第五節(jié)節(jié)能環(huán)保燃燒器

1、節(jié)能環(huán)保燃燒技術(shù)及裝置節(jié)能環(huán)保燃燒技術(shù)及裝置 燃?xì)夤こ绦录夹g(shù)應(yīng)用篇之二燃?xì)夤こ绦录夹g(shù)應(yīng)用篇之二 節(jié)能環(huán)保燃燒技術(shù)及裝置節(jié)能環(huán)保燃燒技術(shù)及裝置 n一種理想的燃燒技術(shù)，在滿足不同工藝需一種理想的燃燒技術(shù)，在滿足不同工藝需 要的前提下，應(yīng)該是既節(jié)能又環(huán)保的，這要的前提下，應(yīng)該是既節(jié)能又環(huán)保的，這 也是燃燒技術(shù)發(fā)展的方向。本章從節(jié)能、也是燃燒技術(shù)發(fā)展的方向。本章從節(jié)能、 環(huán)保兩個(gè)方面介紹燃?xì)馊紵鞯募夹g(shù)關(guān)鍵，環(huán)保兩個(gè)方面介紹燃?xì)馊紵鞯募夹g(shù)關(guān)鍵， 有許多措施是具有多種效果的，例如許多有許多措施是具有多種效果的，例如許多 節(jié)能措施也同時(shí)有利于降低污染物排量。節(jié)能措施也同時(shí)有利于降低污染物排量。 這些技術(shù)

2、在不斷的改進(jìn)和發(fā)展中，因此也這些技術(shù)在不斷的改進(jìn)和發(fā)展中，因此也 可通稱為新型燃燒技術(shù)及裝置?？赏ǚQ為新型燃燒技術(shù)及裝置。 一、低污染燃燒技術(shù)及裝置一、低污染燃燒技術(shù)及裝置 n目前低污染燃燒技術(shù)研究的主要內(nèi)容是目前低污染燃燒技術(shù)研究的主要內(nèi)容是 控制控制NOx。以下介紹幾種常用的低。以下介紹幾種常用的低NOx 燃燒技術(shù)及裝置。燃燒技術(shù)及裝置。 1分段燃燒技術(shù)及裝置分段燃燒技術(shù)及裝置 n分段燃燒方法是分段供給燃料或空氣以降低分段燃燒方法是分段供給燃料或空氣以降低 NOx產(chǎn)生的方法。在工業(yè)爐、鍋爐得到廣泛采產(chǎn)生的方法。在工業(yè)爐、鍋爐得到廣泛采 用，在內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)上也獲得實(shí)用。用，在內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)?/p>

3、輪機(jī)上也獲得實(shí)用。 n分段供給燃燒用空氣，第一段燃燒在一次空分段供給燃燒用空氣，第一段燃燒在一次空 氣系數(shù)小于氣系數(shù)小于1下進(jìn)行，此時(shí)氧濃度小及燃燒溫下進(jìn)行，此時(shí)氧濃度小及燃燒溫 度低，所以度低，所以NOx產(chǎn)生量低；第二段燃燒是剩余產(chǎn)生量低；第二段燃燒是剩余 燃?xì)馀c二次空氣接觸后進(jìn)行，此時(shí)由于煙氣燃?xì)馀c二次空氣接觸后進(jìn)行，此時(shí)由于煙氣 的稀釋，溫度及氧濃度均低，故的稀釋，溫度及氧濃度均低，故NOx生成也受生成也受 到抑制。到抑制。 分段燃燒型低分段燃燒型低NOx燃燒器燃燒器 民用本生燃燒器分段燃燒民用本生燃燒器分段燃燒 2、煙氣再循環(huán)燃燒技術(shù)及裝置、煙氣再循環(huán)燃燒技術(shù)及裝置 n煙氣再循環(huán)燃燒技

4、術(shù)分為自身煙氣再循環(huán)煙氣再循環(huán)燃燒技術(shù)分為自身煙氣再循環(huán) 和風(fēng)機(jī)引入煙氣再循環(huán)。和風(fēng)機(jī)引入煙氣再循環(huán)。 n目前進(jìn)口的鍋爐用全自動(dòng)燃?xì)猓ㄓ停┤紵壳斑M(jìn)口的鍋爐用全自動(dòng)燃?xì)猓ㄓ停┤紵?器上，采用了許多煙氣再循環(huán)專利技術(shù)，器上，采用了許多煙氣再循環(huán)專利技術(shù)， 以滿足日益迫切的環(huán)保要求。以滿足日益迫切的環(huán)保要求。 自身煙氣再循環(huán)燃燒器自身煙氣再循環(huán)燃燒器 n是利用高溫高速的燃燒氣體的引射作用，是利用高溫高速的燃燒氣體的引射作用， 使煙氣回流到燃?xì)庵?，增加燃燒區(qū)惰性氣使煙氣回流到燃?xì)庵?，增加燃燒區(qū)惰性氣 體的含量，以降低火焰溫度和氧氣濃度，體的含量，以降低火焰溫度和氧氣濃度， 從而抑制從而抑制NOx的生

