鼓風擴散式燃燒器是指由鼓風機供給燃燒所需全部空氣的燃燒器。
燃燒熱強度和火焰長度取決於燃氣和空氣的混合情況。為了強化燃燒，採取各種措施使燃氣和空氣混合均勻，因此鼓風式燃燒器又有套管式、旋流葉片式、蝸殼式和平流式等多種型式。與相同熱負荷的引射式燃燒器相比，鼓風式燃燒器結構較緊湊；當燃氣和空氣混合得較好時，火焰較短；熱負荷調節範圍較大；空氣具有一定壓力，提供了預熱空氣的可能性。但這種燃燒器需配有鼓風機，燃燒器本身也不能自動調節燃氣和空氣的混合比例。鼓風式燃燒器主要用於各種工業爐和大型鍋爐。
基本介紹
- 中文名：鼓風擴散式燃燒器
- 外文名：Blast diffusion burner
- 學科：機械製造
- 分類：套管式、旋流式等
- 特點：燃燒熱強度大、費電等
- 存在問題：安全防爆等
簡介,設計原則,分類,特點,燃燒狀態調整,存在的問題,解決辦法,
簡介
在鼓風擴散式燃燒器中燃氣燃燒所需要的全部空氣均由鼓風機一次供給，但燃燒前燃氣與空氣並不實現完全預混，因此燃燒過程並不屬於預混燃燒，而為擴散燃燒。鼓風擴散式燃燒器的燃燒強度與火焰長度均由燃氣與空氣的混合強度決定。為了強化燃燒過程和縮短火焰長度，常採取各種措施來加速燃氣與空氣的混合，例如。將燃氣分成很多細小流束射入空氣流中或採用空氣旋流等。根據強化混合過程所採取的措施及工藝對火焰的要求，鼓風擴散式燃燒器可做成套管式、旋流式、平流式等各種式樣。
設計原則
(1) 在空氣流中各火孔的燃氣射流應有一定間隙 , 彼此既不相交 , 也不重合。
(2) 由於空氣流旋轉 , 空氣的主要質量集中在燃燒室周邊上 , 所以應按空氣流量的分布規律分配燃氣流量。
(3) 燃燒室頂部與鍋底留有適當距離 H 。 H 過大 , 火焰接觸不到鍋底 , 效率低 ;H 過小 , 火焰受壓於鍋底 , 造成不完全燃燒 , 熱效率降低。只有距離合適 , 才能使火焰充分燃燒 , 提高熱效率。
(4) 燃氣與空氣流速保持一定比例 , 即：
式中： γg 、 γa 為燃氣、空氣重度；Vg 、 Va 為燃氣、空氣的流速。
(5) 火孔呈不均勻分布 , 使燃氣沿燃燒室軸線呈不同半徑環狀氣流 , 防止燃氣流重疊 , 增加燃氣流和空氣流的接觸面 , 加速氣流的混合過程。可保證燃氣在最小的過剩空氣條件下完全燃燒。
(6) 火孔α角和偏心距 e 與風孔β角和偏心距C , 是為了使空氣流與燃氣流沿燃燒室內壁切向形成一向上交角碰撞 , 增大混合氣流的紊流程度 , 使一股或多股氣流產生向上旋轉運動 , 達到充分混合燃燒的目的。
分類
1、套管式燃燒器
套管式燃燒器由大管和小管相套而成，如右圖1。通常是燃氣從中間小管流出，空氣從管夾套中流出，兩者在火道或燃燒室內邊混合邊燃燒一這種燃燒器的特點是結構簡單，工作穩定，不會回火、但由於燃氣和空氣屬於同心平行氣流，故混合較差，火焰較長。
2、旋流式燃燒器
旋流式燃燒器的結構特點是燃燒器本身帶有旋流器根據旋流器的結鉤(蝸殼或流葉片)和供氣方式的不同，這種燃燒器又可做成多種形式，右圖2所示為導流葉片式旋流燃燒器。燃燒器中空氣以2000Pa的壓力供入，經過導流葉片2聰成旋流，並與中心孔口流出的燃氣進行混合，然後經噴口4進入火道或燃燒室繼續進行棍合和燃燒。使用人工燃氣時，其壓力約為800Pa；使用天然氣時，其壓力約為3000Pa。當使用天然氣時，中心孔口需安裝燃氣旋流器，使燃氣也形成旋流，以加強氣流混合。
