烧的稳定性。火焰相撞增加了混合强度，提高了燃烧的稳定性。2015/11/9114.炉底（床）扩散式燃烧器4.炉底（床）扩散式燃烧器夹角：90夹角：900 0-180-1800 0直管管径直管管径d d：50-100mm火孔直径：50-100mm火孔直径d dp p：2-4mm火孔中心距：(6-10)：2-4mm火孔中心距：(6-10)d dp p2015/11/912（二）自然引风式扩散燃烧器火孔热强度（二）自然引风式扩散燃烧器火孔热强度火孔热强度:火孔热强度:1mm1mm2 2火孔面积在单位时间内所放出的热量。单位：W/mm火孔面积在单位时间内所放出的热量。单位：W/mm2 2(J/mm(J/mm2 2h)h)2015/11/913不同燃气的火孔热强度对火焰的影响：不同燃气的火孔热强度对火焰的影响：层流黄焰火软层流黄焰火软层流黄焰火硬层流黄焰火硬过渡区过渡区蓝色 紊流蓝色 紊流离焰离焰烟炱烟炱2015/11/914（三）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，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。（三）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，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。2015/11/9152.缺点3.应用范围（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。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。2.缺点3.应用范围（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。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。2015/11/916二、鼓风式扩散燃烧器二、鼓风式扩散燃烧器强化燃气与空气混合的措施：强化燃气与空气混合的措施：?将燃气分成多股细流射入空气中；将燃气分成多股细流射入空气中；?采用空气旋流。采用空气旋流。鼓风式燃烧器形式:鼓风式燃烧器形式:?套管式;套管式;?旋流式;旋流式;?平流式等。平流式等。2015/11/917（一）鼓风式燃烧器的构造和工作原理（一）鼓风式燃烧器的构造和工作原理1.套管式燃烧器1.套管式燃烧器优点：优点：（1）结构简单；（2）工作稳定，不回火。（1）结构简单；（2）工作稳定，不回火。缺点：缺点：燃气、空气为同心平行流，混合强度弱，火焰较长。燃气、空气为同心平行流，混合强度弱，火焰较长。2015/11/9182.旋流式燃烧器（1）导流叶片式旋流燃烧器2.旋流式燃烧器（1）导流叶片式旋流燃烧器2015/11/919燃气喷嘴燃气喷嘴2015/11/920（2）中心供气蜗壳式旋流燃烧器（2）中心供气蜗壳式旋流燃烧器2015/11/921（二）鼓风式燃烧器的特点和应用范围（二）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、油燃气联合燃烧。燃气联合燃烧。2015/11/9223.应用范围2.缺点（1）需要鼓风，耗费电能；（2）燃烧室容积热强度通常比完全预混燃烧器小，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调节特性，最好能配置自动比例调节装置。主要用于各种工业炉及锅炉中。3.应用范围2.缺点（1）需要鼓风，耗费电能；（2）燃烧室容积热强度通常比完全预混燃烧器小，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调节特性，最好能配置自动比例调节装置。