5、成。的生成。 民用燃燒器煙氣循環(huán)民用燃燒器煙氣循環(huán) n利用燃?xì)獾囊渥饔?，使煙氣回流到燃?xì)饫萌細(xì)獾囊渥饔?，使煙氣回流到燃?xì)?空氣混合氣體中，增加混合氣體中惰性氣空氣混合氣體中，增加混合氣體中惰性氣 體的含量，消除本生火焰的局部高溫，抑體的含量，消除本生火焰的局部高溫，抑 制制NOx生成。生成。 3、設(shè)置火焰冷卻體、設(shè)置火焰冷卻體 n該方法多用于民用燃燒器，是在火焰的該方法多用于民用燃燒器，是在火焰的 高溫區(qū)安裝冷卻體，將高溫區(qū)的熱量通高溫區(qū)安裝冷卻體，將高溫區(qū)的熱量通 過傳導(dǎo)或輻射散失掉，使火焰得到冷卻，過傳導(dǎo)或輻射散失掉，使火焰得到冷卻， 從而抑制從而抑制NOx的生成。的生成。 民用燃燒

6、器頭部加冷卻棒示意圖民用燃燒器頭部加冷卻棒示意圖 4濃淡燃燒技術(shù)濃淡燃燒技術(shù) n濃淡燃燒，是使燃燒設(shè)備上的燃燒器分濃淡燃燒，是使燃燒設(shè)備上的燃燒器分 為兩組，一組在燃料過剩的情況下燃燒，為兩組，一組在燃料過剩的情況下燃燒， 另一組在燃料不足的情況下燃燒，這兩另一組在燃料不足的情況下燃燒，這兩 種情況的燃燒溫度都低，從而抑制種情況的燃燒溫度都低，從而抑制NOx 生成。濃淡燃燒技術(shù)工業(yè)爐、鍋爐、燃生成。濃淡燃燒技術(shù)工業(yè)爐、鍋爐、燃 氣輪機(jī)上都有應(yīng)用。氣輪機(jī)上都有應(yīng)用。 5催化燃燒技術(shù)及裝置催化燃燒技術(shù)及裝置 n催化燃燒是多相反應(yīng)中的完全氧化反應(yīng)，催化燃燒是多相反應(yīng)中的完全氧化反應(yīng)， 可燃?xì)怏w借助催

7、化劑的作用，使反應(yīng)的活可燃?xì)怏w借助催化劑的作用，使反應(yīng)的活 化能降低，加速反應(yīng)速度，能在低溫下完化能降低，加速反應(yīng)速度，能在低溫下完 全氧化。從而可達(dá)到全氧化。從而可達(dá)到CO、NOx的超低排放。的超低排放。 n催化燃燒技術(shù)應(yīng)用廣泛，可用于民用、工催化燃燒技術(shù)應(yīng)用廣泛，可用于民用、工 業(yè)加熱、燃?xì)廨啓C(jī)、燃料電池、尾氣處理業(yè)加熱、燃?xì)廨啓C(jī)、燃料電池、尾氣處理 等。等。 可燃?xì)怏w在鉑催化劑上的起燃溫度與熱力著火溫度可燃?xì)怏w在鉑催化劑上的起燃溫度與熱力著火溫度 可燃?xì)怏w可燃?xì)怏w 催化起燃溫度催化起燃溫度 （K） 熱力著火溫度熱力著火溫度 （K） 氫氣氫氣 一氧化碳一氧化碳 甲烷甲烷 乙烷乙烷 硫化氫硫

8、化氫 液化石油氣液化石油氣 室溫室溫 353353373 643643653 408408413 533533534 463463483 673673 878878 813813 788788 543543 723723 催化燃燒機(jī)理催化燃燒機(jī)理 n可燃?xì)怏w與氧氣在催化劑表面上進(jìn)行可燃?xì)怏w與氧氣在催化劑表面上進(jìn)行 催化燃燒的反應(yīng)機(jī)理是以催化劑催化燃燒的反應(yīng)機(jī)理是以催化劑 （授授 主體主體）和氣體和氣體 （受主體受主體）之間的電子之間的電子 交換為先決條件。其電子交換過程是：交換為先決條件。其電子交換過程是： n（1）電子從可燃?xì)怏w分子進(jìn)入催化劑；）電子從可燃?xì)怏w分子進(jìn)入催化劑； n（2）電子從

9、催化劑進(jìn)入氧氣分子）電子從催化劑進(jìn)入氧氣分子。 氫氣、氧氣在鈀催化劑上的反應(yīng)機(jī)理氫氣、氧氣在鈀催化劑上的反應(yīng)機(jī)理 n首先，鈀吸附氫分子使其活化，釋放出電子與鈀首先，鈀吸附氫分子使其活化，釋放出電子與鈀 結(jié)合成授主型式自由基態(tài)：結(jié)合成授主型式自由基態(tài)： n同時(shí)將電子轉(zhuǎn)移給被吸附的氧分子，使之成為受主同時(shí)將電子轉(zhuǎn)移給被吸附的氧分子，使之成為受主 型式自由基態(tài)：型式自由基態(tài)： n然后氫氣迅速完成催化反應(yīng)，直接生成最終產(chǎn)物水并然后氫氣迅速完成催化反應(yīng)，直接生成最終產(chǎn)物水并 放出熱量：放出熱量： 引射式引射式催化燃燒器催化燃燒器 擴(kuò)散式催化燃燒器 二、節(jié)能燃燒技術(shù)及裝置二、節(jié)能燃燒技術(shù)及裝置 n節(jié)能的主