右圖3所示為中心供氣蝸殼式旋流燃燒器.其旋流器是蝸殼，空氣經蝸殼後形成旋流，燃氣從中心燃氣管上的許多小孔呈細流垂自噴入空氣旋流中，兩者強烈棍合後進入火道燃燒。當使用天然氣時，其壓力約為15000Pa，空氣阻力約為850Pa，過剩空氣係數為1.1。
右圖4所示為螺旋板式燃燒器。它由兩張平行鋼板卷制而成，具有兩個螺旋通道，一為燃氣通道，另一為空氣通道。燃氣與空氣分別從偏心切向進入各自通道，邊旋轉邊向前流動，在燃燒器出口處開始混合。該燃燒器特點是，燃氣與空氣接觸面入，混合均勻，燃燒器調節範圍大。
右圖5所示為切向供空氣旋流式燃燒器。空氣切向進入，燃氣軸向進入，在高速旋轉的空氣帶動下，燃氣也隨之旋轉，並進行混合燃燒。由於旋轉，在燃燒室中心形成一個大的煙氣回流區，因此火焰呈旋轉圓筒形。空氣在圓筒形火焰與燃燒室壁中間旋轉流動，起冷卻燃燒室壁的作用，同時也減少了燃燒室的散熱損失。
右圖6所示為徑向供燃氣旋流式燃燒器。該燃燒器特點是，除形成旋轉氣流外，當燃氣孔分布合理時，每個燃氣孔均會形成一個單股燃氣流。穿透到空氣旋流之中，因而，增大了燃氣與空氣的接觸面，使火焰縮短，如果燃氣孔分布不合理，將會形成一個大的中心火焰，使燃燒惡化。
特點
一、優點
1、與自然引風擴散式燃燒器相比，鼓風擴散式燃燒器燃燒熱強度大，火焰長短可調節。與熱負荷相同的引射式燃燒器相比，其結構緊湊，體形輕巧，占地面積小。特別是當熱負荷較大時，此優點更為突出。
2、另外，鼓風擴散式燃燒器要求燃氣壓力低，熱負荷調節範圍大，能適應正壓爐膛，容易實現粉煤—燃氣或油—燃氣聯合燃燒。還可以採用預熱空氣或燃氣，預熱溫度甚至可接近燃氣著火溫度，因此可以極大地提高燃燒溫度，這對高溫工業爐來說是非常必要的。
二、缺點
1、鼓風擴散式燃燒器需要鼓風，耗費電能。
2、燃燒室容積熱強度通常比完全預混燃燒器小，火焰較長，因此需要較大的燃燒室容積。
3、另外，鼓風擴散式燃燒器本身不具備燃氣與空氣成比例變化的自動調節特性，需配置自動比例調節裝置。
根據上述優缺點可知，鼓風擴散式燃燒器主要用於各種工業爐及鍋爐中。
燃燒狀態調整
(1) 滿足火孔較佳位置時 , 燃燒器氣閥調整至最大位置 , 風閥比例恰當時 , 使兩種氣體反應充分 ,火焰呈藍色發光火焰或白熾狀態的淡黃色火焰。
(2) 光焰是混合氣中的碳氫化合物等在燃燒時 , 由於熱分解而產生的微小碳粒 , 因灼熱而形成光焰 ; 這種光焰除氣體輻射外 , 還增加了微小碳粒的輻射 , 輻射能相當大。
(3) 燃燒器的熱效率受空氣量的影響很大。當空氣過少時 , 由於氧氣量不夠 , 而造成燃氣不完全燃燒 , 鍋底結碳 , 熱效率降低 ; 當空氣過多時 , 會造成燃燒時 , 燃氣要加熱多餘空氣 , 降低火焰溫度 , 熱效率降低。隨過剩空氣係數的增大 , 火焰會縮短 , 對熱效率也不利。
存在的問題
