燃气喷嘴的设计计算与运行调整.pdf

中国城市燃气学会应用专业委员会2006年年会论文集 燃气喷嘴的设计计算与运行调整 伍国福徐先梅伍劲涛 (重庆大学重庆燃气集团沙坪坝公司 重庆通信学院) 摘要：本文简要介绍燃气燃烧装置喷嘴设计原则和计算方法；讨论燃烧装置在运行时，当燃 气蛆分与燃气压力，燃气密度、热负荷发生变化时的调整方法。 关键词；燃气喷嘴、燃气压力、热负荷、燃烧特性 一、前言 燃烧从上古关于燧人氏钻木取火的传说，到欧洲古代关于普罗米修斯取火给人间的神话，都间接 或直接地表明，人类祖先远在天文字可考的旧石器时代就已学会了用火。当前，随着燃气事业的发展， 节能技术的进步，各种各样形式燃烧器的日益完善，燃烧和燃气燃烧装置被广泛地用于能源、航空、 冶金、化工、轻工、机械及军事工业中。燃烧技术的不断更新，大大推动了燃烧科学的发展。同时， 对燃烧应用提出越来越高的要求，如高温、高压、高速、高旋流度、强湍流条件下的燃烧，能源的不 可再生现实，要求实现高效率，节约燃料的燃烧过程。另一方面，燃烧形成了对地球大气层的C02 污染及热污染。燃烧过程放出的CO、NOX、SOX，残余烃、烟粒子等有害物质及噪音严重影响着人 类的健康。同此，如何控制燃烧过程，使之减少有害排放物，使其服务社会，造福人类，就成为对燃 烧装置中喷嘴研究的一个重要方面。 实现稳定燃烧，完全燃烧，要求燃烧装置在设计时如何设计燃气喷嘴和运行时的合理而有效地调 整喷嘴运行情况，就是本文讨论所在。大家知道，在燃气燃烧过程中，微元的平均动量方程是： n． ．r,-3 ] 詈I。pvl8v=l小÷(Zp“)+￡几FsiIdv (1) 式中D一扩散系数 n——混合气总物质量 万——单位张量 秽——混合气速度 P——应力能量 p——单一气密度 F——过流截面面积 试验表明，燃烧器的结构形式可实现所希望的流动过程，而喷嘴流的规律又可满足紊流自由射流 的待征。另外，人工燃气燃烧速度大，容易回火；天然气燃烧速度小，容易脱火，液化石油气的实用 中国城市燃气学会应用专业委员会2006年年会论文集 华白数高，容易产生不完全燃烧。在燃烧器上用同类燃气，但供气压力燃气密度发生变化时，要实现 稳定燃烧，本文又提出了燃气喷嘴设计与运行工况调整的方法。 工程上，常见的紊流自由射流的分布函数的传递因数和常数如下表。 表一分布函数的传递因数和常数 Cl Cl 1 l l CZ 物质 Ci CiCg c,2’2q2 2ci‘ 2c’2％22c12 q”。92 Hr空气 0．08560．0985．84 4．45 68．2 104．1 35．9 城市燃气一空气 00760．088 6．58 4．9 866 129．1 42．5 天然气一空气 n075n087矗66 4．95 88．8 132．1 43．3 空气——空气 0．07 0，082 714 5．2 102 t48．7 46．7 CO『_空气 058 5．56 114．8 1687 53．9 注：c一一单一物质的浓度 cg一一热量传递因数 cc～一物质传递因数 二、喷嘴的结构形式 喷嘴的作用是将燃气的势能变成动能，依靠燃气射流的作用吸入一定的空气量，并在额定压力下 通过额定的燃气量，因此，喷嘴结构形式和几何尺寸影响整个燃烧器的燃烧特性，是燃烧器