自然引風擴散式燃燒器

自然引風擴散式燃燒器

自然引風擴散式燃燒器是指在一根鋼管上鑽一排火孔而製成的。燃氣在一定壓力下進入管內,經火孔逸出後從周圍空氣中獲得氧氣而燃燒,形成擴散火焰的一種燃燒器。

基本介紹

  • 中文名:自然引風擴散式燃燒器
  • 外文名:Natural draft diffuser type burner
  • 學科:機械工程
  • 分類:管式、扇形、沖焰式擴散燃燒器
  • 特點:燃燒穩定、結構簡單
  • 套用:沸水器、熱水器、紡織業和食品業
分類,火孔熱強度,特點,套用範圍,

分類

自然引風式擴散燃燒器可根據加熱工藝的需要做成多種形式。
自然引風擴散式燃燒器
1、管式擴散燃燒器
這種燃燒器的頭部由不同形狀的管子組成。
右圖1所示為直管式擴散燃燒器。
右圖2所示為排管式擴散燃燒器,它由若f根鑽有火孔的排管焊在一根集氣管上組成。
為了使燃燒所需的空氣暢通到每個火孔,要求排管間的淨距e=(0.6-1.0)dout(dout——排管外徑)。
右圖3所示為渦卷式擴散燃燒器。它由若於根鑽有火孔的渦卷形管子焊在一根集氣管上組成,這樣既保證了燃燒所需的空氣暢通到每個火孔,又保證了渦卷形管子所組成的圓形平面內火孔的均勻分布。
2、扇形火焰式擴散燃燒器
自然引風擴散式燃燒器
右圖4所示為扇形火焰式擴散燃燒器,火孔呈扇形扁縫孔。燃氣燃燒時形成很薄的扇形火焰,增大了與空氣的接觸面,因此火焰短,火餡長度變化小,燃燒完全而穩定。
3、沖焰式擴散燃燒器
右圖5所示為沖焰式擴散燃燒器。它採用兩個擴散火焰相撞的方法來加強氣流擾動。增進燃氣與空氣的混合,從而提高燃燒穩定性和強化燃燒過程。火焰的撞擊角度θ一般為50°~70° ,兩根管子的中心跟約為管外徑的兩倍(e=2dout)。為使燃氣均勻地分布在各火孔上,火孔總面積必須小於管子截面積。
4、爐床式擴散燃燒器
爐床式擴散燃燒器一也稱縫隙式擴散燃燒器。它主要在小型燃煤鍋爐改燒燃氣時套用,其構造如右圖6所示。這種燃燒器由直管式擴散燃燒器和火道組成。直管管徑為50~100mm,火孔直徑dp=2~4mm,火孔中心距s=(6~10)dp
爐床式擴散燃燒器工作時,空氣靠爐內負壓吸入(也可用鼓風機供給)。燃氣經火孔逸出後與空氣成定角度相遇,進行紊流擴散棍合,在離開火孔約20一40mm處著火,約在0.5一1m處強烈燃燒:因此火道上方要有足夠的空間以保證燃氣燃燒完全。
自然引風擴散式燃燒器
為了保證供給燃燒所需的空氣量,對於2~10t/h的蒸汽鍋爐,爐內負壓不應小於20~30Pa;對於小型採暖鍋爐,不應小於8Pa。
當使用天然氣時,最住火孔出口速度為25~80m/s,空氣流速為2.5~8m/s。
火道截面熱強度可達(2.9~23)×10-3kw/mm2,最高火道溫度可達900~1200℃常用的過剩空氣係數為1.1~1.3。
當火孔呈雙排布置時,火孔夾角β取90~180℃。實驗證明,當β接近90℃時,燃氣射流對爐膛吸入空氣的阻礙作用較小,故爐內過剩空氣係數較大,空氣對燃氣管道的冷卻效果較好。隨著β的增大,燃氣射流對爐膛吸入空氣的阻礙作用增大,過剩空氣係數減小,空氣對燃氣管道的冷卻效果較差,燃氣管道溫度增高。因此,供給冷空氣時可取β=90°~180℃,供給熱空氣或採用低幾燃氣時可取β=90℃。

火孔熱強度

自然引風式擴散燃燒器能否進行穩定燃燒,關鍵在於其火孔熱強度是否選得合適。右圖7表示了直徑不同的火孔在燃燒不同性質的燃氣時,火孔熱強度對火焰狀況的影響。.以下分別對不同成分的燃氣進行分析:
自然引風擴散式燃燒器
1、煉焦煤氣
火孔熱強度在曲線1以下時為無黃焰的擴散燃燒,這時由於熱強度低,故火焰較軟;曲線1與2之間為黃焰區,這時氣流處於層流狀態,火焰輪廓清晰,呈長圓錐形。越過曲線2火焰仍為黃色,但部分產生了紊流。曲線2與3之間為過渡區,這時氣流從層流向紊流轉變。曲線3以上氣流完全處於紊流狀態,黃焰消失,火焰變為藍色。如果允許產生黃焰,則火孔熱強度可在曲線1~2之間進行選取。
2、天然氣
天然氣與煉焦煤氣不同之處在於沒有曲線3。當火孔熱強度越過層流極限——曲線2時,火焰便產生離焰現象。
3、丁烷
丁烷火焰特性大體與大然氣相同,但在曲線1與2之間存在曲線4。當火孔熱強度超過曲線4時,火焰將產生煙炱。即使允許有黃焰存在,在選取火孔熱強度時也不應越過曲線4,而應在曲線1一4之間選取。
圖7所示的火焰特性變化範圍並非絕對,當火孔方向變化時,曲線位置也會上下擺動。

特點

(1)優點
1、燃燒穩定,不會回火,運行可靠’;
2、結構簡單,製造方便;
3、操作簡單,容易點火;
4、可利用低壓燃氣,燃氣壓力為2(1O一400Pa或更低時,仍能工常工作;
5、不需要鼓風。
(2)缺點
1、燃燒熱強度低,火焰長,需要較大的燃燒室;
2、容易產生不完全燃燒。為使燃燒完全,必須供給較多的過剩空氣(α=1.2~1.6)。
3、由於過剩空氣係數較大,燃燒溫度低。

套用範圍

根據自然引風式擴散燃燒器的優缺點可知,它最適用於溫度要求不高,但要求溫度均勻、火焰穩定的場合例如,用於沸水器、熱水器、紡織業和食品業中的加熱設備及小型採暖鍋爐,用作點火器和指示性燃燒器。有些工業窯爐要求火焰具有一定亮度或某種保護性氣氛時,也可用自然引風式擴散燃燒器。由於‘它結構簡單和操作方便,也常用一於臨時性加熱設備。
層流擴散式燃燒器一般不適用於天然氣和液化石油氣。因為這兩種燃氣燃燒速度慢、火孔熱強度小、容易產生不完個燃燒和煙炱

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