10、要內(nèi)容：節(jié)能的主要內(nèi)容：直接節(jié)能和間接節(jié)能。直接節(jié)能和間接節(jié)能。 n直接節(jié)能直接節(jié)能是指提高能源的利用效率，降低是指提高能源的利用效率，降低 產(chǎn)品單耗，從而直接減少能源消耗量；產(chǎn)品單耗，從而直接減少能源消耗量； n間接節(jié)能間接節(jié)能是指降低原材料消耗、提高產(chǎn)品是指降低原材料消耗、提高產(chǎn)品 質(zhì)量、延長(zhǎng)設(shè)備壽命等，引起的間接能耗質(zhì)量、延長(zhǎng)設(shè)備壽命等，引起的間接能耗 量降低。量降低。 二、節(jié)能燃燒技術(shù)及裝置二、節(jié)能燃燒技術(shù)及裝置 n燃燒設(shè)備為直接用能設(shè)備，包括能量轉(zhuǎn)換和燃燒設(shè)備為直接用能設(shè)備，包括能量轉(zhuǎn)換和 有效利用兩方面的問題。有效利用兩方面的問題。 n一般燃?xì)夤I(yè)爐和鍋爐的熱平衡方程式：一般燃?xì)夤?/p>

11、業(yè)爐和鍋爐的熱平衡方程式： n式中式中 Q r輸入熱量；輸入熱量； n Q e有效利用熱量；有效利用熱量； n Q 1排煙熱損失；排煙熱損失； n Q 2散熱損失；散熱損失； n Q 3化學(xué)不完全燃燒熱損失；化學(xué)不完全燃燒熱損失； n Q 4煙氣高溫分解熱損失。煙氣高溫分解熱損失。 4321er QQQQQQ 二、節(jié)能燃燒技術(shù)及裝置二、節(jié)能燃燒技術(shù)及裝置 n一般燃燒設(shè)備的熱效率是一般燃燒設(shè)備的熱效率是有效利用熱量有效利用熱量與與單單 位時(shí)間內(nèi)所消耗燃料的輸入熱量位時(shí)間內(nèi)所消耗燃料的輸入熱量的百分比：的百分比： n節(jié)能的前提是分析能量的損失項(xiàng)，上式中，節(jié)能的前提是分析能量的損失項(xiàng)，上式中， 化學(xué)

12、不完全燃燒熱損失和分解熱損失，對(duì)于化學(xué)不完全燃燒熱損失和分解熱損失，對(duì)于 普通燃燒溫度下的燃?xì)馊紵呛苌俚?，一般普通燃燒溫度下的燃?xì)馊紵呛苌俚模话?鍋爐小于鍋爐小于0.5%，不是節(jié)能技術(shù)的重點(diǎn)；散，不是節(jié)能技術(shù)的重點(diǎn)；散 熱損失主要取決于設(shè)備的保溫結(jié)構(gòu)。熱損失主要取決于設(shè)備的保溫結(jié)構(gòu)。 %100%100 r 4- 1 r r e Q QQ Q Q 二、節(jié)能燃燒技術(shù)及裝置二、節(jié)能燃燒技術(shù)及裝置 n燃燒器的節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)：燃燒器的節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)：提高有效利用熱和提高有效利用熱和 降低排煙熱損失：降低排煙熱損失： n（1）有效利用熱量在不同燃燒設(shè)備上差別很）有效利用熱量在不同燃燒設(shè)備上差別很 大，大

13、，其中工業(yè)爐的有效利用率很低，在其中工業(yè)爐的有效利用率很低，在50% 左右，左右，因此國(guó)內(nèi)外在此方面進(jìn)行了大量研究因此國(guó)內(nèi)外在此方面進(jìn)行了大量研究 開發(fā)工作。開發(fā)工作。 n（2）排煙熱損失在高溫爐窯上是主要熱損失，）排煙熱損失在高溫爐窯上是主要熱損失， 高溫爐窯的排煙溫度在高溫爐窯的排煙溫度在1000左右，這時(shí)煙左右，這時(shí)煙 氣余熱將占窯爐總能耗的氣余熱將占窯爐總能耗的50%70%。一般一般 認(rèn)為，排煙溫度每降低認(rèn)為，排煙溫度每降低10，排煙熱損失下，排煙熱損失下 降降1%。 熱損失與空氣系數(shù)、煙氣溫度的關(guān)系熱損失與空氣系數(shù)、煙氣溫度的關(guān)系 1高速燃燒器 n高速燃燒器自身帶有一個(gè)燃燒室，燃料與

