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使燃气和空气分别或混合后进入燃烧区而实现稳定燃烧的装置。燃气燃烧器是民用燃气用具和燃气工业炉的基本组成部分。燃气燃烧器种类繁多。按一次空气系数(预先和燃气混合的助燃空气量与燃气完全燃烧所需的理论空气量之比)分类,有扩散式、大气式和无焰式燃烧器;按空气供给方式分类,有引射式和鼓风式燃烧器;按用气压力分类有低压(5千帕以下)、中压(5~300千帕)和高压燃烧器。
扩散式燃烧器:依靠燃气从火孔逸出后的扩散作用,实现燃气和空气的混合并稳定燃烧的燃烧器。燃气逸出火孔前不同空气预先混合,一次空气系数为0。扩散式燃烧器结构简单、使用方便、火焰稳定。但其燃烧速度较慢、火焰较长,为达到完全燃烧需要较多的过剩空气,因此燃烧温度较低。扩散式燃烧器适用于温度不高但要求温度比较均匀的工业炉和民用燃具。小型扩散式燃烧器也常用作点火器。
大气式燃烧器:预先混合部分空气的燃烧器。一次空气系数通常取0.4~0.7。燃气以一定压力自喷嘴喷出进入混合管(即引射器),借高速喷射形成的负压将周围一部分空气吸入,在混合管中混合后从燃烧器头部火孔逸出而燃烧。大气式燃烧器燃烧比较完全,使用方便,但负荷较大时结构较庞大笨重。多孔大气式燃烧器(图1)广泛用于民用燃具。
鼓风式燃烧器:由鼓风机供给燃烧所需全部空气的燃烧器。一次空气系数为 0。燃烧热强度和火焰长度取决于燃气和空气的混合情况。为了强化燃烧,采取各种措施使燃气和空气混合均匀,因此鼓风式燃烧器又有套管式、旋流叶片式、蜗壳式和平流式等多种型式。与相同热负荷的引射式燃烧器相比,鼓风式燃烧器结构较紧凑;当燃气和空气混合得较好时,火焰较短;热负荷调节范围较大;空气具有一定压力,提供了预热空气的可能性。但这种燃烧器需配有鼓风机,燃烧器本身也不能自动调节燃气和空气的混合比例。鼓风式燃烧器主要用于各种工业炉和大型锅炉。
无焰燃烧器:燃气和燃烧所需的全部空气预先混合,燃烧过程火焰很短甚至完全看不见火焰的燃烧器。一般采用引射器吸入空气,与燃气充分预混,在高温火道中瞬间完成燃烧。火道热强度很高,燃烧温度也较高。无焰燃烧器在工业加热和烘干工艺中应用很广泛。
重油燃烧器经常损坏一般有以下几个原因:
断油。当断油时,油泵一般会发出尖叫声,这时应立即停机检查油箱内是否断油。在油箱内装一断油报警装置,或者定时观察油箱油标的用油情况,尽量避免因断油而损坏油泵。
修机或者清洗油泵时,忘记打开进油和回油阀门,如果这时开机,油泵很有可能被咬死。
管道内有气化现象存在。这时油泵的泵压往往是不稳定的,当发现泵压不稳定时,应立即停机作脱水和排气处理。
油品质量差,含水量高,机械杂质多。这一点也是油泵经常容易损坏的主要原因,所以应加强过滤,定期清洗,油箱定期排污。进油时要看油品的检测报告,看看是否符合燃烧器燃烧的条件。
油泵质量差。这一点可能做燃烧器生意的人都有这样的体会,现在燃烧器上配置的油泵质量远远没有早期配置的油泵质量好。
人为因素。有的操作工在清洗油泵时,把油泵的齿轮拆下,如果装配不好的话,很容易把油泵搞坏。其实,只需将油泵内的过滤器清洗一下就可以了。如果有条件,也可用柴油燃烧片刻,也能达到清洗油泵,清洗管路,清洗喷嘴的目的。
有的小单位在检修电路时把三相电相位搞错,导致燃烧器油泵反转而损坏油泵。当然,这种现象很少发生,但并非没有。
重油燃烧器经常损坏一般有以下几个原因:
主要因素有:燃烧介质,不同的物质燃烧时候的焰面扩散速度是有所区别的,确定介质后,还有很多其他影响火焰面扩散速度的因素。
