平焰燃烧器应用于小型工业炉的实验研究

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1、平焰燃烧器应用于小型工业炉的实验研究8二繁加熟1NDUSTRIALHEATD4G2016年第45卷第5期V01.45No・52016声任“锂辱｝饪邛｝色“钎i・2加热设备8蜘弓李弓旁弓吾一｛旁一｛亭｛净剁D0I：10.39690.issn.1002—1639.2016.05.003周宇，秦朝葵，郭超（同济大学机械与能源工程学院，上海201804）摘要：针对实验室现有的小型燃气室式炉自行设计平焰燃烧器及其燃气和空气管路，搭建工业炉热性能测试的试验台架，通过不同工况下的实验测试，对燃气炉的热平衡及温度分布等性能进行了研究和分析。结果表明，燃气炉的热效率略大于20%,热

2、效率比较低的主要原因是燃气炉的烟气余热没有得到利用；炉膛内的温度不均匀性很大，其原因主要是烟气岀口位置布置的问题和燃气炉没有达到热平衡。关键词：平焰燃烧器；热效率；温度分布；热平衡中图分类号：TQ038.4文章编号：1002.1639Exper■1menta1StonaSmallIndustriadwithDiscf1ameB文献标志码：AYu,QIN(2016)05—0008・05udylFurnaceEquippeurnerZH0UChaokui,GU0ChaoUniversity,Shanghaigas(Mechanica1Abstract：Aburnerw

3、ithgasandEnergySchoo1,thediscflame201804,China)inlaboratoryisdesigned,andaandairpipingforsma11furnaceexistingasthermalperformancetestbenchforindustrialfurnaceisbuilt・Thepropertiesofthegasfurnacesuchwerethermalbaltemperaistributionexperimentaalyzedbytestrdifferentcons.Theresshowthatthe

4、homogeneiemperatureireasonlarge,theisthengementofflueasoutletlocationoverlureachievingofsn'tbeenutilizc——fameburner；thermaletempon；the工业炉作为工业加热过程屮重耍的工艺装备，是工业生产屮主耍的耗能设备，工业炉的能源消耗占全国能源消耗总量的四分之一，其中90%以上为燃料炉消耗。但是目前中国能源的整体利用效率在33%左右，比发达国家低10%,其中很大一部分因为工业炉热效率过低，能耗过高[112010年中国和世界按燃料划分的消耗量对比和能

5、源结构比见表1和表2,可以看出，在中国以煤为主的能源结构造成严重的环境污染。作为一种清洁且储运方便的矿物燃料，天然气具有很高的经济性。口“西气东输”开始，我国天然气工业已进人快速发展初期。目前我国大规模的天然气利用还处于起步阶段，技术空白多，与发达国家相比差距比较大。安全、经济性和设备国产化是当前需要解决的关键问题[31。平焰燃烧技术是20世纪60年代中期在热加工领域内出现的一种新型燃烧技术，平焰与传统的直焰燃烧亿吨石油的能源结构中，煤炭占70.45%,仍是我国的主导能了录到。表1按能源种类划分的消耗量对比修回日期：2016—05—26收稿日期：2016—05—1

6、3：作者简介：周宇(1989—)，男，在读博士研究生，主要从事天然气燃烧与应用方面研究工作.万方数据2016年第45卷第5期V01.45No・52016IIoUSTRIAI・HEAT矶G9器不同，它喷出的不是直焰而是贴着炉壁向四周均匀伸展的圆盘形薄层火焰。一般认为，平焰燃烧器属于扩散式燃烧器，即燃料和空气边混合边燃烧。平焰燃烧器在国外发展很快，其结构形式多种多样，20世纪50年代美国已把平焰燃烧器用于牛产，60年代末期国外平焰技术已比较成熟，70年代已有定型产品，并与工业炉配套出售。现在工业先进国家己把这一先进技术用于冶金、机械、耐火、建筑等部分加热炉、热处理炉，

7、隧道窑上。1974年，国内冶金部马鞍山钢铁设计院、北京钢铁设计院开始研制平焰燃烧器。接着有冶金、一机、农机、军工等部门的十多个设计院，三个高等院校，部分工厂及其他单位先后进行了平焰燃烧器试验研究。本文针对实验室现有小型燃气炉设计平焰燃烧器，实验观察到了良好的平焰效果，并测试燃气工业炉在不同工况下的运行参数，最后对实验结果进行了总结分析。设计适合该炉子的平焰燃烧器。平焰燃烧器燃用天然气，属于双旋流鼓风式扩散燃烧器。考虑炉膛侧壁方形进口的大小以及平焰燃烧器的旋流强度，选择燃气流量为15m3/h（标准1的功率为燃烧器的额定功率来设计燃烧器。图2小型燃气工业炉结构图1平焰

8、燃烧器设计