主要用于各种工业炉及锅炉中。2015/11/923第三节 大气式燃烧器大气式燃烧器:第三节 大气式燃烧器大气式燃烧器:10一、大气式燃烧器的构造和工作原理一、大气式燃烧器的构造和工作原理2015/11/92475.045.0=8.13.1=（一）引射器（一）引射器1.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。1.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。2015/11/9252.引射器的组成引射器由喷嘴、吸气收缩管、混合管、2.引射器的组成引射器由喷嘴、吸气收缩管、混合管、扩压管扩压管四部分组成。四部分组成。2015/11/926（1）喷 嘴 喷嘴作用输送燃气，并将燃气势能转变为动能以引射空气。喷嘴流量计算（1）喷 嘴 喷嘴作用输送燃气，并将燃气势能转变为动能以引射空气。喷嘴流量计算SHdLg20035.0=2015/11/927 喷嘴结构形式喷嘴结构形式分：固定喷嘴 喷嘴结构形式喷嘴结构形式分：固定喷嘴和可调喷嘴和可调喷嘴两种。两种。?固定喷嘴固定喷嘴特点特点：加工简单，造价低廉,只适用于一种燃气。：加工简单，造价低廉,只适用于一种燃气。060=21=dl参数参数：2015/11/928?可调喷嘴特点可调喷嘴特点：结构复杂，造价高，阻力较大，引射空气性能较差，可适用于多种燃气。：结构复杂，造价高，阻力较大，引射空气性能较差，可适用于多种燃气。060=参数参数：015=2015/11/929（2）吸气收缩管 吸气收缩管作用减少空气进入时的阻力 吸气收缩管形式（2）吸气收缩管 吸气收缩管作用减少空气进入时的阻力 吸气收缩管形式锥形锥形DdDdt td dt t流线形流线形D DtdD2.2=2015/11/930（3）一次空气吸入口 空气吸入形式（3）一次空气吸入口 空气吸入形式()tdl5.10.1=()5.00Dl=pF）（吸入口开口面积25.251.2=2015/11/9312015/11/932 一次空气量的调节 一次空气量的调节?在一次空气吸入口外面安装调风板在一次空气吸入口外面安装调风板2015/11/933?在混合管内安装调节螺丝或弯曲钢条在混合管内安装调节螺丝或弯曲钢条2015/11/934（4）混合管 混合管的作用使气体的速度场、浓度场趋于均匀。混合管的形式（4）混合管 混合管的作用使气体的速度场、浓度场趋于均匀。混合管的形式l lmixmixd dt t()tmixdl31=2015/11/935（5）扩压管 扩压管的作用把气体的动压变成静压，另外使燃气-空气进一步混合。扩压管的形式张角:6（5）扩压管 扩压管的作用把气体的动压变成静压，另外使燃气-空气进一步混合。扩压管的形式张角:60 0-8-80 0张角张角l l长度l=(3.5-4)长度l=(3.5-4)d dt t2015/11/936（二）燃烧器头部（二）燃烧器头部1.头部的作用将燃气1.头部的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。2.头部的要求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。2.头部的要求（1）各个火孔压力相同，保证火焰同高；（2）能很好地组织二次空气均匀流畅通过各个火孔；（3）头部容积不宜过大，避免熄火噪音。（1）各个火孔压力相同，保证火焰同高；（2）能很好地组织二次空气均匀流畅通过各个火孔；（3）头部容积不宜过大，避免熄火噪音。3.头部的形式3.头部的形式2015/11/937（1）多火孔头部（1）多火孔头部2015/11/9382015/11/939 圆火孔 圆火孔加工简单，二次空气供给不佳，冷却火孔不佳加工简单，二次空气供给不佳，冷却火孔不佳加工复杂，节省金属,二次空气供给和冷却火孔均佳加工复杂，节省金属,二次空气供给和冷却火孔均佳2015/11/9402015/11/941 方火孔（矩形或梯形）方火孔（矩形或梯形）特点特点：制造复杂，与二次空气的接触面积比圆火孔大，适用于液化石油气和天然气。