山明

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技术资料

燃烧器的应用范围:凡是以液体和气体燃料为能源,直接利用其热能的场合都可适用。如各类锅炉、加热炉、烘烤炉、喷涂炉、直燃式空调机等等。

燃烧器的基本要求:运行安全、节约能源、保护环境。

燃烧过程的三要素为:燃料、氧化剂和点火源。这里指的工业燃烧为迅速氧化碳氢燃料而产生大量能源用于工业加热的过程。通常大气空气作为燃料的氧化剂(O2约占21%的体积),有些应用场合氧化剂含量少于21% O2(如烟气再循环的燃气涡轮机)或超过21% O2(如富氧燃烧)。

工业燃烧过程涉及的六个部分:1.燃烧器,2.负荷(物料、水等),3.炉子(锅炉、烘干机等),4.余热回收装置(空气预热器等),5.控制系统(燃烧和负荷控制),6.大气污染防治系统(除尘等)

燃烧器分类 :1、完全预混式燃烧器 ,2、扩散式燃烧器 ,3、部分预混式燃烧器

燃气的分类 :燃气可分为天然气 、人工燃气 、液化石油气以及沼气等四类。
 以华白数和燃烧势分:(国标《城市燃气的分类》)

 人工燃气:5R、6R、7R;天然气:4T、6T、10T、12T;液化石油气:19Y、22Y、20Y

天然气
     全世界约25%的能源是天然气。天然气一般可分为四种:从气井开采出来的气田气或称纯天然气;伴随石油一起开采出来的石油气,也称石油伴生气;含石油轻质馏分的凝析气田气;从井下煤层抽出的煤矿矿井气。甲烷含量一般不少于90%,发热值为34300~36000kJ/Nm3。相对密度0.55,碳氢比最小,无硫,产生的温室气体最少。是人类最终使用氢燃料的过渡。

人工燃气
     生产过程中有污染、本身有毒性,相对密度0.45。人工燃气的主要成份为H2-50~60%,CO-15~20%,CH4-10~15%,其余为惰性气体(N2、CO2等)。固体燃料干馏煤气,热值一般在16700 kJ/Nm3左右。每吨煤可产煤气300~400 Nm3。固体燃料气化煤气,发热值在15100 kJ/Nm3左右。
 
    油制气可分为重油和轻油制气两种。重油制气可分为蓄热热裂解气和蓄热催化裂解气两种。蓄热热裂解气的发热值约为41900 kJ/Nm3。每吨重油的产气量为500~550m3。而蓄热催化裂解气,发热值在17600~20900 kJ/Nm3左右。每吨重油的产气量约为1200~1300Nm3。高炉煤气发热值约为3500 kJ/Nm3。

液化石油气 (LPG)
     液化石油气的主要成分是丙烷(C3H8)、丙烯(C3H6)、丁烷(C4H10)和丁烯(C4H8),习惯上又称C3、C4,即只用烃的碳原子(C)数表示。这些碳氢化合物在常温、常压下呈气态,当压力升高或温度降低时,很容易转变为液态。从气态转变为液态,其体积约缩小250倍。气态液化石油气的发热值约为92100~121400 kJ/Nm3。液态液化石油气的发热值约为45200~46100kJ/kg。

沼气
     沼气是一种混合气体,其中含有60%~70%的甲烷、30%~35%的二氧化碳,还含有少量的一氧化碳、氢、氨、硫化氢、氧和氮等。沼气作为优质气体燃料,除可用于煮饭、点灯外,还可广泛用于发电、孵鸡、育蚕、烘干、粮果贮藏、二氧化碳施肥等生产领域。相对密度1.9,优点是储运方便。

燃气性质与燃烧器的形式
     燃气的性质决定了燃烧器的形式,对燃烧器来讲,主要影响因素为燃气的燃烧速度(学名为火焰传播速度)。

    燃烧速度首先是由燃气的性质决定的,对纯气体来讲,氢气燃烧速度最快,而甲烷燃烧速度最慢。因此,燃烧速度:人工燃气〉液化石油气〉天然气〉沼气。燃烧速度与燃气与空气的混合浓度有关,呈倒U型的关系,接近化学计量比时最快,全预混燃烧器容易回火就是因为燃烧之前,燃气和空气已经以接近化学计量比的浓度混合好了。燃烧速度还与初始温度有关,温度越高速度越快,因此用预热空气的燃烧器容易回火。

    沼气因燃气中有大量的惰性气体CO2,因此燃烧速度最慢,其点火、燃烧都比较困难,需要采取一些特殊的措施才能进行理想的燃烧。燃烧速度较快的燃气容易脱火,例如天然气燃烧器主要的技术问题是如何防止脱火。而燃烧速度较快的燃气,着重解决防止回火烧坏燃烧器头部的问题。

最早的燃烧器
     早期,很少有设备能被认为是燃烧器。工业炉只是简单配备几个空气与燃气开口(见图),燃气和空气两股气流在炉子内部进行适当混合。尽管这种方法很简单并且存在明显的安全隐患,但是它能工作的很好,特别是在高温熔炉中。事实上,这种概念直到现在仍出现在一些蓄热式玻璃熔炉和开炉炼钢炉中。

