第5章 燃气燃烧器
第5章-燃气工业炉
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金属构架
作用——炉子的骨架
加固炉子砌体、承受炉顶压力，并把压力传给基础。 在其上面安装炉子的附属设备。 抵抗砌体的高温膨胀，使炉子不发生变形。
材料
竖钢架：槽钢，成对设置。 水平梁：角钢和槽钢。 连接杆：圆钢 炉底空冷层钢梁：工字钢、槽钢。
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烟道、闸门和烟囱
排烟方式——与炉子结构形式、周围环境条件有关。
下排烟 特点： ①烟气被引入地下，车间卫生条件及操作环境较好， 不妨碍车间地上管线的布置并便于吊车的运行。 ②布置紧凑，经济合理， ③炉子结构较庞大时，需占较大地下深度，布置烟道 时可能受到车间设备基础及厂房柱基的限制； ④烟道系统不易严密，可能影响烟囱正常抽力， ⑤地下水位较高时，还需采取烟道防水措施。 适用场合：多台炉子共同组成一套排烟系统。
规定的颜色、紧急操作阀标志明显。
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2、对使用和操作的要求
一般注意事项 燃烧装置的点火、运行、熄火、停止的通用操作程序 操作环境
3、对检查和维修的要求
检查：检查的通用准则、日常检查、定期检查 维修：检查后的维修、计划维修
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5.3 燃气工业炉节能技术——余热利用
预热空气或燃气
10一预热器周围温度记录警报器
11一预热器；
12—炉压控制闸板；
13一烟囱；
14一助燃风机；
15—炉内压力指示调节器；
16—热风放散
空气
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7、安全装置
作用
燃具由于故障、使用条件变化或误操作时——防止发 生事故。
《燃气燃烧器理论》课件
性能优化主要包括燃气与空 气混合的均匀性、火焰传播 速度、热量释放的稳定性等 方面。通过调整燃烧器结构 、优化燃料和空气的流动和 混合，可以提高燃烧效率， 降低能耗和污染物排放。
性能优化还可以通过采用先 进的控制技术和智能算法来 实现，例如PID控制、模糊 控制等，以提高燃烧器的响 应速度和稳定性。
详细描述
在结构设计过程中，还需要考虑制造工艺、材料选择、维 修保养等方面的因素，以确保设计的可行性和经济性。
燃烧器材料选择
总结词
燃烧器材料选择是燃气燃烧器理论中的关键环节 ，它直接影响到燃烧器的性能和寿命。
总结词
选择合适的材料可以保证燃烧器的稳定性和可靠 性，提高其抗磨损、抗腐蚀等性能，从而延长其 使用寿命。
远程监控与诊断系统
通过互联网和通讯技术，实现对燃气燃烧器的远程监控、数据采集和故障诊断 ，提高设备运行可靠性。
新材料的应用
高温耐热材料
采用新型高温陶瓷、复合材料等耐热材料，提高燃气燃烧器在高温环境下的可靠 性和寿命。
轻质材料
利用轻质材料如碳纤维复合材料等，减轻燃气燃烧器的重量，方便运输和安装。
THANK YOU
高效低污染燃烧技术
高效燃烧技术
通过改进燃烧器设计、优化燃料和空 气的混合比例，提高燃气燃烧效率， 减少能源浪费。
低污染排放技术
采用先进的燃烧控制技术、排放后处 理技术和清洁燃料，降低燃气燃烧产 生的污染物排放。
智能化控制技术
智能控制系统
利用传感器、控制器和执行器等设备，实现燃气燃烧器的自动化和智能化控制 ，提高燃烧稳定性。
燃烧稳定性与火焰传播速度、燃气流 量、空气流量和燃烧器结构等因素有 关。
燃烧产物与污染物排放
燃气燃烧产生的产物包括二氧化碳、水蒸气、氮气和少量的一氧化碳、硫化物等。
燃气燃烧器安全技术规定
燃气燃烧器安全技术规程第一章总则第一条为了保障燃气燃烧器(以下称'燃烧器')的安全运行，避免和减少燃气设备安全事故，减少财产损失，保护生命安全，为燃气设备的安全监督提供技术依据，制定本安全技术规定(以下称'规定')。
第二条本规定依据国务院《特种设备安全监察条例》中有关规定，参考国内外相关标准编制。
第三条适用范围(一)本规定适用于各类锅炉用燃气燃烧器，其他用途的燃气燃烧器可参照本法规实施。
(二)本法规规定了燃烧器的结构和设计、安装与系统、运行与维护、安全与控制装置、技术数据和铭牌要求等。
(三)双燃料燃烧器应符合本法规和TSG GB002-2006《燃油燃烧器安全技术规定》的要求。
第四条燃烧器电气控制系统的安全性能，应该符合GB3797-89《电控设备第二部分装有电子器件的电控设备》的规定。