：制造复杂，与二次空气的接触面积比圆火孔大，适用于液化石油气和天然气。2015/11/9422015/11/943 条形火孔 条形火孔横向横向纵向横向横向纵向特点特点:在热负荷相同时,条形火孔所占据的面积比圆火孔和方火孔少。但是，二次空气与火焰接触面小，易出现黄焰。适用于燃气量大、加热面积较小的地方。如，燃气热水器。:在热负荷相同时,条形火孔所占据的面积比圆火孔和方火孔少。但是，二次空气与火焰接触面小，易出现黄焰。适用于燃气量大、加热面积较小的地方。如，燃气热水器。2015/11/9442015/11/945 带稳焰火孔的火孔 带稳焰火孔的火孔2015/11/946（2）单火孔头部（2）单火孔头部2015/11/947二、大气式燃烧器的特点及应用范围二、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。（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。2015/11/948（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。（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。2015/11/949第四节 完全预混式燃烧器一、完全预混式燃烧器的构造和工作原理完全预混式燃烧器:第四节 完全预混式燃烧器一、完全预混式燃烧器的构造和工作原理完全预混式燃烧器:1=（一）完全预混式燃烧器的结构（一）完全预混式燃烧器的结构完全预混式燃烧器由:混合装置完全预混式燃烧器由:混合装置和头部和头部组成。组成。2015/11/950（二）完全预混式燃烧器的种类1.按燃气压力分：低压和高中压两种。2.按燃气-空气混合方式分：（1）加压混合；（2）引射混合。3.按头部结构分：（二）完全预混式燃烧器的种类1.按燃气压力分：低压和高中压两种。2.按燃气-空气混合方式分：（1）加压混合；（2）引射混合。3.按头部结构分：2015/11/951（1）无火道头部结构（1）无火道头部结构2015/11/952（2）有火道头部结构（2）有火道头部结构2015/11/9532015/11/9542015/11/955（3）用金属或陶瓷稳焰器做成的头部结构（3）用金属或陶瓷稳焰器做成的头部结构2015/11/9562015/11/9574.其他种类完全预混式燃烧器4.其他种类完全预混式燃烧器2015/11/9582015/11/9592015/11/9602015/11/9612015/11/962二、完全预混式燃烧器的特点及应用范围二、完全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。（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。2015/11/963（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。（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。2015/11/964节能环保燃烧技术及装置节能环保燃烧技术及装置-特种燃烧器介绍特种燃烧器介绍2015/11/965节能环保燃烧技术及装置节能环保燃烧技术及装置?一种理想的燃烧技术，在满足不同工艺需要的前提下，应该是既节能又环保的，这也是燃烧技术发展的方向。本节从节能、环保两个方面介绍燃气燃烧器的技术关键，有许多措施是具有多种效果的，例如许多节能措施也同时有利于降低污染物排量。