14、空氣高速燃燒器自身帶有一個(gè)燃燒室，燃料與空氣 混合后，在燃燒室內(nèi)基本上實(shí)現(xiàn)完全燃燒混合后，在燃燒室內(nèi)基本上實(shí)現(xiàn)完全燃燒 （85%以上），高溫燃?xì)饪颗蛎泬毫氖諗恳陨希?，高溫燃?xì)饪颗蛎泬毫氖諗?噴口以高速噴出。噴口以高速噴出。 高速燃燒器的高速燃燒器的特性：特性： n1、速度為、速度為90120m/s ，最高可達(dá)，最高可達(dá)300m/s。 而一般燃燒器噴出速度僅幾米而一般燃燒器噴出速度僅幾米/秒至幾十米秒至幾十米/秒。秒。 n2、由于燃燒室容積很小，、由于燃燒室容積很小，容積熱強(qiáng)度可達(dá)容積熱強(qiáng)度可達(dá) 6.28108kJ/（m3h），一般也可在，一般也可在4107 4106kJ/（m3h）。 n3

15、、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大，調(diào)節(jié)比可達(dá)、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大，調(diào)節(jié)比可達(dá)1:50，一般燃燒，一般燃燒 器在器在1:10以下以下。 n4、在過?？諝庀禂?shù)、在過?？諝庀禂?shù)為為1.053.40時(shí)均可穩(wěn)定燃時(shí)均可穩(wěn)定燃 燒。燒。 高速燃燒器的節(jié)能高速燃燒器的節(jié)能特點(diǎn)：特點(diǎn)： n（1 1）強(qiáng)化對(duì)流換熱，縮短加熱時(shí)間。強(qiáng)化對(duì)流換熱，縮短加熱時(shí)間。 n傳統(tǒng)工業(yè)爐燃燒器火焰速度很低，以輻射換熱傳統(tǒng)工業(yè)爐燃燒器火焰速度很低，以輻射換熱 為主（約占為主（約占80%80%90%90%），對(duì)流換熱比例很小。），對(duì)流換熱比例很小。 而高速燃燒器煙氣在被加熱體表面的流動(dòng)以紊而高速燃燒器煙氣在被加熱體表面的流動(dòng)以紊 流為主，對(duì)流換熱系數(shù)提

16、高很多。流為主，對(duì)流換熱系數(shù)提高很多。 n國(guó)外曾就輻射加熱爐和高速對(duì)流加熱爐進(jìn)行比國(guó)外曾就輻射加熱爐和高速對(duì)流加熱爐進(jìn)行比 較試驗(yàn)，在較試驗(yàn)，在0 012001200的加熱過程中，前者的的加熱過程中，前者的 加熱時(shí)間是后者的加熱時(shí)間是后者的6 6倍；在倍；在75075012001200的加熱的加熱 過程，前者的加熱時(shí)間是后者的過程，前者的加熱時(shí)間是后者的1010倍，因此節(jié)倍，因此節(jié) 約燃料可達(dá)約燃料可達(dá)20%20%30%30%。 高速燃燒器的節(jié)能高速燃燒器的節(jié)能特點(diǎn)：特點(diǎn)： n（2 2）爐內(nèi)溫度分布均勻，縮短工件均熱時(shí)間。高）爐內(nèi)溫度分布均勻，縮短工件均熱時(shí)間。高 速噴出的高溫?zé)煔饪梢砸浯罅?/p>

17、的較低溫度的爐內(nèi)速噴出的高溫?zé)煔饪梢砸浯罅康妮^低溫度的爐內(nèi) 煙氣，形成強(qiáng)烈的煙氣回流和攪拌作用，使?fàn)t內(nèi)溫?zé)煔?，形成?qiáng)烈的煙氣回流和攪拌作用，使?fàn)t內(nèi)溫 度分布均勻，最佳狀態(tài)下，爐內(nèi)溫差可降至度分布均勻，最佳狀態(tài)下，爐內(nèi)溫差可降至 （0.50.51.51.5），從而縮短了工件均熱時(shí)間，提高，從而縮短了工件均熱時(shí)間，提高 生產(chǎn)率，減少能耗。生產(chǎn)率，減少能耗。 n同時(shí)也由于高溫高速煙氣引射爐內(nèi)較低溫度的煙氣同時(shí)也由于高溫高速煙氣引射爐內(nèi)較低溫度的煙氣 后，爐內(nèi)的強(qiáng)烈換熱使煙氣迅速降溫并使?fàn)t內(nèi)溫度后，爐內(nèi)的強(qiáng)烈換熱使煙氣迅速降溫并使?fàn)t內(nèi)溫度 分布均勻，因此抑制了分布均勻，因此抑制了NONOx x的生成

18、。所以，高速燃燒的生成。所以，高速燃燒 器也是低器也是低NONOx x燃燒器。燃燒器。 高速燃燒器的節(jié)能高速燃燒器的節(jié)能特點(diǎn)：特點(diǎn)： n（3 3）由于負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大，所以爐內(nèi)的溫度可）由于負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大，所以爐內(nèi)的溫度可 高，可低、并且熱慣性小，從而減少無謂的能高，可低、并且熱慣性小，從而減少無謂的能 耗。耗。 n（4 4）容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)控。由于高速氣流能使?fàn)t）容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)控。由于高速氣流能使?fàn)t 溫均勻，故不必像一般爐窯為了保證爐溫均勻溫均勻，故不必像一般爐窯為了保證爐溫均勻 而采用數(shù)量很多的燃燒器。由于可以減少燃燒而采用數(shù)量很多的燃燒器。由于可以減少燃燒 器個(gè)數(shù)，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)控，從而節(jié)省

