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在传统的工业炉设计中,燃烧器的火焰速度大约为每秒几米,当燃烧产物温度在600 °C~800 °C时,炉内对流换热与辐射换热各占50%;在燃烧产物温度为800 ℃以上时,以辐射换热为主;在燃烧产物温度达到1 400 ℃时,辐射换热是对流换热的10倍,所以大部分炉窑设计中,是以辐射换热为基础。但是在采用高速气体燃烧器后,即使在高温区,炉内被强化的对流换热在综合换热中所占的比重大大提高,具体说明如下:
采用普通燃烧器时,火焰速度低,燃烧产物在被加热物表面的流动为层流,层流的对流换热系数为h1-Nu*λ/d。
式中 努谢尔特数Nu=0.332Pr1/3*Re1/2;Pr为普朗特数;Re为雷诺数;λ为气体的导热系数;d为流道当量直径。
采用高速气体燃烧器, 火焰喷射速度高(100 m/s~300 m/s),被加热体表面流动以紊流为主,紊流附面层局部放热系数为h2=Nu*λ/d。式中Nu=Pr1/3(0.036Re0.8-836)
设加热炉内腔尺寸为6.45m×2.3m×2.9m,燃烧产物温度为1 790 ℃,被加热体温度为900 ℃。
采用普通燃烧器,燃烧产物流速为5 m/s时,燃烧产物与被加热体表面之间的对流换热比热流为q1=h1(tg-tw)=2671X4.18kJ/h*m2。
采用高速气体燃烧器,燃烧产物流速为150 m/s时,燃烧产物与被加热体表面之间的对流换热比热流为q2=h2(tg-tw)=10685X4.18kJ/h*m2。q2是q1的4倍。
国外曾就辐射加热炉和高速对流加热炉进行过比较试验,在0 ℃~1 200 ℃的加热过程中,辐射加热炉所需加热时间是高速对流加热炉的6倍,在750 ℃~1 200 ℃的加热过程中,辐射加热炉所需加热时间是高速对流加热炉的10倍。
1980年,国内引进高速气体燃烧器在井式加热炉上进行技术改造,原有的辐射加热炉从0 ℃~650 ℃升温需要24 h,而采用了高速气体燃烧器的加热炉从0 ℃~650 ℃升温只需4 h,并且燃料消耗量也由于采用了高速气体燃烧器可以节省25%~30%。在油田,用高速气体燃烧器改造成三合一加热炉,加热效率提高了1倍,而燃料消耗量节约了20%。
高速气体燃烧器的燃烧产物高速冲进加热炉内,搅动多倍的炉内气体随之掺混,可以大大提高炉内温度均匀度。国外一家工厂用高速气体燃烧器改造加热炉后,炉内温度均匀度可由±15 ℃提高到±2 ℃。国内井式加热炉采用高速气体燃烧器后,炉温均匀度达到±7 ℃。
河源源城锅炉有限公司的目标:让客户省时、省力、省心、省金;以质量取胜,以服务取优,以价格取信。
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煤气烧嘴分有焰烧嘴和无焰烧嘴两类。有焰烧嘴的特点是:煤气与助燃空气在烧嘴内部只进行部分混合或不进行混合,喷到炉内后再边混合边燃烧,火焰较长并有明显的轮廓,如低压煤气烧嘴、平焰烧嘴、自身预热烧嘴等。无焰烧嘴的特点是:煤气与空气在烧嘴内部即已达到完全混合,混合气喷出烧嘴后能立即着火燃烧,火焰很短且无明显轮廓,如高压喷射式烧嘴。
平焰烧嘴的特点是燃料与助燃空气以强烈的旋转运动喷出烧嘴,并沿垂直于烧嘴中心的炉壁(或炉墙)展开,在紧靠炉壁表面的一层空间内完全燃尽,形成圆盘形平火焰,能在相当大的平面内造成均匀的温度场,而且火焰黑度大,可实现均匀加热、快速加热,而取得一定的节能效果。
平焰烧嘴有鼓风式煤气平焰烧嘴和引射式煤气平焰烧嘴。
高速烧嘴的基本原理是:燃料在燃烧室内即实现完全燃烧。由于燃烧室是密闭的,并保持足够的正压力,使高温燃烧产物以高速喷出,因而强化了对流传热,促进炉内气流循环,均匀了记温。如果增大一、二次风的过剩量,还可以调节出口气体的温度,使之接近于工件的加热温度,防止工件过烧,保证加热质量,这种烧嘴又称高速调温烧嘴。
我国天然气和煤制气(原料为煤)资源丰富,且属于洁净能源,顾有着良好的社会经济效益。燃气燃烧机符合我国产业政策,市场前景很好,大有发展前途。然而在燃气燃烧机研制设计中,燃气特性—易燃、易爆及毒性,控制的首要问题。下面介绍一下燃气燃烧机的控制要求 :