这些技术在不断的改进和发展中，因此也可通称为新型燃烧技术及装置。一种理想的燃烧技术，在满足不同工艺需要的前提下，应该是既节能又环保的，这也是燃烧技术发展的方向。本节从节能、环保两个方面介绍燃气燃烧器的技术关键，有许多措施是具有多种效果的，例如许多节能措施也同时有利于降低污染物排量。这些技术在不断的改进和发展中，因此也可通称为新型燃烧技术及装置。2015/11/966一、低污染燃烧技术及装置一、低污染燃烧技术及装置?低污染燃烧技术研究的主要内容是控制NO低污染燃烧技术研究的主要内容是控制NOx x。?几种常用的低NO几种常用的低NOx x燃烧技术及装置介绍。燃烧技术及装置介绍。2015/11/9671分段燃烧技术及装置分段燃烧技术及装置?分段燃烧方法是分段供给燃料或空气以降低NO分段燃烧方法是分段供给燃料或空气以降低NOx x产生的方法。在工业炉、锅炉得到广泛采用，在内燃机、燃气轮机上也获得实用。产生的方法。在工业炉、锅炉得到广泛采用，在内燃机、燃气轮机上也获得实用。?分段供给燃烧用空气，第一段燃烧在一次空气系数小于1下进行，此时氧浓度小及燃烧温度低，所以NO分段供给燃烧用空气，第一段燃烧在一次空气系数小于1下进行，此时氧浓度小及燃烧温度低，所以NOx x产生量低；第二段燃烧是剩余燃气与二次空气接触后进行，此时由于烟气的稀释，温度及氧浓度均低，故NO产生量低；第二段燃烧是剩余燃气与二次空气接触后进行，此时由于烟气的稀释，温度及氧浓度均低，故NOx x生成也受到抑制。生成也受到抑制。2015/11/9682015/11/969(1)促进混合型低NO(1)促进混合型低NOX X燃烧器燃烧器2015/11/970(2)分割火焰型低NO(2)分割火焰型低NOX X燃烧器燃烧器2015/11/971(3)烟气自身循环型低NO(3)烟气自身循环型低NOX X燃烧器燃烧器2015/11/972(4)阶段燃烧型低NO(4)阶段燃烧型低NOX X燃烧器燃烧器分段燃烧型低分段燃烧型低NOx燃烧器燃烧器2015/11/973民用本生燃烧器分段燃烧民用本生燃烧器分段燃烧2015/11/9742、烟气再循环燃烧技术及装置2、烟气再循环燃烧技术及装置?烟气再循环燃烧技术分为自身烟气再循环和风机引入烟气再循环。烟气再循环燃烧技术分为自身烟气再循环和风机引入烟气再循环。?目前进口的锅炉用全自动燃气（油）燃烧器上，采用了许多烟气再循环专利技术，以满足日益迫切的环保要求。目前进口的锅炉用全自动燃气（油）燃烧器上，采用了许多烟气再循环专利技术，以满足日益迫切的环保要求。2015/11/975（1）自身烟气再循环燃烧器）自身烟气再循环燃烧器?是利用高温高速的燃烧气体的引射作用，使烟气回流到燃气中，增加燃烧区惰性气体的含量，以降低火焰温度和氧气浓度，从而抑制NO是利用高温高速的燃烧气体的引射作用，使烟气回流到燃气中，增加燃烧区惰性气体的含量，以降低火焰温度和氧气浓度，从而抑制NOx x的生成。的生成。2015/11/976(2)民用燃烧器烟气循环民用燃烧器烟气循环?利用燃气的引射作用，使烟气回流到燃气空气混合气体中，增加混合气体中惰性气体的含量，消除本生火焰的局部高温，抑制NO利用燃气的引射作用，使烟气回流到燃气空气混合气体中，增加混合气体中惰性气体的含量，消除本生火焰的局部高温，抑制NOx x生成。生成。2015/11/9773、设置火焰冷却体3、设置火焰冷却体?该方法多用于民用燃烧器，是在火焰的高温区安装冷却体，将高温区的热量通过传导或辐射散失掉，使火焰得到冷却，从而抑制NO该方法多用于民用燃烧器，是在火焰的高温区安装冷却体，将高温区的热量通过传导或辐射散失掉，使火焰得到冷却，从而抑制NOx x的生成。的生成。2015/11/978民用燃烧器头部加冷却棒示意图民用燃烧器头部加冷却棒示意图2015/11/9794浓淡燃烧技术4浓淡燃烧技术?