燃气工程-第10章__燃气工程应用新技术详解.ppt

第十章 燃气工程应用新技术 第十章 燃气工程应用新技术 第一节 新型燃烧装置 第二节 燃气应用新领域 第一节 新型燃烧装置 一、低NOX燃烧器 二、高速燃烧器 一、低NOX燃烧器 低NOX燃烧器主要是通过降低燃烧温度、降低燃烧区域内O2浓度、缩短烟气在高温区的停留时间来控制热力型NOX的产生。低NOX燃烧器种类很多，常见的有以下几种： (一)烟气自身再循环型低NOX燃烧器 如图10-1所示，它利用燃气和空气的喷射作用将炉内烟气吸入，使烟气在燃烧器内部进行循环。由于烟气混入，降低了燃烧过程中氧气的浓度，从而抑制了NOX的生成。 (二)阶段燃烧型低NOX燃烧器 图10-2所示为空气两段供给的阶段燃烧型低NOX燃烧器。 燃气与一次空气混合进行的一次燃烧是在a’1的情况下进行的，由于空气不足，燃气过浓，燃烧过程所释放的热量不充分，因此燃烧温度低。 (二)阶段燃烧型低NOX燃烧器 一次燃烧空气不足，燃烧过程氧的浓度也低，所以NOX的生成受到抑制。一次燃烧完成后，尚未燃尽的燃气与烟气混合物再逐渐与二次空气混合，进行二次燃烧，使燃气完全燃烧。 二次燃烧时，由于一次燃烧产生的烟气的存在，使得二次燃烧过程的氧浓度与燃烧温度都低，所以同样抑制了NOX的生成。 同样道理，也可以将燃气分两次供给，实现阶段燃烧。 (三)浓淡火焰对冲型低NOX燃烧器 如图10-3所示，该种燃烧器在头部有两种火孔，布置成呈一定角度相对的形式。 一种火孔流出的可燃气体混合物燃气过浓，一种火孔流出的混合气体空气过浓。 (三)浓淡火焰对冲型低NOX燃烧器 两种火焰对冲混合后，一方过剩的燃气就在另一方过剩的空气中得以完全燃烧。 由于浓谈火焰各自都是在偏离化学计量比的情况下进行的燃烧，因此燃烧温度较低，可以较好地抑制NOX的生成。 (四)分割火焰型低NOX燃烧器 最简单的形式是在喷嘴出口处开数道沟槽将火焰分割成若干个小火焰，如图10-4所示。 分割成小火焰后，火焰总的散热面积增大，燃烧温度降低。同时因小火焰的焰层薄，缩短了烟气停留时间。这些都抑制了NOX生成。 (五)促进混合型低NOX燃烧器 图10-5是一种典型的促进混合型燃烧器。 由于燃料呈细流与空气垂直相交，故混合快而均匀，燃烧温度也均匀。若干小火焰组成很薄的钟形火焰，火焰很快被冷却，所以燃烧温度低。火焰薄，烟气在高温区停留时间也短。因此NOX生成受到抑制。 (六)组合型低NOX燃烧器 组合型低NOX燃烧器是将上述几种抑制原理部分或全部组合在—起而形成的，其结构更复杂，效果则更好。 适用不同燃料、不同用途的低NOX，工业燃烧器种类很多，它们大部分属于组合型。 二、高速燃烧器 高速燃烧器主要应用在工业炉上。 它以对流传热为基础，利用高温烟气以100-300m/s的高速度直接吹向物料表面，高速气流破坏物料表面的气体边界层，使对流传热系数显著增大，从而提高对流传热量。 二、高速燃烧器 图10-6所示为高速燃烧器的结构示意图。 它相当于一个鼓风式燃烧器，在其出口增设一个带有烟气喷嘴的燃烧室(火道)。燃气和空气在燃烧室内进行强烈混合并燃烧，完全燃烧的高温烟气以非常高的流速喷进炉内，与物料进行强烈的对流换热。 三、平焰燃烧器 平焰燃烧器的火焰是圆盘形的薄层火焰，它紧贴炉墙或炉顶向四周均匀伸展。平焰是由燃气在平展气流中燃烧得到的。平展气流通常是借助旋转射流的离心力形成的。而扩张形火道具有附壁流动的特性(科安达效应)。当旋转气流通过时便可形成平展气流。 三、平焰燃烧器 平焰燃烧器的形式很多，图10-7为常见的半引射式平焰燃烧器。它由引射器、头部及烧嘴砖三部分组成。燃气经喷嘴吸入一次空气，混合后经头部条形火孔流出。二次空气依靠炉内负压吸入，在火孔出口处与燃气相遇，二者边混合边进入烧嘴砖沟槽内进行燃烧，形成平展火焰。 四、浸没式燃烧器 浸没燃烧法又称为液中燃烧法，是将燃气与空气预先充分混合，送入燃烧室进行完全燃烧，燃烧产生的高温烟气直接喷入液体中，从而加热液体的方法。浸没燃烧法的燃烧过程属于完全预混式燃烧，而其传热过程属于直接接触传热。 四、浸没式燃烧器 浸没燃烧装置主要由燃烧装置、贮槽及排烟装置三部分组成。 五、双燃料燃烧器 双燃料燃烧器可以单独燃烧一种燃料，也可实现两种燃料的混烧。 生产上广泛应用的主要有：粉煤—燃气燃烧器和油—燃气燃烧器两种。 燃烧挥发分低的煤粉时，供应一定量燃气可以帮助煤物着火和燃烧，使火焰稳定。而油—燃气燃烧器的应用更为广泛，目前大多中小型燃烧机都可以实现油气的混烧。 六、催化燃烧器 催化燃烧是指燃气在固体催化剂表面上进行的燃烧。可燃气体借助催化剂的催化作用，能在低温下实现完全氧化，温度可低于可燃气体的闪点。 七、脉冲燃烧器 脉冲燃烧器的工作原理与通常的燃烧器