19、能耗。器個(gè)數(shù)，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)控，從而節(jié)省能耗。 高速燃燒器的應(yīng)用：高速燃燒器的應(yīng)用： n高速燃燒器主要用于熱處理爐、玻陶制品高速燃燒器主要用于熱處理爐、玻陶制品 窯爐及金屬熔化爐。窯爐及金屬熔化爐。 2平焰燃燒器平焰燃燒器 n燃?xì)饫眯D(zhuǎn)氣流通過擴(kuò)張形（喇叭口燃?xì)饫眯D(zhuǎn)氣流通過擴(kuò)張形（喇叭口 形）火道所具有的附壁流動(dòng)性質(zhì)形成平形）火道所具有的附壁流動(dòng)性質(zhì)形成平 展氣流，在平展氣流中燃燒便得到厚展氣流，在平展氣流中燃燒便得到厚 100200mm、直徑、直徑6002000mm 的貼壁圓盤形火焰。的貼壁圓盤形火焰。 蝸殼平焰燃燒器結(jié)構(gòu)圖蝸殼平焰燃燒器結(jié)構(gòu)圖 平焰燃燒器的節(jié)能特點(diǎn)：平焰燃燒器的節(jié)能特

20、點(diǎn)： n（1）工件加熱速度快，節(jié)約能源。）工件加熱速度快，節(jié)約能源。 n由于火焰及煙氣緊貼爐壁擴(kuò)展，對(duì)爐壁加熱強(qiáng)由于火焰及煙氣緊貼爐壁擴(kuò)展，對(duì)爐壁加熱強(qiáng) 烈，因此，平焰爐壁溫度比直焰爐提高快且高，烈，因此，平焰爐壁溫度比直焰爐提高快且高， 從而提高了工件加熱速度；另外，平焰離受熱從而提高了工件加熱速度；另外，平焰離受熱 工件的距離可以比一般直焰小很多，且火焰溫工件的距離可以比一般直焰小很多，且火焰溫 度分布均勻，也可提高工件加熱速度。度分布均勻，也可提高工件加熱速度。 n（2）爐內(nèi)壓力均勻。）爐內(nèi)壓力均勻。 n平焰爐的負(fù)壓區(qū)在火焰中心處，沿爐壁四周為平焰爐的負(fù)壓區(qū)在火焰中心處，沿爐壁四周為 正

21、壓區(qū)，爐子壓力分布均勻，可防止冷風(fēng)吸入，正壓區(qū)，爐子壓力分布均勻，可防止冷風(fēng)吸入， 從而可減少熱量損失。從而可減少熱量損失。 3浸沒燃燒器 n浸沒燃燒法是將燃?xì)馀c空氣混合后在燃浸沒燃燒法是將燃?xì)馀c空氣混合后在燃 燒室完全燃燒，然后將高溫?zé)煔鈬娙胍簾彝耆紵?，然后將高溫?zé)煔鈬娙胍?體中以加熱液體，其傳熱過程屬于直接體中以加熱液體，其傳熱過程屬于直接 接觸傳熱，所以傳熱效率高，作為熱水接觸傳熱，所以傳熱效率高，作為熱水 加熱其熱能利用率可達(dá)加熱其熱能利用率可達(dá)97%。 （1）浸漬型浸沒燃燒器 （2) 填充層型浸沒燃燒器 （3) 多孔板型浸沒燃燒器 （4）兩相流型浸沒燃燒器 （5）發(fā)泡式浸沒燃燒器

22、 4燃?xì)廨椛涔苋細(xì)廨椛涔?n燃?xì)廨椛涔?，是在耐熱鋼或耐熱陶瓷材料制燃?xì)廨椛涔?，是在耐熱鋼或耐熱陶瓷材料?成的輻射管中，燃?xì)馔耆紵?，以加熱管子，成的輻射管中，燃?xì)馔耆紵约訜峁茏樱?利用被加熱的管子所放出的輻射熱來加熱爐利用被加熱的管子所放出的輻射熱來加熱爐 子以及爐內(nèi)待處理的工件或材料。子以及爐內(nèi)待處理的工件或材料。 n由于煙氣不接觸被加熱對(duì)象，所以輻射管燃由于煙氣不接觸被加熱對(duì)象，所以輻射管燃 燒器可以提供保護(hù)性加熱氣氛，特別適宜有燒器可以提供保護(hù)性加熱氣氛，特別適宜有 特殊要求的熱處理爐或加熱爐，如防止被加特殊要求的熱處理爐或加熱爐，如防止被加 熱件氧化和脫碳、生產(chǎn)高質(zhì)量搪瓷、進(jìn)行