浓淡燃烧，是使燃烧设备上的燃烧器分为两组，一组在燃料过剩的情况下燃烧，另一组在燃料不足的情况下燃烧，这两种情况的燃烧温度都低，从而抑制NO浓淡燃烧，是使燃烧设备上的燃烧器分为两组，一组在燃料过剩的情况下燃烧，另一组在燃料不足的情况下燃烧，这两种情况的燃烧温度都低，从而抑制NOx x生成。浓淡燃烧技术工业炉、锅炉、燃气轮机上都有应用。生成。浓淡燃烧技术工业炉、锅炉、燃气轮机上都有应用。2015/11/9805催化燃烧技术及装置5催化燃烧技术及装置?催化燃烧是多相反应中的完全氧化反应，可燃气体借助催化剂的作用，使反应的活化能降低，加速反应速度，能在低温下完全氧化。从而可达到CO、NO催化燃烧是多相反应中的完全氧化反应，可燃气体借助催化剂的作用，使反应的活化能降低，加速反应速度，能在低温下完全氧化。从而可达到CO、NOx x的超低排放。的超低排放。?催化燃烧技术应用广泛，可用于民用、工业加热、燃气轮机、燃料电池、尾气处理等。催化燃烧技术应用广泛，可用于民用、工业加热、燃气轮机、燃料电池、尾气处理等。2015/11/981可燃气体在铂催化剂上的起燃温度与热力着火温度可燃气体在铂催化剂上的起燃温度与热力着火温度可燃气体可燃气体催化起燃温度（K）催化起燃温度（K）热力着火温度（K）热力着火温度（K）氢气一氧化碳甲烷乙烷硫化氢液化石油气氢气一氧化碳甲烷乙烷硫化氢液化石油气室温353373643653408413533534463483室温3533736436534084135335344634836738788137885437236738788137885437232015/11/982催化燃烧机理催化燃烧机理?可燃气体与氧气在催化剂表面上进行催化燃烧的反应机理是以催化剂（授主体）和气体（受主体）之间的电子交换为先决条件。其电子交换过程是：可燃气体与氧气在催化剂表面上进行催化燃烧的反应机理是以催化剂（授主体）和气体（受主体）之间的电子交换为先决条件。其电子交换过程是：?（1）电子从可燃气体分子进入催化剂；（1）电子从可燃气体分子进入催化剂；?（2）电子从催化剂进入氧气分子（2）电子从催化剂进入氧气分子。2015/11/983氢气、氧气在钯催化剂上的反应机理氢气、氧气在钯催化剂上的反应机理?首先，钯吸附氢分子使其活化，释放出电子与钯结合成授主型式自由基态：首先，钯吸附氢分子使其活化，释放出电子与钯结合成授主型式自由基态：?同时将电子转移给被吸附的氧分子，使之成为受主型式自由基态：同时将电子转移给被吸附的氧分子，使之成为受主型式自由基态：?然后氢气迅速完成催化反应，直接生成最终产物水并放出热量：然后氢气迅速完成催化反应，直接生成最终产物水并放出热量：2015/11/984引射式催化燃烧器引射式催化燃烧器2015/11/985扩散式催化燃烧器扩散式催化燃烧器2015/11/986二、节能燃烧技术及装置二、节能燃烧技术及装置?节能的主要内容：直接节能和间接节能。节能的主要内容：直接节能和间接节能。?直接节能是指提高能源的利用效率，降低产品单耗，从而直接减少能源消耗量；直接节能是指提高能源的利用效率，降低产品单耗，从而直接减少能源消耗量；?间接节能是指降低原材料消耗、提高产品质量、延长设备寿命等，引起的间接能耗量降低。间接节能是指降低原材料消耗、提高产品质量、延长设备寿命等，引起的间接能耗量降低。2015/11/987二、节能燃烧技术及装置二、节能燃烧技术及装置?燃烧设备为直接用能设备，包括能量转换和有效利用两方面的问题。燃烧设备为直接用能设备，包括能量转换和有效利用两方面的问题。?一般燃气工业炉和锅炉的热平衡方程式：一般燃气工业炉和锅炉的热平衡方程式：?式中式中Q r输入热量；输入热量；?Q e有效利用热量；有效利用热量；?Q 1排烟热损失；排烟热损失；?Q 2散热损失；散热损失；?Q 3化学不完全燃烧热损失；化学不完全燃烧热损失；?Q 4烟气高温分解热损失。烟气高温分解热损失。