燃燒振動

熱態試驗中，當煤氣、空氣的質量流量一定時，隨著空氣預熱溫度的提高，循環區體積增大，高溫的迴旋區產物進入主流區，使局部混合好的空氣、煤氣迅速被加熱燃燒，燃燒產物向四周膨脹。這不僅使紊流增加，而且使斷面壓差增大。瞬間燃燒所生成的高溫燃燒產物橫向運動，使迴旋區被壓縮變窄。此時迴旋區氣體量減少，主流區著火條件變弱，燃燒溫度下降。這時迴旋區又回到原來的狀態，較多的迴旋區高溫產物又進入主流區，重複上述過程。這種周期性的燃燒變化使火焰峰面呈現周期性的變化曲面。曲面的波峰、波谷時大時小，故產生了燃燒噪聲。曲面波動劇烈時就是不穩定燃燒，或稱脈動燃燒，嚴重時就為燃燒振動。

引發因素

1、以脈動燃燒為主引發的振動；

2、是管路系統的振動；

3、脈動燃燒與管路系統振動二者結合產生的振動。

實驗分析

上圖是燃燒室下部空氣、煤氣在均未預熱條件下，用五孔探針測得的氣流速度矢量分布圖。從圖中看出，燃燒室中心氣流速度大。隨著向上發展，中心氣流速度減小，整個截面氣流速度趨於均勻，而下部環狀迴旋區內（其邊界由零壓線而定）氣流由上向下運動。迴旋區底部有一氣體出口（一般稱為點火源）。在迴旋區底部邊緣，還存在著小的環狀迴旋區，因內部氣體迴旋周期長，幾乎不參與燃燒，稱為死區。迴旋區底部的點火源可將迴旋區內部的熱量帶給可燃氣體，並使之點燃。因此，在熱風爐燃燒室的燃燒過程中，點火源起著極為重要的作用。

上圖為模擬煤氣預熱到100℃、空氣預熱到600℃時測得的燃燒室氣體速度矢量圖。空氣預熱到600℃時，體積約是常溫的3倍，因而氣體流速增加較大，但速度場形式不變。此時迴旋區高度變短，寬度加厚，氣體回流速度加劇。

熱態試驗結果表明，空氣預熱後，迴旋區溫度也大大提高。當助燃空氣預熱到600℃時，點火源帶出的氣體溫度可達800℃，使點火條件變好，導致火焰高度明顯降低。集中於燃燒室底部的強化燃燒使燃燒過程的低頻振動加強，這種低頻振動對熱風爐的壽命影響甚大，因此必須採取一定措施加以克服。燃燒室內火焰短，對於提高拱頂溫度、降低廢氣中CO含量十分有利。但過短的火焰（指有焰燃燒）將導致燃燒過程中的低頻振動，且火焰越短，振動越強烈。因而設計一個適當高度的火焰對提高拱頂溫度、降低由強化燃燒引起的低頻振動是十分必要的。

嚴重危害

許多熱風爐在正常生產時出現燃燒振動，對熱風爐管路系統、助燃風機及其燃燒器等相關要害部位，都造成損害。其結果不僅影響到熱風爐的運轉指標，更為嚴重的是對熱風爐和管路系統造成破壞，使生產時刻存在安全隱患。

消除措施

—般來說，消除燃燒振動的措施有以下幾種：

1、在設計之初，一定要進行熱風爐燃燒器的冷態和熱態模型實驗，目的在於找出不同燃燒能力、不同空氣預熱溫度時燃燒室內溫度分布、廢氣成分、火焰長度及燃燒穩定性等，找到解決燃燒振動的方法。

2、加設減振環。

3、改變燃燒介質的熱工參數，如流量、壓力等。