燃烧器减排技术及低氮燃烧技术介绍.备课讲稿.ppt

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1、燃烧器减排技术及低氮燃烧技术介绍.1.燃烧的基本原理燃烧一般指燃料在空气中的剧烈氧化放热反应，释放出的热量能使该反应过程自动维持。燃烧过程存在两个基本阶段，即着火阶段和着火后的稳定燃烧阶段。1.1燃料的着火从工程应用角度看，燃料的着火方式有两类：自燃和点燃。1.1.1自燃1.1.1.1自燃的定义在一定条件下，燃料和空气的混合物通过缓慢的氧化放热反应，不断的积累热量和活性粒子，随着混合物温度的升高，在没有明火接近的条件下，自动着火燃烧。如煤堆、积粉和空预器上黏附的油垢等均可能产生自燃现象。1.1.1.2自燃的条件自燃的条件是燃料和空气的反应放热速度高于散热速度，致使热

2、量不断积累，燃料温度不断升高，燃料最终自燃。1.1.1.3自燃温度自燃温度（或称自燃点）不是一个常数，它不仅和燃料本身的特性有关，还和散热条件等有关，散热条件越差，自燃温度越低。而且往往更有实际意义的不是自燃温度，而是能引起自燃时的介质温度，介质温度越高，自燃所需的时间越短。自燃温度较低的燃料并不一定就更容易被点燃。如氢气的自燃温度比褐煤的高，但却比褐煤更容易被点燃。1.1.2点燃1.1.2.1点燃的定义利用外部能源去接触可燃混合物，使其在靠近外部能源传入的部分先行发生剧烈的氧化反应而着火，然后火焰传播到整个混合物中去。1.1.2.2火焰的传播火焰的传播分为层流火焰

3、传播和湍流火焰传播两种。若可燃混合物气流处于静止或层流状态时，其火焰的传播称为层流火焰传播；若可燃混合物气流处于湍流状态时，其火焰的传播称为湍流火焰传播。工程中的火焰传播基本上都是湍流火焰传播。层流火焰传播速度主要受温度、压力、燃料浓度及燃料性质影响。试验表明，火焰传播速度随温度的增大而增大，随压力的增大而减小（对大多数气体燃料而言），反应能力越强的燃料其火焰传播速度也越快。在温度、压力一定的条件下，某一燃料的火焰传播速度存在一极大值，该极大值一般处于过量空气系数略小于1的情况下，因为此时的燃烧温度达到最大值。此外试验证明，可燃混合物气流只有在一定的浓度范围内，火焰

4、才能传播。当混合物气流中燃料的浓度高于某一最高浓度或低于某一最低浓度时，燃烧只能局限在点火火源附近，火焰不能传播。该浓度范围又叫做着火浓度范围，有时也叫做爆炸浓度范围。爆炸浓度该范围存在的原因是，当气流燃料浓度太低时，混合物反应析出的热量太低，不足以将邻近的混合物加热到着火温度，所以火焰不能传播；而当气流燃料浓度过高时，氧量不足，混合物不能充分燃烧，同样不能析出足够的热量所以火焰也不能传播。温度、压力和惰性气体含量都可以影响着火浓度范围。湍流火焰传播机理与层流火焰有很大不同。湍流火焰传播速度远大于层流火焰传播速度。对于煤粉气流，湍流火焰的传播速度可超过200cm/s

5、，而层流火焰传播速度不超过100cm/s。由于可燃混合物自喷口喷出后马上扩散，风速逐渐下降，当与火焰传播速度相等时而稳定着火。一般希望煤粉气流的着火点离喷口出口的距离为0.3～0.5m。1.2燃料的稳定燃烧可燃混合物喷入炉内，利用点火设备将它点燃，火焰很快传播到整个气流中，当点火设备撤出后，再进入炉内的可燃混合物应能继续着火燃烧，也就是保持火焰的稳定而不熄灭。此外着火点的（远近）位置也必须合适。1.2.1一般火焰的稳定可燃混合物气流从喷口喷出后，速度是不均匀的，在喷口中心速度较高，四周速度很低，此外离喷口越远，速度也越低。另一方面火焰传播速度也不均匀。这样可能在气流

6、外周某一圈位置上，气流速度等于火焰传播速度，使火焰保持稳定，这一圈称为引燃区。从引燃区附近流过的气体，虽然流速超过火焰传播速度，也可以被引燃区的火焰点燃。由于喷口中心速度最高，因此整个火焰锋面呈圆锥形。气流在火焰锋面处的法向速度等于火焰传播速度，切向速度使该处火焰点燃靠近中心一些的相邻气流，这样使整个火焰保持稳定。如果气流速度再增加，虽然在离开喷口更远处气流速度也将降低，但这里可燃气体混合物的浓度太低，火焰可能已不能传播，将没有引燃区存在，火焰不能保持稳定，这种情况称为脱火。如果气流速度太低，火焰将传播到喷口内，这种情况称为回火。1.2.2锅炉内火焰的稳定燃烧器出口

7、气流速度一般都较高，已超过脱火极限，火焰不能自身保持稳定。从燃烧器喷出的可燃混合物必须不断从其他方面获得热量，才能被加热到着火温度以上，不断着火，保持燃烧稳定。着火所需热量主要来自于回流的高温烟气。对于直流式燃烧器，气流喷出燃烧器后不断吸卷周围的高温烟气，高温烟气将其加热，使之着火。这种从四周吸卷高温烟气的回流方式叫外回流。对于旋流式燃烧器，旋转的气流离开燃烧器喷口后在离心力的作用下向四周扩散，在中心形成负压区，使高温烟气回流，并提供热量点燃可燃混合物。这种烟气回流方式叫内回流。1.2.3影响火焰稳定性的因素影响火焰稳定性的因素主要包括回流区的大小、可燃混合物的