23、無熱件氧化和脫碳、生產(chǎn)高質(zhì)量搪瓷、進(jìn)行無 污染食品烘烤等。污染食品烘烤等。 套管式燃?xì)廨椛涔芴坠苁饺細(xì)廨椛涔?低溫加熱或建筑供暖輻射管加熱器低溫加熱或建筑供暖輻射管加熱器 這種加熱器同熱處理輻射管不同之處在于：這種加熱器同熱處理輻射管不同之處在于： n（1 1） 表面溫度較低，最高不超過表面溫度較低，最高不超過550550， 一般溫度在一般溫度在150150450450范圍，熱效率高，不范圍，熱效率高，不 低于低于90%90%。 n（2 2）輻射管安裝方便，長(zhǎng)度不受設(shè)備限制，）輻射管安裝方便，長(zhǎng)度不受設(shè)備限制， 可串聯(lián)也可并聯(lián)使用，因而加熱供暖面積大?？纱?lián)也可并聯(lián)使用，因而加熱供暖面積大。

24、n（3 3）配備有完善的燃燒安全和控制系統(tǒng)。）配備有完善的燃燒安全和控制系統(tǒng)。 5脈沖燃燒器 n脈沖燃燒器是利用燃料和空氣呼吸狀的脈沖燃燒器是利用燃料和空氣呼吸狀的 流動(dòng)和諧振燃燒，即脈沖燃燒。流動(dòng)和諧振燃燒，即脈沖燃燒。 脈沖燃燒過程脈沖燃燒過程 ： n（a a）初始點(diǎn)火初始點(diǎn)火 由鼓風(fēng)機(jī)鼓入空氣同時(shí)通入由鼓風(fēng)機(jī)鼓入空氣同時(shí)通入 燃?xì)庥牲c(diǎn)火器點(diǎn)燃。燃?xì)庥牲c(diǎn)火器點(diǎn)燃。 n（b b）燃燒過程燃燒過程 供給燃燒室的燃?xì)夤┙o燃燒室的燃?xì)? -空氣混合空氣混合 物由前一個(gè)周期的高溫殘存燃燒產(chǎn)物點(diǎn)燃燃燒物由前一個(gè)周期的高溫殘存燃燒產(chǎn)物點(diǎn)燃燃燒 （最開始用點(diǎn)火器點(diǎn)燃（最開始用點(diǎn)火器點(diǎn)燃) )，由于氣體膨脹

25、燃燒，由于氣體膨脹燃燒 室內(nèi)壓力急劇上升。室內(nèi)壓力急劇上升。 n（c c）排氣過程排氣過程 由于燃燒室內(nèi)壓力升高，使由于燃燒室內(nèi)壓力升高，使 燃?xì)夂涂諝忾y關(guān)閉，燃燒產(chǎn)物從排氣管（尾管燃?xì)夂涂諝忾y關(guān)閉，燃燒產(chǎn)物從排氣管（尾管) ) 被排出。排氣終了時(shí)靠排氣的慣性作用，燃燒被排出。排氣終了時(shí)靠排氣的慣性作用，燃燒 室的壓力降至大氣壓力以下。室的壓力降至大氣壓力以下。 脈沖燃燒過程脈沖燃燒過程 ： n（d d）吸氣過程吸氣過程 由于燃燒室內(nèi)形成負(fù)壓，由于燃燒室內(nèi)形成負(fù)壓， 使燃?xì)夂涂諝忾y打開，燃?xì)夂涂諝獗晃肴际谷細(xì)夂涂諝忾y打開，燃?xì)夂涂諝獗晃肴?燒室。燒室。此時(shí)鼓風(fēng)機(jī)停止工作。此時(shí)鼓風(fēng)機(jī)停止工作

26、。 n（e e）再點(diǎn)火過程再點(diǎn)火過程 燃?xì)夂涂諝獗晃肴紵胰細(xì)夂涂諝獗晃肴紵?的同時(shí)，部分燃燒產(chǎn)物從排氣管逆向流入燃的同時(shí)，部分燃燒產(chǎn)物從排氣管逆向流入燃 燒室，將燃?xì)鉄?，將燃?xì)?空氣混合物點(diǎn)燃，開始下一空氣混合物點(diǎn)燃，開始下一 個(gè)循環(huán)。個(gè)循環(huán)。 再點(diǎn)火過程不需要點(diǎn)火器。再點(diǎn)火過程不需要點(diǎn)火器。 脈沖燃燒過程： 脈沖燃燒器的結(jié)構(gòu) （a a）逆止閥逆止閥 其作用是為了在燃燒室其作用是為了在燃燒室 內(nèi)壓力高于大氣壓時(shí)，內(nèi)壓力高于大氣壓時(shí)， 能阻斷氣流，以防止倒能阻斷氣流，以防止倒 流；而在燃燒室內(nèi)壓力流；而在燃燒室內(nèi)壓力 小于大氣壓時(shí)，靠?jī)?nèi)外小于大氣壓時(shí)，靠?jī)?nèi)外 壓差吸入空氣、燃?xì)?。壓差?/p>

