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山明

EN

技術資料

燃燒器的應用范圍:凡是以液體和氣體燃料為能源,直接利用其熱能的場合都可適用。如各類鍋爐、加熱爐、烘烤爐、噴涂爐、直燃式空調機等等。

燃燒器的基本要求:運行安全、節約能源、保護環境。

燃燒過程的三要素為:燃料、氧化劑和點火源。這里指的工業燃燒為迅速氧化碳氫燃料而產生大量能源用于工業加熱的過程。通常大氣空氣作為燃料的氧化劑(O2約占21%的體積),有些應用場合氧化劑含量少于21% O2(如煙氣再循環的燃氣渦輪機)或超過21% O2(如富氧燃燒)。

工業燃燒過程涉及的六個部分:1.燃燒器,2.負荷(物料、水等),3.爐子(鍋爐、烘干機等),4.余熱回收裝置(空氣預熱器等),5.控制系統(燃燒和負荷控制),6.大氣污染防治系統(除塵等)

燃燒器分類 :1、完全預混式燃燒器 ,2、擴散式燃燒器 ,3、部分預混式燃燒器

燃氣的分類 :燃氣可分為天然氣 、人工燃氣 、液化石油氣以及沼氣等四類。
 以華白數和燃燒勢分:(國標《城市燃氣的分類》)

 人工燃氣:5R、6R、7R;天然氣:4T、6T、10T、12T;液化石油氣:19Y、22Y、20Y

天然氣
     全世界約25%的能源是天然氣。天然氣一般可分為四種:從氣井開采出來的氣田氣或稱純天然氣;伴隨石油一起開采出來的石油氣,也稱石油伴生氣;含石油輕質餾分的凝析氣田氣;從井下煤層抽出的煤礦礦井氣。甲烷含量一般不少于90%,發熱值為34300~36000kJ/Nm3。相對密度0.55,碳氫比最小,無硫,產生的溫室氣體最少。是人類最終使用氫燃料的過渡。

人工燃氣
     生產過程中有污染、本身有毒性,相對密度0.45。人工燃氣的主要成份為H2-50~60%,CO-15~20%,CH4-10~15%,其余為惰性氣體(N2、CO2等)。固體燃料干餾煤氣,熱值一般在16700 kJ/Nm3左右。每噸煤可產煤氣300~400 Nm3。固體燃料氣化煤氣,發熱值在15100 kJ/Nm3左右。
 
    油制氣可分為重油和輕油制氣兩種。重油制氣可分為蓄熱熱裂解氣和蓄熱催化裂解氣兩種。蓄熱熱裂解氣的發熱值約為41900 kJ/Nm3。每噸重油的產氣量為500~550m3。而蓄熱催化裂解氣,發熱值在17600~20900 kJ/Nm3左右。每噸重油的產氣量約為1200~1300Nm3。高爐煤氣發熱值約為3500 kJ/Nm3。

液化石油氣 (LPG)
     液化石油氣的主要成分是丙烷(C3H8)、丙烯(C3H6)、丁烷(C4H10)和丁烯(C4H8),習慣上又稱C3、C4,即只用烴的碳原子(C)數表示。這些碳氫化合物在常溫、常壓下呈氣態,當壓力升高或溫度降低時,很容易轉變為液態。從氣態轉變為液態,其體積約縮小250倍。氣態液化石油氣的發熱值約為92100~121400 kJ/Nm3。液態液化石油氣的發熱值約為45200~46100kJ/kg。

沼氣
     沼氣是一種混合氣體,其中含有60%~70%的甲烷、30%~35%的二氧化碳,還含有少量的一氧化碳、氫、氨、硫化氫、氧和氮等。沼氣作為優質氣體燃料,除可用于煮飯、點燈外,還可廣泛用于發電、孵雞、育蠶、烘干、糧果貯藏、二氧化碳施肥等生產領域。相對密度1.9,優點是儲運方便。

燃氣性質與燃燒器的形式
     燃氣的性質決定了燃燒器的形式,對燃燒器來講,主要影響因素為燃氣的燃燒速度(學名為火焰傳播速度)。

    燃燒速度首先是由燃氣的性質決定的,對純氣體來講,氫氣燃燒速度最快,而甲烷燃燒速度最慢。因此,燃燒速度:人工燃氣〉液化石油氣〉天然氣〉沼氣。燃燒速度與燃氣與空氣的混合濃度有關,呈倒U型的關系,接近化學計量比時最快,全預混燃燒器容易回火就是因為燃燒之前,燃氣和空氣已經以接近化學計量比的濃度混合好了。燃燒速度還與初始溫度有關,溫度越高速度越快,因此用預熱空氣的燃燒器容易回火。

    沼氣因燃氣中有大量的惰性氣體CO2,因此燃燒速度最慢,其點火、燃燒都比較困難,需要采取一些特殊的措施才能進行理想的燃燒。燃燒速度較快的燃氣容易脫火,例如天然氣燃燒器主要的技術問題是如何防止脫火。而燃燒速度較快的燃氣,著重解決防止回火燒壞燃燒器頭部的問題。

最早的燃燒器
     早期,很少有設備能被認為是燃燒器。工業爐只是簡單配備幾個空氣與燃氣開口(見圖),燃氣和空氣兩股氣流在爐子內部進行適當混合。盡管這種方法很簡單并且存在明顯的安全隱患,但是它能工作的很好,特別是在高溫熔爐中。事實上,這種概念直到現在仍出現在一些蓄熱式玻璃熔爐和開爐煉鋼爐中。