4321er QQQQQQ+=2015/11/988二、节能燃烧技术及装置二、节能燃烧技术及装置?一般燃烧设备的热效率是有效利用热量与单位时间内所消耗燃料的输入热量的百分比：一般燃烧设备的热效率是有效利用热量与单位时间内所消耗燃料的输入热量的百分比：?节能的前提是分析能量的损失项，上式中，化学不完全燃烧热损失和分解热损失，对于普通燃烧温度下的燃气燃烧是很少的，一般锅炉小于0.5%，不是节能技术的重点；散热损失主要取决于设备的保温结构。节能的前提是分析能量的损失项，上式中，化学不完全燃烧热损失和分解热损失，对于普通燃烧温度下的燃气燃烧是很少的，一般锅炉小于0.5%，不是节能技术的重点；散热损失主要取决于设备的保温结构。%100%100r 4-1 r r e=QQQQQ2015/11/989二、节能燃烧技术及装置二、节能燃烧技术及装置?燃烧器的节能关键技术：燃烧器的节能关键技术：提高有效利用热和降低排烟热损失：提高有效利用热和降低排烟热损失：?（1）有效利用热量在不同燃烧设备上差别很大，）有效利用热量在不同燃烧设备上差别很大，其中工业炉的有效利用率很低，在其中工业炉的有效利用率很低，在50%左右，左右，因此国内外在此方面进行了大量研究开发工作。因此国内外在此方面进行了大量研究开发工作。?（2）排烟热损失在高温炉窑上是主要热损失，高温炉窑的排烟温度在）排烟热损失在高温炉窑上是主要热损失，高温炉窑的排烟温度在1000左右，这时烟气余热将占窑炉总能耗的左右，这时烟气余热将占窑炉总能耗的50%70%。一般认为，排烟温度每降低一般认为，排烟温度每降低10，排烟热损失下降，排烟热损失下降1%。2015/11/990热损失与空气系数、烟气温度的关系热损失与空气系数、烟气温度的关系2015/11/9911高速燃烧器?高速燃烧器自身带有一个燃烧室，燃料与空气混合后，在燃烧室内基本上实现完全燃烧（85%以上），高温燃气靠膨胀压力从收敛喷口以高速喷出。高速燃烧器自身带有一个燃烧室，燃料与空气混合后，在燃烧室内基本上实现完全燃烧（85%以上），高温燃气靠膨胀压力从收敛喷口以高速喷出。2015/11/992高速燃烧器的特性：高速燃烧器的特性：?1、速度为90120m/s，最高可达300m/s。而一般燃烧器喷出速度仅几米/秒至几十米/秒。1、速度为90120m/s，最高可达300m/s。而一般燃烧器喷出速度仅几米/秒至几十米/秒。?2、由于燃烧室容积很小，容积热强度可达6.28102、由于燃烧室容积很小，容积热强度可达6.28108 8kJ/（mkJ/（m3 3h），一般也可在410h），一般也可在4107 74104106 6kJ/（mkJ/（m3 3h）。h）。?3、负荷调节范围大，调节比可达1:50，一般燃烧器在1:10以下。3、负荷调节范围大，调节比可达1:50，一般燃烧器在1:10以下。?4、在过剩空气系数4、在过剩空气系数为1.053.40时均可稳定燃烧。为1.053.40时均可稳定燃烧。2015/11/993高速燃烧器的节能特点：高速燃烧器的节能特点：?（1）强化对流换热，缩短加热时间。（1）强化对流换热，缩短加热时间。?传统工业炉燃烧器火焰速度很低，以辐射换热为主（约占80%90%），对流换热比例很小。而高速燃烧器烟气在被加热体表面的流动以紊流为主，对流换热系数提高很多。传统工业炉燃烧器火焰速度很低，以辐射换热为主（约占80%90%），对流换热比例很小。而高速燃烧器烟气在被加热体表面的流动以紊流为主，对流换热系数提高很多。?国外曾就辐射加热炉和高速对流加热炉进行比较试验，在01200的加热过程中，前者的加热时间是后者的6倍；在7501200的加热过程，前者的加热时间是后者的10倍，因此节约燃料可达20%30%。国外曾就辐射加热炉和高速对流加热炉进行比较试验，在01200的加热过程中，前者的加热时间是后者的6倍；在7501200的加热过程，前者的加热时间是后者的10倍，因此节约燃料可达20%30%。