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氢气烧嘴也可以叫燃烧器,但不同于小型锅炉上用的一体化燃烧器,因为都属于燃烧器,所以二者的概念很容易在生产实践中被混淆。两者的区别在于:后者属于一体机,一般也叫燃烧机,包含助燃风机、燃料加压输送管件和点火监测控制器集成为一体,适用于小型锅炉及少量喷燃点的小型燃料加热炉。前者可包含点火电极和火焰监测探头,但单一氢气烧嘴一般不含助燃风机、燃料加压及输送管件和点火监测控制器,需要根据不同加热炉的具体结构及加热工艺要求布置氢气烧嘴及助燃风机、助燃空气管路、燃料加压及输送管件和点火监测控制器,氢气烧嘴的适用领域比一体化燃烧器要广。氢气烧嘴是国际上广泛应用的新型节能装置。它由燃料进口、燃烧筒、燃烧室外壳、高压点火及火焰监测器等部分组成,其结构及具体尺寸见图及表。
氢气烧嘴自带一个小型的封闭燃烧室,燃料在燃烧室内基本完全燃烧,燃烧后的高温气流以高速(达100m/s)喷出。其特点是:
烧嘴喷出的高温高速气流强化炉内的对流传热,缩短加热时间、提高炉子生产率,节省燃料,可用于快速加热。
高温高速气流具有较大的动能,可以带动炉气循环,有利于炉温均匀,提高加热质量,使用于精密件及要求温度均匀性较高的加热炉和热处理炉。
烧嘴采用三次配风,混合均匀,燃烧完全。提高燃料利用率,节省燃料。
烧嘴的调节比大,可达1:5以上,可以在同一炉上实现不同温度要求的加热。
燃烧可配自动点火及火焰监测器,与炉子控制系统匹配可实现自动操作。
重油不完全燃烧,在烟气中形成炭黑因为高分子烃的燃尽相对要难一些,如果空气供应不足或油粒与空气混合不均匀,那就会有一部分高分子烃在高温缺氧的条件下发生裂解,分解出炭黑,炭黑是粒径小于1μm的固体粒子,它的化学性质不活泼,燃烧缓慢,所以一旦产生炭黑往往就不易燃尽,严重时未燃的炭黑就会进入烟气中,而使烟囱冒黑烟。
重油中的沥青成分也会由于缺氧分解成固体油焦。油焦破裂后即成焦粒,后者也是不易燃烧的,由此可见,重油燃烧中的一个重要问题是必须及时供应燃烧所需的空气。
重油燃烧不完全,产生的飞灰、炭黑、焦粒还有类似焦油物质就会混合附着在水冷壁或对流管束上,久而久之形成一层隔热层,大大地降低了锅炉的热效率,每年要对锅炉进行清洗,增加了运行费用并且造成锅炉不均匀受热,缩短了锅炉寿命。
手操式燃烧系统配风是一次风且不能自动调节,如此会造成火焰根部高温区,并强烈的热辐射,使油喷嘴温度升高,重油高温受热会有碳析出,从而堵塞喷嘴,加大喷嘴磨损,加速喷枪损坏,造成维修费用的增加,对连续生产企业生产能力的提高是很大的障碍。
分别对不同区域及时供应适量的空气,以避免高温缺氧而产生炭黑并能在少的过量空气下保证油的完全燃烧。燃油的燃烧的上述要求是通过燃烧器来达到的。燃油燃烧器主要由油雾化器和调风器所组成。燃油通过雾化器雾化成细油粒,以一定的雾化角喷入炉内,并与经过调风器送入的具有一定形状的速度分布的空气流相混合。油雾化器与调风器的配合应能使燃烧所需的大部分空气及时地从火炬根部供入,并使火炬各处的配风量与油雾的流量密度分布相适应。同时也要向火炬尾部供应一定量的空气,以保证炭黑和焦粒的燃尽。
燃油经雾化后的油雾以及燃气均为可燃气体,当与空气混合达到一定含量范围,均能形成易燃易爆性混合气体。因此对燃油燃气锅炉的及防爆提出了特殊要求。
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。
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