引射式燃燒器:具有自動調節燃氣空氣比例的能力。

 風機混合式燃燒器:風機混合器是把燃氣輸送到風機入口處,讓燃氣與空氣混合后送到燃燒器。風機混合器偶爾仍在使用,有回火的危險。所謂回火就是火焰砰地回到預混燃燒器噴嘴逆流而上最終在燃氣與空氣混合的地方停止?;鼗鸢l生地很快,是一種爆炸,在風機內部爆炸不是什么好事情。當然,在混合管上安裝阻火器可以防止回火的發生,但是由于增加了成本,所以要研究能避免所有問題出現的方法。

常用物理量的概念和單位—溫度
     溫度是物體冷熱程度的度量,單位有攝氏、K氏(絕對溫度)和華氏溫度等不同的表示方式。中國習慣用攝氏溫度溫度和絕對溫度,美國喜歡用華氏溫度。華氏溫度:F=9/5C+32,絕對溫度:K=C+273。攝氏和華氏溫度通常用小寫t表示,絕對溫度用大寫T表示。

壓力
     壓力是液體或氣體內部分子運動對周圍壁面單位面積上的作用力,是物理學中壓強在工程上的簡稱。

    表示液體和蒸汽的壓力,常用較大的計量單位:兆帕(MPa)、巴(bar)、公斤/厘米2(kg/cm2)、大氣壓等。表示氣體的壓力,常用較小的計量單位:千帕(kPa)、毫巴(mbar)、毫米水柱(mmH2O或mmwg)或 公斤/米2(kg/m2)等。

   1MPa=1000kPa=1000000Pa, 1bar=1000mbar,1kg/cm2=10000kg/m2。kg/cm2也叫大氣壓,kg/m2也叫mmH2O。1MPa=10.2kg/cm2, 1bar=1.02kg/cm2, 1mbar=10.2 mmH2O。 1kPa=100mmH2O。

   英美等國常用作PSI壓力單位,1PSI =0.0703 kg/cm2。

壓力的叫法
     通常,我們都處在大氣壓的環境中,壓力表所測得的壓力只是高出大氣壓的部分,叫表計壓力或表壓;從0算起的壓力叫絕對大氣壓。顯然,絕對大氣壓=表大氣壓+1低于大氣壓的環境稱為負壓或真空,負壓越大或真空度越大,表示比大氣壓低得越多,也就是絕對壓力越低。任何液體和氣體的流動,總是從較高壓力處流向較低壓力處。在液體和氣體流動的流程中,任意取兩個點,測量它們的壓力,流程上游點的壓力減下流點的壓力叫流動壓差,也稱壓降或流動阻力。

熱量和功率
    熱量是物質分子運動表現出的一種能量,熱量的單位就是能量單位:千焦爾(kJ),千卡或大卡(kcal),千瓦時(kwh)等。

    功率是機器單位時間產出的能量,功率單位是單位時間的能量:千焦爾/小時(kJ/h),千卡/小時(kcal/h),千瓦(kw)等。

   1kJ = 0.239kcal, 1kwh = 860kcal, 1kw = 860kcal/h。

    英美國家喜歡用Btu(英熱單位)。1英熱單位(Btu)=1055.06焦耳(J)= 0.25216 kcal

熱值(發熱量)
     燃料的熱值是指每公斤液體燃料或每標準立方米氣體燃料完全燃燒產生的熱量。燃料熱值分為高熱值和低熱值,高熱值包含了燃燒生成煙氣中的水蒸汽凝結為水所放出的熱量,低熱值則不包含這部份熱量。在熱工計算中,除特殊注明外,都是用低熱值。

    液體燃料熱值單位是kJ/kg或kcal/kg或kwh/kg。

   氣體燃料熱值單位是kJ/Nm3或kcal/Nm3或kwh/Nm3。

燃燒器的功率
     燃燒器的功率(或出力)是指燃燒器每小時燃燒的燃料所具有的熱量,也就是: 燃燒器的功率 = 每小時燃料消耗量燃料熱值。燃燒器功率一般用kw、kcal/h表示,也可以用每小時燃料消耗量kg/h或Nm3/h表示。如果用每小時燃料消耗量表示燃燒器功率,一定要注明所述燃料的熱值。例如:輕油燃燒器功率100kg/h, 輕油的熱值為10200kcal/kg,表明該燃燒器功率為1,000,000kcal/h;某重油燃燒器功率100kg/h,重油的熱值為9600kcal/kg,表明該重油燃燒器功率為96萬kcal/h。

鍋爐的功率
     鍋爐的功率(或出力)也就是鍋爐每小時產生的熱量。熱水鍋爐功率用MW(1MW=1000kW)或萬大卡/小時(萬kcal/h)表示。

    蒸汽鍋爐的功率又稱蒸發量,就是每小時把水變成蒸汽的量:噸/小時(T/h)或公斤/小時(kg/h)。當然也可以用MW或kW表示。
     在我國,蒸發量與功率的對應關系是:1T/h=1000kg/h=0.7MW=700kW=60萬cal/h=600Mcal/h。

     功率的單位還有馬力(Hp)和鍋爐馬力(BHp)。
 1Hp = 0.745kw, 1BHp = 9.81kw。


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