2015/11/994高速燃烧器的节能特点：高速燃烧器的节能特点：?（2）炉内温度分布均匀，缩短工件均热时间。高速喷出的高温烟气可以引射大量的较低温度的炉内烟气，形成强烈的烟气回流和搅拌作用，使炉内温度分布均匀，最佳状态下，炉内温差可降至（0.51.5），从而缩短了工件均热时间，提高生产率，减少能耗。（2）炉内温度分布均匀，缩短工件均热时间。高速喷出的高温烟气可以引射大量的较低温度的炉内烟气，形成强烈的烟气回流和搅拌作用，使炉内温度分布均匀，最佳状态下，炉内温差可降至（0.51.5），从而缩短了工件均热时间，提高生产率，减少能耗。?同时也由于高温高速烟气引射炉内较低温度的烟气后，炉内的强烈换热使烟气迅速降温并使炉内温度分布均匀，因此抑制了NO同时也由于高温高速烟气引射炉内较低温度的烟气后，炉内的强烈换热使烟气迅速降温并使炉内温度分布均匀，因此抑制了NOx x的生成。所以，高速燃烧器也是低NO的生成。所以，高速燃烧器也是低NOx x燃烧器。燃烧器。2015/11/995高速燃烧器的节能特点：高速燃烧器的节能特点：?（3）由于负荷调节范围大，所以炉内的温度可高，可低、并且热惯性小，从而减少无谓的能耗。（3）由于负荷调节范围大，所以炉内的温度可高，可低、并且热惯性小，从而减少无谓的能耗。?（4）容易实现自动调控。由于高速气流能使炉温均匀，故不必像一般炉窑为了保证炉温均匀而采用数量很多的燃烧器。由于可以减少燃烧器个数，容易实现自动调控，从而节省能耗。（4）容易实现自动调控。由于高速气流能使炉温均匀，故不必像一般炉窑为了保证炉温均匀而采用数量很多的燃烧器。由于可以减少燃烧器个数，容易实现自动调控，从而节省能耗。2015/11/996高速燃烧器的应用：高速燃烧器的应用：?高速燃烧器主要用于热处理炉、玻陶制品窑炉及金属熔化炉。高速燃烧器主要用于热处理炉、玻陶制品窑炉及金属熔化炉。2015/11/9972平焰燃烧器2平焰燃烧器?燃气利用旋转气流通过扩张形（喇叭口形）火道所具有的附壁流动性质形成平展气流，在平展气流中燃烧便得到厚100200mm、直径6002000mm的贴壁圆盘形火焰。燃气利用旋转气流通过扩张形（喇叭口形）火道所具有的附壁流动性质形成平展气流，在平展气流中燃烧便得到厚100200mm、直径6002000mm的贴壁圆盘形火焰。2015/11/998蜗壳平焰燃烧器结构图蜗壳平焰燃烧器结构图2015/11/9992015/11/91002015/11/9101平焰燃烧器的节能特点：平焰燃烧器的节能特点：?（1）工件加热速度快，节约能源。（1）工件加热速度快，节约能源。?由于火焰及烟气紧贴炉壁扩展，对炉壁加热强烈，因此，平焰炉壁温度比直焰炉提高快且高，从而提高了工件加热速度；另外，平焰离受热工件的距离可以比一般直焰小很多，且火焰温度分布均匀，也可提高工件加热速度。由于火焰及烟气紧贴炉壁扩展，对炉壁加热强烈，因此，平焰炉壁温度比直焰炉提高快且高，从而提高了工件加热速度；另外，平焰离受热工件的距离可以比一般直焰小很多，且火焰温度分布均匀，也可提高工件加热速度。?（2）炉内压力均匀。（2）炉内压力均匀。?平焰炉的负压区在火焰中心处，沿炉壁四周为正压区，炉子压力分布均匀，可防止冷风吸入，从而可减少热量损失。平焰炉的负压区在火焰中心处，沿炉壁四周为正压区，炉子压力分布均匀，可防止冷风吸入，从而可减少热量损失。2015/11/91023浸没燃烧器3浸没燃烧器?浸没燃烧法是将燃气与空气混合后在燃烧室完全燃烧，然后将高温烟气喷入液体中以加热液体，其传热过程属于直接接触传热，所以传热效率高，作为热水加热其热能利用率可达97%。浸没燃烧法是将燃气与空气混合后在燃烧室完全燃烧，然后将高温烟气喷入液体中以加热液体，其传热过程属于直接接触传热，所以传热效率高，作为热水加热其热能利用率可达97%。