27、入空氣、燃?xì)狻?從而造成周期性供氣和從而造成周期性供氣和 燃燒，即周期性振動(dòng)。燃燒，即周期性振動(dòng)。 脈沖燃燒器的結(jié)構(gòu)脈沖燃燒器的結(jié)構(gòu) n（b b）去耦室去耦室 n在進(jìn)氣管和排氣管上都設(shè)有去耦室。去耦室的作用在進(jìn)氣管和排氣管上都設(shè)有去耦室。去耦室的作用 是利用其大的容腔，使燃燒室內(nèi)高頻壓力波阻隔在是利用其大的容腔，使燃燒室內(nèi)高頻壓力波阻隔在 去耦室內(nèi)，以穩(wěn)定壓力。通?？稍O(shè)計(jì)成圓筒形狀。去耦室內(nèi)，以穩(wěn)定壓力。通?？稍O(shè)計(jì)成圓筒形狀。 n（c c）尾管尾管 n尾管即排煙管，是煙氣與被加熱對(duì)象的換熱面。由尾管即排煙管，是煙氣與被加熱對(duì)象的換熱面。由 于是正壓排氣，所以可設(shè)計(jì)較長(zhǎng)的尾管，以增加換于是正壓排

28、氣，所以可設(shè)計(jì)較長(zhǎng)的尾管，以增加換 熱面積，從而降低排煙溫度，通常約為熱面積，從而降低排煙溫度，通常約為6060。 熱水爐的脈沖燃燒系統(tǒng) 脈沖燃燒的特點(diǎn) n（a）因?yàn)榕艧煖囟鹊?，所以加熱效率高。）因?yàn)榕艧煖囟鹊?，所以加熱效率高?n（b）傳熱系數(shù)以及燃燒強(qiáng)度大。傳熱系數(shù)可）傳熱系數(shù)以及燃燒強(qiáng)度大。傳熱系數(shù)可 以達(dá)以達(dá)93174.5W/m，容積熱強(qiáng)度可達(dá)，容積熱強(qiáng)度可達(dá) （0.4653.256）104kW/m3，比普通燃，比普通燃 燒器大幾倍，所以燃燒系統(tǒng)尺寸很小。燒器大幾倍，所以燃燒系統(tǒng)尺寸很小。 n（c）污染物排放低。其中）污染物排放低。其中NOx排放量?jī)H為普排放量?jī)H為普 通燃燒器的一半左右

29、。通燃燒器的一半左右。 n（d）噪音大，需要附加消聲設(shè)備。）噪音大，需要附加消聲設(shè)備。 n（e）負(fù)荷可調(diào)性小。）負(fù)荷可調(diào)性小。 n（f）關(guān)鍵件加工制做要求高。）關(guān)鍵件加工制做要求高。 6富氧燃燒器 n常規(guī)燃燒中的空氣僅有常規(guī)燃燒中的空氣僅有21%的氧氣的氧氣 參與燃燒過程，而參與燃燒過程，而79%的氮?dú)馕盏牡獨(dú)馕?大量燃燒反應(yīng)放出的熱，并作為煙大量燃燒反應(yīng)放出的熱，并作為煙 氣排出，能源浪費(fèi)大。用含氧量大氣排出，能源浪費(fèi)大。用含氧量大 于普通空氣的富氧空氣做助燃劑的于普通空氣的富氧空氣做助燃劑的 燃燒稱富氧燃燒。相反，稱貧氧燃燃燒稱富氧燃燒。相反，稱貧氧燃 燒。富氧燃燒的極限狀態(tài)是純氧燃燒

30、。富氧燃燒的極限狀態(tài)是純氧燃 燒。燒。 富氧燃燒的節(jié)能特性富氧燃燒的節(jié)能特性 n（1）空氣量以及排煙量減少）空氣量以及排煙量減少 由于助由于助 燃空氣中氧含量增加，所以所需助燃空燃空氣中氧含量增加，所以所需助燃空 氣量減少，并減少了煙氣排量，例如富氣量減少，并減少了煙氣排量，例如富 氧空氣含氧量由氧空氣含氧量由21%增至增至27%時(shí)，理時(shí)，理 論空氣量減少論空氣量減少22.3%，天然氣時(shí)理論，天然氣時(shí)理論 濕煙氣量可減少濕煙氣量可減少20%以上，則在相同以上，則在相同 排煙溫度下煙氣熱損失減少，且降低了排煙溫度下煙氣熱損失減少，且降低了 風(fēng)機(jī)的能耗，因此可節(jié)約能源。風(fēng)機(jī)的能耗，因此可節(jié)約能源。

31、 富氧燃燒的節(jié)能特性 n（2）火焰溫度高）火焰溫度高 如空氣中氧含量從如空氣中氧含量從 21%增至增至40%，則燃燒溫度由，則燃燒溫度由 1700增至增至2150。對(duì)于低熱值燃?xì)?，。?duì)于低熱值燃?xì)猓?可通過富氧燃燒提高燃燒溫度，加強(qiáng)傳可通過富氧燃燒提高燃燒溫度，加強(qiáng)傳 熱，提高加熱效率。熱，提高加熱效率。 n（3）分解熱增加）分解熱增加 隨著煙氣溫度升高，隨著煙氣溫度升高， 分解熱增加，當(dāng)遇到低溫表面時(shí)，將放分解熱增加，當(dāng)遇到低溫表面時(shí)，將放 出大量分解熱，這也是富氧燃燒火焰具出大量分解熱，這也是富氧燃燒火焰具 有較大傳熱能力的原因之一。有較大傳熱能力的原因之一。 富氧燃燒的節(jié)能特性富氧燃燒的