鼓風式燃氣燃燒器適合於改造 116 KW 以上的工業爐和燃煤鍋爐。其結構形式很多 , 有套管式、旋流式、平流式等。這類燃燒器通常由三部分組成 : 即燃氣系統、空氣系統、點火系統。空氣由鼓風機供給 , 在配風器作用下與燃氣分流器流出的燃氣混合 ,然後進入爐膛燃燒 , 其燃燒的顯著特點是 :
(1) 熱負荷調節範圍大 , 調節係數一般大於 5 ;
(2) 可以燃燒中、低壓燃氣 ;
(3) 爐內可實現高熱強度和高溫 ;
(4) 結構緊湊 , 形體輕巧 , 占地面積小 , 適宜各種類型鍋爐 ;
(5) 容易實現燃燒過程的自動控制 ；
但是 , 這類燃氣燃燒器套用於燃煤工業爐改造時 , 也存在一些問題 , 如 :
（1）由於燃氣與空氣在強流下混合 , 空氣預熱後與燃氣迅速強烈燃燒 , 爐膛燃燒溫度比燃煤時高 200℃左右 , 爐膛出口煙氣溫度將會升高 , 導致鍋爐熱效率降低。
（2）必須配備鼓風機。
（3）爐內不存在高溫燃燒的固體層 ,即不存在固體輻射面 , 煙氣中幾乎沒有飛灰含量 , 煙氣中的固體輻射也不存在 , 爐膛整體輻射能力比燃煤時下降。
（4）燃氣是易燃易爆氣體 , 安全防爆問題尤為重要。
（5）燃燒器本身不具有自動調節特性。
解決辦法
1、增設二次輻射受熱面
即是在爐膛的爐底鋪設用耐火磚排列成花格子形狀的擋牆 , 格子磚的排列方式要有利於向側牆水冷壁輻射放熱 , 格子磚不可擺得太滿。這樣高溫煙氣高速沖刷格子磚擋牆 ,既增強了爐內輻射傳熱作用 , 還可降低出口煙氣溫度 , 又因燃燒器噴出氣流的引射作用 , 在花格子磚的孔道內形成氣流回流區 , 消除了爐內的滯留區 , 使爐內的溫度比較均勻 , 同時避免了因積存在爐內死角的燃氣不能被吹掃乾淨 , 而在點火時發生的爆炸現象。
2、設定燃氣—空氣混合比例自動調節裝置
由於鼓風擴散式燃燒器不具備自動調節燃氣和空氣混合比例的特性 , 要滿足鍋爐生產能力要求 , 燃氣 —空氣供應量必須嚴格控制 , 可以人為手動操作 , 這種方法準確性差 ; 最好採用自動調節裝置 , 即在燃燒系統設定燃氣 —空氣混合比例自動調節裝置來實現燃氣和空氣嚴格按比例混合。調節可以是氣動調節、液動調節、電動調節 , 氣動調節和電動調節套用更廣泛。
3、安全防爆措施
由於燃氣與空氣混合到一定濃度範圍時 , 就會形成爆炸性氣體 , 也就是說當燃氣濃度達到一定範圍即爆炸極限時 , 一旦點火失敗或吹掃不徹底等有明火或高溫都可能引起爐膛爆燃或爆炸 , 造成爐毀人亡事故 , 因此燃煤鍋爐改燒燃氣後必須採取安全防爆措施。措施有 :
（1）設定防爆門
也就是在燃氣鍋爐的爐膛和煙道上設定 1 ～ 2 個防爆門 , 面積要符合國家有關規定 , 其實防爆門並不能真正防爆 , 只是起到一定的泄壓作用 , 減輕爐膛和煙道在發生爆炸時的破壞程度。
（2）真正有效的防止措施
①在點火前 , 應先檢查爐內是否有燃氣泄露現象。此外 , 點火前爐膛要吹掃 5 min , 以排除爐膛內可能存在的可燃氣體。點火失敗時 , 必須及時停止點火 , 重新吹掃、點火。
②培訓操作工人 , 嚴格操作規程。
③提高鍋爐燃燒系統的自動化程度 , 採用點火程控 , 安裝熄火保護、火焰檢測裝置等安全控制系統。