2015/11/9103（1）浸渍型浸没燃烧器2015/11/91042015/11/9105（2)填充层型浸没燃烧器2015/11/9106（3)多孔板型浸没燃烧器2015/11/9107（4）两相流型浸没燃烧器2015/11/9108（5）发泡式浸没燃烧器2015/11/91094燃气辐射管4燃气辐射管?燃气辐射管，是在耐热钢或耐热陶瓷材料制成的辐射管中，燃气完全燃烧，以加热管子，利用被加热的管子所放出的辐射热来加热炉子以及炉内待处理的工件或材料。燃气辐射管，是在耐热钢或耐热陶瓷材料制成的辐射管中，燃气完全燃烧，以加热管子，利用被加热的管子所放出的辐射热来加热炉子以及炉内待处理的工件或材料。?由于烟气不接触被加热对象，所以辐射管燃烧器可以提供保护性加热气氛，特别适宜有特殊要求的热处理炉或加热炉，如防止被加热件氧化和脱碳、生产高质量搪瓷、进行无污染食品烘烤等。由于烟气不接触被加热对象，所以辐射管燃烧器可以提供保护性加热气氛，特别适宜有特殊要求的热处理炉或加热炉，如防止被加热件氧化和脱碳、生产高质量搪瓷、进行无污染食品烘烤等。2015/11/9110套管式燃气辐射管套管式燃气辐射管2015/11/91112015/11/9112燃气辐射管的类型燃气辐射管的类型2015/11/9113低温加热或建筑供暖辐射管加热器低温加热或建筑供暖辐射管加热器2015/11/9114这种加热器同热处理辐射管不同之处在于：这种加热器同热处理辐射管不同之处在于：?（1）表面温度较低，最高不超过550，一般温度在150450范围，热效率高，不低于90%。（1）表面温度较低，最高不超过550，一般温度在150450范围，热效率高，不低于90%。?（2）辐射管安装方便，长度不受设备限制，可串联也可并联使用，因而加热供暖面积大。（2）辐射管安装方便，长度不受设备限制，可串联也可并联使用，因而加热供暖面积大。?（3）配备有完善的燃烧安全和控制系统。（3）配备有完善的燃烧安全和控制系统。2015/11/91155脉冲燃烧器?脉冲燃烧器是利用燃料和空气呼吸状的流动和谐振燃烧，即脉冲燃烧。脉冲燃烧器是利用燃料和空气呼吸状的流动和谐振燃烧，即脉冲燃烧。2015/11/9116脉冲燃烧过程：脉冲燃烧过程：?（1）初始点火由鼓风机鼓入空气同时通入燃气由点火器点燃。（1）初始点火由鼓风机鼓入空气同时通入燃气由点火器点燃。?（2）燃烧过程供给燃烧室的燃气-空气混合物由前一个周期的高温残存燃烧产物点燃燃烧（最开始用点火器点燃)，由于气体膨胀燃烧室内压力急剧上升。（2）燃烧过程供给燃烧室的燃气-空气混合物由前一个周期的高温残存燃烧产物点燃燃烧（最开始用点火器点燃)，由于气体膨胀燃烧室内压力急剧上升。?（3）排气过程由于燃烧室内压力升高，使燃气和空气阀关闭，燃烧产物从排气管（尾管)被排出。排气终了时靠排气的惯性作用，燃烧室的压力降至大气压力以下。（3）排气过程由于燃烧室内压力升高，使燃气和空气阀关闭，燃烧产物从排气管（尾管)被排出。排气终了时靠排气的惯性作用，燃烧室的压力降至大气压力以下。2015/11/9117脉冲燃烧过程：脉冲燃烧过程：?（4）吸气过程由于燃烧室内形成负压，使燃气和空气阀打开，燃气和空气被吸入燃烧室。此时鼓风机停止工作。（4）吸气过程由于燃烧室内形成负压，使燃气和空气阀打开，燃气和空气被吸入燃烧室。此时鼓风机停止工作。?（5）再点火过程燃气和空气被吸入燃烧室的同时，部分燃烧产物从排气管逆向流入燃烧室，将燃气-空气混合物点燃，开始下一个循环。再点火过程不需要点火器。（5）再点火过程燃气和空气被吸入燃烧室的同时，部分燃烧产物从排气管逆向流入燃烧室，将燃气-空气混合物点燃，开始下一个循环。再点火过程不需要点火器。2015/11/9118脉冲燃烧过程：2015/11/9119脉冲燃烧器的结构（a）逆止阀其作用是为了在燃烧室内压力高于大气压时，能阻断气流，以防止倒流；而在燃烧室内压力小于大气压时，靠内外压差吸入空气、燃气。从而造成周期性供气和燃烧，即周期性振动。（a）逆止阀其作