根据燃气在炉膛内的燃烧特性,对其控制要求内容主要有预吹风、自动点火、燃烧状态监控、点不着火的保护、熄火的保护、燃气压力高低限保护、空气压力不足保护、断电保护、燃气泄漏事故的措施等。
预吹风:燃烧机在点火前,必须有一段时间的预吹风,把炉膛与烟道中余气吹除或稀释。因为燃烧机工作炉膛内不可避免地有余留的燃气,若未进行预吹风而点火,有发生爆炸的危险.必须把余气吹除干净或稀释,保证燃气浓度不在爆炸极限内。预吹风时间与炉膛结构及吹风量有关一般设置为15-60秒
自动点火:燃气燃烧机宜采用电火花点火,便于实现自动控制。可用高压点火变压器产生电弧点火,要求其输出能量为:电压≥3. 5K V、电流≥15mA , 点火时间一般为:2~5秒。
按级别分类A级热风炉:额定工作压力(表压,下同)P≥8MPa热风炉,包括:超超临界热风炉:P≥20MPa或额定温度≥590℃热风炉;超临界热风炉:21MPa≤P20MPa;亚临界热风炉:17MPa≤P21MPa;超高压热风炉:17MPa≤P1。B级热风炉;蒸汽热风炉:0.8MPa0t/h;热水热风炉:额定水温度≥120℃或额定热功率2MW;有机热载体热风炉:使气相有机热载体热风炉;液相有机热载体热风炉:额定热功率2MW;C级热风炉,除D级热风炉外下列热风炉。D级热风炉:蒸汽热风炉:设计正常水位时水容积≤50L且额定工作压力0.8MPa;汽水两热风炉:额定工作压力≤0.04MPa且额定蒸发量≤0.5t/h热风炉;E仅自来水加压热水热风炉,且水温度≤95℃。注:我们常说热风炉是指工业热风炉,有蒸汽热风炉、热水热风炉和有机热载体热风炉。蒸汽锅炉途分广泛,在生产和生活中都起着很重要作。锅炉途很广,分工业与民,以下企业都会到蒸汽锅炉:蒸汽锅炉通过热交换器,把蒸汽热量交换给水,把水加热,然后可以供热、供暖、洗浴,生产等途。食品行业:食品加工、行业以及灌装瓶罐等方面作消毒,食品行业可以作蒸熟肉食、饭食。酿酒也蒸汽。石化行业,蒸汽可以把石加热,增加流动性。进行石化生产过程中也蒸汽。生产企业,蒸汽途就更广泛了,比如保温泡沫板,生产时蒸汽加热料发泡进行生产。
氢气烧嘴广泛应用于冶金、化工、建材、轻工、机械等行业的各种工业炉窑。特别适用于对产品加热质量要求高,炉温均匀性要求严格的各种加热及加热处理设备。
该氢气烧嘴可使用天然气、液化气、城市煤气、发生炉煤气等作燃料,本系列以混合煤气(热值:7524~9196kj/Nm3)为燃料,具有冷风,热风两种类型。可配带自动点火及火焰监测器,也可与炉子控制系统联网,实现自动控制,操作方便,可靠。
平焰烧嘴是以进入到烧嘴的煤气和燃烧所需的空气,在旋流器的作用下,煤气和空气强烈的旋转,沿垂直于烧嘴砖中心线的炉墙表面展开,并在紧靠炉墙的一层空间内烧尽,形成园盘型火焰,其直径在1~3m,其厚度在100~200mm。 采用平焰烧嘴后,由于热辐射能力加强,温度场均匀,故升温速度快,金属氧化烧损率低,对实现钢材均匀加热,快速加热,节约燃料具有显著的效果 。
介绍一种高速气体燃烧器的技术特点、设计要点和具体的设计方法,并利用液体火箭发动机的燃烧技术,为工业加热炉开发了一种、节能、低污染的新型高速气体燃烧器,填补了我国民用燃烧器技术的一项空白,已成功地应用在油田、钢铁、陶瓷等行业。
高速气体燃烧器是现代燃烧技术在工业燃烧器产业的体现,其出口处高温燃烧产物的喷射速度可达100 m/s~300 m/s,具有节能、、火焰动量可控等技术优势,在发达已经广泛地应用在航空、钢铁、化工、轻工等行业的各种加热炉上。我国在80年代引进此项技术,并有一些仿制的产品投入市场,但是由于其成本高、耐火材料内衬易坏、使用寿命短,影响了推广。
高速气体燃烧器是一种把燃料的化学能转换成燃烧产物的势能和动能的装置,液体火箭发动机是一种把推进剂的化学能转换成燃烧产物的热能和动能的装置,两者在工作原理上有相似之处。利用在液体火箭发动机研制方面的丰富经验,开发研制了一种全金属结构,采用再生冷却的高性能的高速气体燃烧器。
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