32、節(jié)能特性 n總體而言，富氧燃燒的節(jié)能效果顯著，總體而言，富氧燃燒的節(jié)能效果顯著， 國(guó)外將的富氧用于化鐵爐，節(jié)能國(guó)外將的富氧用于化鐵爐，節(jié)能 高達(dá)；在鑄造爐上使用高達(dá)；在鑄造爐上使用 的富氧，平均節(jié)能。的富氧，平均節(jié)能。 n但在開發(fā)階段遇到的主要技術(shù)問題是爐但在開發(fā)階段遇到的主要技術(shù)問題是爐 溫太高導(dǎo)致過熱、溫太高導(dǎo)致過熱、NOx排量高及燃燒器排量高及燃燒器 耐久性差等。耐久性差等。 煙氣回流型富氧燃燒器煙氣回流型富氧燃燒器 n采取氧氣和燃料結(jié)合之前采取氧氣和燃料結(jié)合之前 先吸入爐內(nèi)煙氣，中心燃先吸入爐內(nèi)煙氣，中心燃 氣以低速供入，氣以低速供入，90% 95%的氧氣從周圍小孔以的氧氣從周圍小孔以

33、 高速（約高速（約300mm/s）噴）噴 入，僅入，僅5%10%的氧在的氧在 燃料附近，保證了周圍氧燃料附近，保證了周圍氧 氣流股吸入足夠煙氣，有氣流股吸入足夠煙氣，有 利于降低燃燒溫度，保護(hù)利于降低燃燒溫度，保護(hù) 了燃燒器，也降低了了燃燒器，也降低了NOx 排放量。排放量。 煙氣回流型富氧燃燒器 7空氣預(yù)熱式燃燒器空氣預(yù)熱式燃燒器 n利用煙氣余熱來預(yù)熱空氣、燃料的燃利用煙氣余熱來預(yù)熱空氣、燃料的燃 燒器統(tǒng)稱為預(yù)熱式燃燒器。預(yù)熱式燃燒器統(tǒng)稱為預(yù)熱式燃燒器。預(yù)熱式燃 燒器增加了帶入燃燒反應(yīng)過程中的物燒器增加了帶入燃燒反應(yīng)過程中的物 理熱，可提高低熱值燃?xì)獾娜紵郎囟?。理熱，可提高低熱值燃?xì)獾娜紵郎?/p>

34、度。 并且回收了煙氣余熱，使排煙溫度降并且回收了煙氣余熱，使排煙溫度降 低，從而降低了排煙的熱損失。低，從而降低了排煙的熱損失。 預(yù)熱空氣或燃料的燃料節(jié)約率：預(yù)熱空氣或燃料的燃料節(jié)約率： n課堂練習(xí)：用熱平衡方法導(dǎo)出預(yù)熱課堂練習(xí)：用熱平衡方法導(dǎo)出預(yù)熱 空氣或燃料的燃料節(jié)約率空氣或燃料的燃料節(jié)約率B。燃料燃料 節(jié)約率的定義為預(yù)熱前后的燃料所節(jié)約率的定義為預(yù)熱前后的燃料所 需差值除以預(yù)熱前所需燃料量。需差值除以預(yù)熱前所需燃料量。 （1）自身預(yù)熱式燃燒器 n2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代國(guó)外開發(fā)了自身預(yù)熱燃燒器，已廣年代國(guó)外開發(fā)了自身預(yù)熱燃燒器，已廣 泛應(yīng)用于工業(yè)爐窯，如鑄造爐、陶瓷窯、熱處理泛應(yīng)用于

35、工業(yè)爐窯，如鑄造爐、陶瓷窯、熱處理 爐、玻璃爐、搪瓷爐等。我國(guó)爐、玻璃爐、搪瓷爐等。我國(guó)8080年代也研制了自年代也研制了自 身預(yù)熱燃燒器，并已實(shí)用化。身預(yù)熱燃燒器，并已實(shí)用化。 n自身預(yù)熱燃燒器的空氣預(yù)熱溫度受金屬耐熱度以自身預(yù)熱燃燒器的空氣預(yù)熱溫度受金屬耐熱度以 及換熱面積限制，一般爐窯溫度為及換熱面積限制，一般爐窯溫度為10001000時(shí)，預(yù)時(shí)，預(yù) 熱空氣可達(dá)熱空氣可達(dá)350350400400，可節(jié)能，可節(jié)能15%15%以上；當(dāng)爐以上；當(dāng)爐 溫為溫為14001400時(shí)，相應(yīng)預(yù)熱溫度為時(shí)，相應(yīng)預(yù)熱溫度為600600，節(jié)能，節(jié)能30%30%。 但這種燃燒器但這種燃燒器NONOx x排量大，一般為排量大，一般為0.1%0.1%。 （2）蓄熱式換熱燃燒器 n20世紀(jì)世紀(jì)80年代，英國(guó)燃?xì)夤镜葐挝婚_發(fā)了年