无焰燃烧技术

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1、无焰燃烧技术可燃气体在点火后，其燃烧反应首先是在局部地区开始，然后通过燃烧反应区所放出的热量把邻近的未燃气体加热，使其达到着火温度而燃烧起来。这种通过热量的传递而使燃烧反应区逐渐向前推移的现象叫做“火焰的传播”。根据混合气的流动状态，把火焰传播分为层流火焰传播和湍流火焰传播。层流火焰传播理论比较成熟，而且是湍流火焰传播理论的基础。在火焰传播的过程中，需将新鲜混合气与燃烧产物分开。向混合气移动的燃烧区称为火焰前锋（火焰阵面或燃烧波），燃烧反应几乎集中在火焰前锋内进行，简称火焰。火焰前锋扫过混合气后，混合气经过

2、剧烈的化学反应变成燃烧产物（简称燃气）。火焰前锋相对于混合气的运动速度越快，则整个容器内混合气燃完的时间越短。故可用火焰前锋在其表面的法线方向相对于新鲜均匀的层流混合气的移动速度，来表示火焰传播现象中燃烧速度的快慢，这个速度便定义为层流火焰传播的正交速度（简称火焰传播速度）。在一个水平放置的玻璃管中充入已经混合均匀的可燃气体。在管子的一端装有点火器，另一端和大气相通以保持恒压。在点火以后，当点火源附近的一层气体达到着火温度时，便开始激烈的化学反应，即开始着火，形成一层平面火焰，称为火焰前沿（呈燃烧的前沿）。

3、火焰前沿的温度很高，它的热量传给相邻的一层可燃混合物，使其温度不断提高，以至达到着火温度，使相邻的一层可燃混合物也开始着火燃烧。原来火焰前沿的位置上已是燃烧终了的燃烧产物，新着火的一层可燃混合物又变成了火焰前沿，它又将热量向前传去。这样，可燃混合物一层一层地被加热、着火燃烧，可以看到火焰前沿连续地向前移动。用外部热源点火以后，一旦形成火焰前沿，燃烧便能连续地进行下去。这种由于热量传递而使火焰前沿移动的燃烧过程叫做火焰正常传播或正常燃烧。火焰传播速度“表示可燃混合物燃烧的快慢。火焰传播速度大，就是说可燃混合物

4、燃烧较快；火焰传播速度小，就是说可燃混合物燃烧较慢。所以，火焰传播速度是各种煤气的又一个特性指标。泽尔道维奇导出层流火焰传播速度的计算公式，具体参阅其他资料。实验证明，在太贫或太富的混合物中，火焰均不能传播。具有极限成分富油或贫油的混合气中，火焰可能传播的最小速度约等于；超过极限成分的富油或贫油的混合气中，火焰就不能传播。火焰能以最小速度传播的极限成分称为火焰传播界限。相当于富油混合气的浓度界限叫做上界限；相当于贫油混合气的浓度界限叫做下界限。火焰传播浓度界限实际上就是着火浓度极限。有很多因素影响火焰传播界

5、限。火焰传播界限有时可用经验近似估算法来确定，传播界限上限一般约是化学当量计算浓度的3倍，下限大约是它的50%。如果上述实验管内的可燃混合物不是静止的，而是流动的，其流动的速度为若火焰传播速度的方向是相反的，这时，可能有三种情况：1)两者速度相等，但方向相反，这时火焰前沿的位置是稳定的；2)火焰前沿就会向管内移动，在烧嘴中发生这种现象便称为“回火”；3)火焰前沿就会向管口移动而最终脱离开管口，这种现象称为“脱火”。实际上，煤气烧嘴形成的火焰都近似于锥形，即形成锥形的火焰前沿。此时，在火焰前沿表面的法线方向上

6、，气流的分速度也必须和这个方向上的火焰传播速度u相平衡。只有这样，才能保证稳定的火焰，否则将发生回火或脱火现象。回火或脱火都容易烧坏设备，甚至造成爆炸事故。另外，即使燃烧器出口断面上可燃混合物的平均速度大于火焰传播速度，但由于烧嘴的加工精度不够、烧嘴中有污物沉积等也会造成速度的不均匀，使有些部位的速度小于火焰传播速度，这时也会引起回火。所以，在生产过程中应经常清理烧嘴。所谓无焰燃烧法，指的是煤气和空气在进入炉膛（或燃烧室）之前预先进行了充分的混合，这时燃烧速度极快，整个燃烧过程在烧嘴砖内就可以结束，火焰很短

7、，甚至看不到火焰，这种“预混式”的燃烧通称为“无焰燃烧”。因为它的着火和正常燃烧是传热和化学反应现象，主要取决于化学动力学方面的因素，故无焰燃烧的原理属于“动力燃烧”。煤气与空气在烧嘴内部已完全混合好，进入炉膛后可立即进行燃烧，产生的火焰辐射能力小，而且清彻透明，看似无焰。(1)无焰燃烧的特点。无焰燃烧的反应速度快，火焰中的游离炭粒比较少，火焰清彻透明、黑度小、辐射能力弱，火焰长度短，且不容易控制。高温区集中在烧嘴附近，要求煤气的压力较高，对于燃烧不同煤气的喷射式烧嘴，所需煤气的压力大约在500~3000P

8、a范围内。无焰燃烧时，空气、煤气的预热温度受到限制，原则上不能高于混合气体的着火温度，一般空气最高预热至550℃，煤气最高预热至℃，由于无焰燃烧速度快，而且燃烧空间的热强度(指lm3燃烧空间在炉内由于燃料的燃烧散发出的热量）高，比有焰燃烧时大100~1000倍之多，所以用较小的空气系数就能达到完全燃烧，且理论燃烧温度较高。为了防止回火和爆炸，每个烧嘴的燃烧能力不宜过大。无焰燃烧可省掉一套鼓风机等送风设备，对于使用