包括助燃气体种类,助燃气体自身温度,及助燃气体的喷射方向和喷射速度,按照题目提供的情况助燃气体为空气,如果空气在进入炉膛前经过预热后和不预热其燃烧后的焰面的扩散速度是完全不一样的,也决定了其火焰高度是不同的。还有个很重要的因素为孔口倾斜度,如孔口向上、水平和向下其火焰的燃烧速度也有所区别,其火焰长度也是有区别的,这点也是受到了重力的影响。
还有就是根据燃气的压力有着明显的关系,压力高燃烧的火焰长度也会很长。
要能传火还不能高,根据以上的条件我觉的你可以通过降低介质压力或流速(如为预混式也同样需要调整空气预混阀门大小),扩大燃烧器喷口处的口径,及向下调整燃烧器喷口角度来实现。另外有人也做了一些实验,终是在喷嘴的上方加了一个不锈钢网,解决了上述问题。
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在传统的工业炉设计中,燃烧器的火焰速度大约为每秒几米,当燃烧产物温度在600 °C~800 °C时,炉内对流换热与辐射换热各占50%;在燃烧产物温度为800 ℃以上时,以辐射换热为主;在燃烧产物温度达到1 400 ℃时,辐射换热是对流换热的10倍,所以大部分炉窑设计中,是以辐射换热为基础。但是在采用高速气体燃烧器后,即使在高温区,炉内被强化的对流换热在综合换热中所占的比重大大提高,具体说明如下:
采用普通燃烧器时,火焰速度低,燃烧产物在被加热物表面的流动为层流,层流的对流换热系数为h1-Nu*λ/d。
式中 努谢尔特数Nu=0.332Pr1/3*Re1/2;Pr为普朗特数;Re为雷诺数;λ为气体的导热系数;d为流道当量直径。
采用高速气体燃烧器, 火焰喷射速度高(100 m/s~300 m/s),被加热体表面流动以紊流为主,紊流附面层局部放热系数为h2=Nu*λ/d。式中Nu=Pr1/3(0.036Re0.8-836)
设加热炉内腔尺寸为6.45m×2.3m×2.9m,燃烧产物温度为1 790 ℃,被加热体温度为900 ℃。
采用普通燃烧器,燃烧产物流速为5 m/s时,燃烧产物与被加热体表面之间的对流换热比热流为q1=h1(tg-tw)=2671X4.18kJ/h*m2。
采用高速气体燃烧器,燃烧产物流速为150 m/s时,燃烧产物与被加热体表面之间的对流换热比热流为q2=h2(tg-tw)=10685X4.18kJ/h*m2。q2是q1的4倍。
国外曾就辐射加热炉和高速对流加热炉进行过比较试验,在0 ℃~1 200 ℃的加热过程中,辐射加热炉所需加热时间是高速对流加热炉的6倍,在750 ℃~1 200 ℃的加热过程中,辐射加热炉所需加热时间是高速对流加热炉的10倍。
1980年,国内引进高速气体燃烧器在井式加热炉上进行技术改造,原有的辐射加热炉从0 ℃~650 ℃升温需要24 h,而采用了高速气体燃烧器的加热炉从0 ℃~650 ℃升温只需4 h,并且燃料消耗量也由于采用了高速气体燃烧器可以节省25%~30%。在油田,用高速气体燃烧器改造成三合一加热炉,加热效率提高了1倍,而燃料消耗量节约了20%。
高速气体燃烧器的燃烧产物高速冲进加热炉内,搅动多倍的炉内气体随之掺混,可以大大提高炉内温度均匀度。国外一家工厂用高速气体燃烧器改造加热炉后,炉内温度均匀度可由±15 ℃提高到±2 ℃。国内井式加热炉采用高速气体燃烧器后,炉温均匀度达到±7 ℃。
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