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燃气烧嘴生产厂家阐述:气体燃料燃烧原理

添加时间:2017/9/5 14:58:04 浏览次数:385

      由于气体燃料与氧化剂混合的过程不同,燃烧过程表现出不同的特性。对于均相预混可燃混合物而言,燃烧可以通过自燃、爆炸、火焰传播的形式进行,火焰传播的形式涉及传播速度和回火等安全性问题,还涉及熄火和保持燃烧稳定性的原理和方法等问题。对于扩散燃烧的形式,也同样存在这些问题。

    1.均相预混可燃气体的点燃。
低于自然临界温度的气体混合物不会自动起燃。工程上一般采用强迫着火的方式将其点燃,就是外界用新澳门棋牌下载-新澳门棋牌手机版下载生产的烧嘴控制器一类具有更高能量水平的热源接触混合物,使之局部起燃,然后再通过火焰传播的方式发展到整个容积空间中去。工程上的点燃可分为外界点火源和由于流动所形成的内部自身回流区火源两类,常见的火柴、火炬、电火花、炽热高温平面和高温燃气回流区等都是用于不同场合的点火方式。下面以炽热高温平面和高温燃气回流区为例说明点燃条件。

(1)炽热高温平面点火。

       配有无焰燃烧器的锅炉中采用的灼热耐火砖隔墙就是炽热高温平面点火方式的一个实例。当温度为T?、过量空气系数为α的均相预混可燃气体以速度u?流经一个壁面温度为Tw,远离壁面者则保持其原有的温度水平T?。由于传热作用,近壁区气体层温度在流动过程中不断升高,以致接近Tw,而且这个区域的厚度也在不断增加。温度升高加速了可燃气体的化学反应,并释放出热量,反过来进一步强化了自身的传热过程。与此同时,近壁区的可燃气体还会不断远离壁面的低温区散热。只要高温平面的壁温足够高,使壁温附近的反应放热和热量积聚超过散热过程,可燃气体的温度将继续升高,在流经一定距离后,就会最终达到点燃的临界温度TF而发生着火.

   (2)高温燃气回流点火。

       高温燃气回流点火方式是常用的稳定火焰方法,例如,利用流道截面积的突扩而在外围形成的涡流区,或是气流旋转进入燃烧空间,在轴线附近的中心区形成的回流区,以及利用气流中的钝体在下游形成的回流区等。回流区中的气流方向和主流方向相反,在燃烧过程中,可以将火焰外缘的高恩燃烧产物卷吸回来,与迎面而来的新鲜可燃气流混合并使之迅速升温,特别是在回流区外缘处的气流升温尤为显著。加上化学反应放热加剧以及其他条件适合,可燃气流就会在达到某一位置被点燃,从而形成火焰面。

    2.火焰传播
      低于自燃临界温度的均相预混可燃气体被外加能量点燃后,就会从局部起燃点开始燃烧并逐渐扩展,导致整个体积范围内的可燃气体燃烧殆尽,这就是火焰传播现象。在以燃尽的产物和未燃的新鲜混气之间,可以观察到一个朝着新鲜混气方向移动的火焰封面进行传播速度表征了燃烧过程进展的快慢。火焰传播形式有两种,分别为层燃和湍流火焰传播,层流火焰传播速度一般为20~100cm/s,而湍流火焰传播速度较快,一般为200cm/s以上,对锅炉来说,如果炉膛内出现异常爆炸性燃烧,则火焰传播速度可达到1000~3000m/s。

    3.预混可燃气体的火焰稳定
       火焰稳定涉及燃烧安全不问题,常见的熄火、回火等都属于火焰传播过程中的不稳定问题。在实际工业应用中,在一定的工况条件下或变工况范围内,要求火焰位置稳定并保证不发生熄火。火焰传播和燃烧必须在适当的气流速度范围内进行,流速过高火焰将会被吹熄,流速过低则可能导致回火。要在高速气流中形成稳定放热火焰封面必须同事满足如下几个条件:
(1)预混可燃气体必须在适当的气流速度范围内进行,流速过高火焰将会被吹熄,流速过低或过高,否则它燃烧释放的热量不足以补充散热损失和维持燃烧区内的温度水平,火焰温度就会下降,化学反应速度也会降低,而使火焰传播过程中不断而发生熄火。
(2)火焰前锋处的散热条件,主要提现在燃烧容器的表面积与空间体积的比值。当火焰在管道或狭小空间内传播时,管径或该空间尺度减小将增大燃烧区的对外散热率,从而消弱火焰传播的可能性。控制燃烧设备的结构和操作条件,确保不发生回火,是气体燃烧的基本安全要求。
(3)在火焰根部存在一个位置稳定的火焰波面,流经的气流速度u0的绝对值,但方向彼此相反,这意味这火焰波面的法线方向必然与来流方向平行。稳定的火焰波面是至关重要的,没有这样的波面就没有一个稳定的热源向它迎面而来的来流以及邻近的可燃气体提供热量,已燃的火焰锋面就会向下游移动,而不能形成稳定的火焰前锋,火焰最终必将吹熄。
    4.气体燃料的扩散燃烧
      气体燃料的氧化剂分别供给到燃烧空间边混合边燃烧,扩散、混合过程需要消耗一定的时间。如果扩散时间相对燃烧反应而言长很多,就意味着扩散、混合过程进展缓慢,是整个燃烧过程的控制因素,这种燃烧称为扩散燃烧。此时,决定混合过程速度的主要是气体的物性参数、速度分布、压力分布等气动因素。相反,如果燃料和氧化剂的混合进展非常迅速,燃烧速率受化学反应速率控制,可燃混合物的性质、成分、反应温度、压力等许多反应动力学因素成为主要影响因素。这种燃烧现象成为动力燃烧。

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