气体燃料的燃烧方法.docx

气体燃料的燃烧方法
5. 2. 2. 1扩散式燃烧
（1）扩散式燃烧的机理
气体燃料与空气不预先混合的燃烧称为扩散燃烧，其a =0（ a为燃气燃烧的过 剩空气系数，即在燃烧过程中，实际供给的空气量V与理论空气需用量Vo的比值）。显 然音和烧坏燃烧器。因此，研究燃烧火焰的稳定性，对防止 脱火和回火具有十分重要的意义。
对于某一定组成的燃气一空气混合物，在燃烧时必定存在一个火焰稳定的上 限，气流速度达到此上限值时便发生脱火现象，诙上限称为脱火极限；另一方面，燃气 一空气混合物还存在一个火焰稳定的下限，气流速度低于此下限值时便可发生回火现 象，该下限称为回火极限：只有当燃气一空气混合物的速度在脱火极限和回火极限之间 时，火焰才能稳定，如图5T6所示为天然气和空气混合物燃烧时的稳定范围(即不发生 脱火、回火和光焰现象的燃烧范围)。从图中可看出，混合物的组成对脱火和回火极限
影响很大。随着一次空气系数的增加，混合物的脱火极限逐渐减小；混合物的火焰传播 速度越大，则脱火极限越高；火孔直径越大，脱火极限越高。而回火极限值及其范围主 要与燃气的性质、一次空气系数、混合物离开火孔时的出口速度、火孔直径大小和火孔 深度、混合物的预热温度及制造火孔的材料等因素有关。通常含氢量多的人工燃气比天 然气或液化石油气容易回火；混合物的预热温度越高、火焰传播速度越大，则越容易回 火；火孔直径较小时，管壁散热作用增大，则回火可能性会减小。
火焰的稳定性除上述因素外，还要受火焰周围气流的速度和气流与火焰之间角 度的影响。
图5-16天然气和空气的燃烧稳定范围
部分预混合紊流火焰的稳定性
由于预混紊流火焰比层流火焰明显缩短，焰面由光滑变为皱曲，其火焰结构如 图5T7所示。当紊动尺度很大时，焰面将强烈扰动，工作的稳定区可能全部消失，或 者变得很窄。要使燃烧器正常工作只有采用人为的稳焰方法，常采用辅助火焰作点火源 来防止脱火，如图5-18所示。当燃气一空气混合物从燃烧器的火孔1流出时，有部分 混合物经小孔2流向环形缝3,在那里形成一圈稳定的火焰而不会发生脱火；还可用如 图5-19所示的各种形状钝体来实现热烟气的回流而达到稳焰的目的。
◎ [I
1 2 4 S f 7
图5-18用辅助火焰做
点火源
图5-19各种形状的钝体稳焰器
部分预混式燃烧的特点
部分预混式燃烧由于预混了部分空气，所以燃烧温度和燃烧的完全程度有所提 高；当选取适宜的一次空气系数时，燃烧过程仍属稳定，且一次空气系数越大，燃烧的 稳定范围就越小。
5. 2. 2. 3完全预混式燃烧
完全预混式燃烧是在部分预混式燃烧的基础上发展起来的。它满足了燃烧过程 的化学未完全燃烧及过剩空气量均为最小的理想燃烧工况。
燃气和空气在着火前预先按化学当量比混合均匀，即a = a，=1,并在专门设 置的火道，使燃烧区内保持稳定高温的一种燃烧方法。燃烧过程处于动力区内，火焰很 短甚至看不见，所以又称为无焰燃烧。
图5-20为火道式无焰燃烧工作原理图。燃气与空气的混合物从喷头喷出进入 火道内燃烧，高温的燃烧产物将火道壁面烧得赤热，同时混合物进入火道时，由于气流 逐渐扩大，在转角处形成了漩涡区，使得高温的燃烧产物在漩涡里循环，这样，赤热的 火道壁和高温的循环燃烧产物就成为继续燃烧的稳定的高温点火源：