燃气燃烧方法ppt课件.ppt

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1、燃气燃烧基本理论4.1燃气燃烧方法燃料燃烧所需要的全部时间通常由两部分构成，即氧化剂和燃料之间发生物理性接触所需要的时间τph和进行化学反应所需要的时间τch。τ=τph+τch一次空气系数根据燃气与空气在燃烧前的混合情况，燃气的燃烧分为:扩散式燃烧预混式燃烧（部分预混式燃烧和完全预混式燃烧）1.扩散式燃烧点燃前，燃气与空气不相接触（’＝0），燃烧所需的氧气完全依靠扩散作用从周围大气获得，燃气与空气在接触面处边混合边燃烧。流态不同，扩散的方式也不同。层流状态下，扩散燃烧依靠分子扩散作用使周围氧气进入燃烧区；紊流状态下，则主要依靠紊流扩散作用来获得燃烧所需的氧气。两种流态

2、下的火焰结构有很大的差异。层流扩散火焰结构燃料燃烧所需的全部时间通常由两部分组成，即氧化剂和燃料之间发生物理性接触所需的时间和进行化学反应所需要的时间。分子扩散进行得比较缓慢，其速度远低于燃烧的化学反应速度，因此层流扩散燃烧的速度由氧的扩散速度决定。燃烧反应只在燃料与氧气有效接触的火焰面上进行，而燃烧的化学反应进行得很快，因此火焰焰面很薄。层流扩散火焰的结构燃气从喷口流出，着火后出现一圆锥形火焰面。在焰面以内为燃气，焰面以外是静止的空气。氧气从外部扩散到焰面，燃气从内部扩散到焰面，燃烧反应在焰面上进行。而燃烧产物又不断从焰面向内、外两侧扩散。氧气浓度从静止的空气层朝着焰面

3、方向逐步降低，至火焰面降为零；燃气浓度则从射流核心朝焰面方向逐步降低，至火焰面处降为零；燃气和空气的混合比等于化学计量比的那层表面便是火焰焰面，所有的燃烧反应均在火焰面上进行；火焰面上，燃烧产物的浓度最大，然后向内、外两侧逐步降低。火焰锥顶与喷口之间的距离称为火焰长度或火焰高度。对于层流扩散火焰，其火焰高度与燃气流量成正比，而与气体的扩散系数成反比式中L—层流扩散火焰高（长）度；v—燃气流速；d—燃气出口直径；D—气体的扩散系数。燃气流量逐渐增加时，火焰中心的气流速度也逐渐加大。但氧气向焰面的扩散仍属分子扩散，扩散速度基本未变，这就使焰面的收缩点离喷口越来越远，火焰的长度

4、不断增加。这时，火焰的表面积增大，单位时间内燃烧的燃气量也就增加了。但是，当气流速度增加至某一临界值时，气体流动状态由层流过渡为紊流，火焰顶点开始跳动。若气流速度再增加，则火焰本身也开始扰动。这时，扩散过程由分子扩散转变为紊流扩散，燃气与空气的混合加剧，燃烧过程得到强化，燃烧速度加快，因此火焰的长度便相应缩短。随着气流扰动程度的加剧，火焰开始丧失稳定性，火焰发生间断，甚至完全脱离喷口。层流扩散火焰向紊流扩散火焰的过渡扩散火焰中的多相过程一般来说，燃气火焰是不发光的透明火焰。扩散火焰往往呈现出明亮的淡黄色的颜色。这不是气体燃料本身燃烧形成的，而是由于燃料气在高温缺氧的环境下

5、发生热分解而产生的固体碳的颗粒燃烧造成的。碳氢化合物进行扩散燃烧时，可能出现两个不同的燃烧区域：一个是真正的扩散火焰，它是从燃烧器出口向上伸展的一个很薄的反应层，不发光；另一个是光焰区，其中有固体碳粒的燃烧，呈现出明亮的淡黄色的光焰。碳氢化合物在分解区内发生着碳氢化合物的脱氢过程和碳原子的积聚过程。最后生成相当多的固体碳粒，象雾一般分散在气体中。在扩散火焰中的碳粒，一旦接触到氧气，便出现固体和气体之间的燃烧过程。这些碳粒燃烧时，呈现出明亮的淡黄色的光焰，这是碳氢化合物在扩散燃烧时的一个特征。如果碳粒来不及燃尽而被燃烧产物带走，就形成所谓煤烟。a点的右边与火焰内表面之间将是

6、一个只有燃气而没有氧气的高温地带。此区域内的燃气温度高于其热分解温度（更高于其着火温度），却得不到燃烧所必需的氧气而无法燃烧，只能发生热分解。2.部分预混式燃烧燃烧前预先混入部分空气（0＜’＜1），一部分预先混合好的燃气-空气混合物一出口即可燃烧，而其余的燃气则需通过与周围空气的扩散混合燃烧掉。扩散式燃烧容易产生煤烟，燃烧温度也相当低。但当预先混入一部分燃烧所需的空气后，火焰就变得清洁，燃烧得以强化，火焰温度也提高了。因此,部分预混式燃烧得到了广泛应用。部分预混层流火焰由内焰和外焰构成。一次空气中的氧与燃气在内焰进行反应，形成不发光的淡蓝色锥形火焰。一次空气量小于燃烧所

7、需的全部空气量，因此在蓝色锥体上仅仅进行一部分燃烧过程。剩余的燃气在内焰面外部，按扩散方式与空气混合而燃烧。一次空气越少，外锥就越大。如果二次空气及其他的条件都能满足要求，则在该区完成燃烧，并生成二氧化碳和水蒸气。内焰的出现是有条件的。若可燃气体混合物中燃气的浓度大于着火浓度上限，火焰不可能向中心传播，内焰就不会出现，而成为扩散式燃烧。若混合物中燃气浓度低于着火浓度下限，则该气流根本不可能燃烧。氢燃烧出现内焰的一次空气系数范围相当大，而甲烷和其他碳氢化合物燃烧出现内焰的一次空气系数范围相当窄。含有较多碳氢化合物的燃气燃烧时，外