引射式燃烧器:具有自动调节燃气空气比例的能力。

 风机混合式燃烧器:风机混合器是把燃气输送到风机入口处,让燃气与空气混合后送到燃烧器。风机混合器偶尔仍在使用,有回火的危险。所谓回火就是火焰砰地回到预混燃烧器喷嘴逆流而上最终在燃气与空气混合的地方停止。回火发生地很快,是一种爆炸,在风机内部爆炸不是什么好事情。当然,在混合管上安装阻火器可以防止回火的发生,但是由于增加了成本,所以要研究能避免所有问题出现的方法。

常用物理量的概念和单位—温度
     温度是物体冷热程度的度量,单位有摄氏、K氏(绝对温度)和华氏温度等不同的表示方式。中国习惯用摄氏温度温度和绝对温度,美国喜欢用华氏温度。华氏温度:F=9/5C+32,绝对温度:K=C+273。摄氏和华氏温度通常用小写t表示,绝对温度用大写T表示。

压力
     压力是液体或气体内部分子运动对周围壁面单位面积上的作用力,是物理学中压强在工程上的简称。

    表示液体和蒸汽的压力,常用较大的计量单位:兆帕(MPa)、巴(bar)、公斤/厘米2(kg/cm2)、大气压等。表示气体的压力,常用较小的计量单位:千帕(kPa)、毫巴(mbar)、毫米水柱(mmH2O或mmwg)或 公斤/米2(kg/m2)等。

   1MPa=1000kPa=1000000Pa, 1bar=1000mbar,1kg/cm2=10000kg/m2。kg/cm2也叫大气压,kg/m2也叫mmH2O。1MPa=10.2kg/cm2, 1bar=1.02kg/cm2, 1mbar=10.2 mmH2O。 1kPa=100mmH2O。

   英美等国常用作PSI压力单位,1PSI =0.0703 kg/cm2。

压力的叫法
     通常,我们都处在大气压的环境中,压力表所测得的压力只是高出大气压的部分,叫表计压力或表压;从0算起的压力叫绝对大气压。显然,绝对大气压=表大气压+1低于大气压的环境称为负压或真空,负压越大或真空度越大,表示比大气压低得越多,也就是绝对压力越低。任何液体和气体的流动,总是从较高压力处流向较低压力处。在液体和气体流动的流程中,任意取两个点,测量它们的压力,流程上游点的压力减下流点的压力叫流动压差,也称压降或流动阻力。

热量和功率
    热量是物质分子运动表现出的一种能量,热量的单位就是能量单位:千焦尔(kJ),千卡或大卡(kcal),千瓦时(kwh)等。

    功率是机器单位时间产出的能量,功率单位是单位时间的能量:千焦尔/小时(kJ/h),千卡/小时(kcal/h),千瓦(kw)等。

   1kJ = 0.239kcal, 1kwh = 860kcal, 1kw = 860kcal/h。

    英美国家喜欢用Btu(英热单位)。1英热单位(Btu)=1055.06焦耳(J)= 0.25216 kcal

热值(发热量)
     燃料的热值是指每公斤液体燃料或每标准立方米气体燃料完全燃烧产生的热量。燃料热值分为高热值和低热值,高热值包含了燃烧生成烟气中的水蒸汽凝结为水所放出的热量,低热值则不包含这部份热量。在热工计算中,除特殊注明外,都是用低热值。

    液体燃料热值单位是kJ/kg或kcal/kg或kwh/kg。

   气体燃料热值单位是kJ/Nm3或kcal/Nm3或kwh/Nm3。

燃烧器的功率
     燃烧器的功率(或出力)是指燃烧器每小时燃烧的燃料所具有的热量,也就是: 燃烧器的功率 = 每小时燃料消耗量燃料热值。燃烧器功率一般用kw、kcal/h表示,也可以用每小时燃料消耗量kg/h或Nm3/h表示。如果用每小时燃料消耗量表示燃烧器功率,一定要注明所述燃料的热值。例如:轻油燃烧器功率100kg/h, 轻油的热值为10200kcal/kg,表明该燃烧器功率为1,000,000kcal/h;某重油燃烧器功率100kg/h,重油的热值为9600kcal/kg,表明该重油燃烧器功率为96万kcal/h。

锅炉的功率
     锅炉的功率(或出力)也就是锅炉每小时产生的热量。热水锅炉功率用MW(1MW=1000kW)或万大卡/小时(万kcal/h)表示。

    蒸汽锅炉的功率又称蒸发量,就是每小时把水变成蒸汽的量:吨/小时(T/h)或公斤/小时(kg/h)。当然也可以用MW或kW表示。
     在我国,蒸发量与功率的对应关系是:1T/h=1000kg/h=0.7MW=700kW=60万cal/h=600Mcal/h。

     功率的单位还有马力(Hp)和锅炉马力(BHp)。
 1Hp = 0.745kw, 1BHp = 9.81kw。


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