第二章结构和设计要求第5条设计(一)燃气燃烧器通常由以下主要部件组成：燃气喷嘴、燃气阀系、风机、燃气流量调节阀、空气调节装置、点火装置、燃气压力检测开关、空气压力检测开关及火焰监测装置等。
(二)燃烧器的设计应确保燃烧器满足规定的输出功率和性能要求。
燃烧器的结构应该保证不会发生不稳定、变形或开裂等危及安全的问题。
(三)燃烧器各部件的结构和尺寸设计不仅必须确保燃烧器的可靠和经济运行，还要保证操作人员的安全。
(四)燃烧器上应当有火焰观测孔，为防止火焰喷出或烟气外漏，观察孔的安装应具有足够的强度并有效密封。
(五)用于燃烧器的运动部件(皮带传动、风机)必须设计防护装置。
(六)为防止异物吸入，影响设备正常安全运行，燃烧器风机入口应配备金属防护网罩。
(七)设计额定输出功率大于等于350kW的燃烧器，需配置燃气流量调节装置，使其输出功率在规定的范围内可调。
连续调节燃烧器的气流调节装置应有明确的说明。
(八)燃烧器应配备空气流量调节装置。
设置调节挡板的，空气挡板的位置应该有清晰的指示。
(九)对多级调节或连续调节的燃烧器，空调和燃气调节装置应为机械式、电动或其他方式实现联动。
李崇祥主编_节能原理与技术_第5章
(2)由余热锅炉提供的全部或部分蒸汽还要在蒸汽轮机燃烧室 中进一步加热到与燃气轮机前的初温相同的水平，即过热蒸汽的温 度一定要比常规的蒸汽轮机中所承受的温度高的多。这种高温过热 蒸汽的作功，为提高整个循环的热功转换效率提供了条件。 (3)由于蒸汽膨胀后经余热锅炉直接排向大气的，即蒸汽的膨 胀背压比采用凝汽器时高很多，这限定了蒸汽作功能力的充分发挥。 (4)由于蒸汽连续不断地排向大气难于回收，这就需要向余热 锅炉大量地补水，补充水的处理设备必然庞大，耗费是昂贵的。 5.3 联合循环性能的理论分析 5.3.1 联合循环热效率计算
第5章 联合循环
5.2.4 程氏双流体循环 程氏双流体循环也是一种燃气-蒸汽联合循环。 水蒸汽477℃ 该循环中燃气 1276kPa 与蒸汽是在同一台燃 气轮机中膨胀做功的。 有两种流体----燃气 1
2.28kg/s 354℃ 1159kPa 14.63kg/s 3 燃料 982℃ 1117kPa 17.24kg/s 4 504℃ 105kPa 17.24kg/s 5 排气 149℃ 101kPa 17.24kg/s
= QGT ηGT / 3600
汽轮机功率有两部分，一部分是燃气轮机排气热能经余热锅炉 产生蒸汽的做功部分，而另一部分是在正压炉中分产热能产生蒸汽 的做功部分： P = [(1 - η )Q η + Q ] η / 3600
ST GT GT r2 ST ST
因此，扣除厂用电率φ便可得到燃煤IGCC综合热效率的公式：
2 和蒸汽一起流经燃气 G 轮机，因此起名为双空气 15℃ 101kPa 流体循环。 14.63kg/s
补给水 6 15℃ 101kPa 2.28kg/s
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程氏双流体循环的主体设备与余热锅炉型-蒸汽联合循环非常 相近，但也有以下几点原则性的差别： (1)不再配置蒸汽轮机和凝汽器等设备。
燃气燃烧器知识汇总介绍
燃气燃烧器知识汇总介绍一、燃气燃烧器的原理燃气燃烧器的原理是将燃气与空气混合后在燃烧室内点火燃烧，产生高温和热能。
燃气燃烧器主要由燃烧器本体、燃烧器控制系统和燃气供应系统等组成。
燃气通过燃气管道进入燃烧器本体，与空气混合后在燃烧室内进行燃烧。
燃烧器控制系统通过控制燃气和空气的比例、调节燃气的压力和监测燃烧状态等，保证燃烧过程的安全和经济稳定。
二、燃气燃烧器的分类根据使用的燃气类型不同，燃气燃烧器可以分为天然气燃烧器、液化石油气（LPG）燃烧器和人工煤气燃烧器等。
根据燃烧方式的不同，燃气燃烧器可以分为预混合燃烧器和燃尽燃烧器两种。
预混合燃烧器是将燃气和空气事先混合后再进入燃烧室进行燃烧，燃料利用率高。
燃尽燃烧器是将燃气和空气分别进入燃烧室，通过调整燃气和空气的比例来控制燃烧的强弱和稳定性。
三、燃气燃烧器的工作流程燃气燃烧器的工作流程一般包括点火、引燃和燃烧三个阶段。
首先，燃气燃烧器通过燃气供应系统将燃气引入燃烧室。
然后，在燃烧室内通过点火装置点燃混合气体，形成火焰。
最后，燃气和空气在燃烧室内进行充分的燃烧，释放热能。
四、燃气燃烧器的应用燃气燃烧器的应用广泛，包括工业制造、电力发电、采暖供热、冶金热处理、炼油、化工等行业。
在工业生产过程中，燃气燃烧器以其高效、环保、安全的特点被广泛应用于高温炉、干燥设备、烘炉、玻璃窑炉、烟囱等燃烧装置。
五、燃气燃烧器的优点相比其它类型的燃烧器，燃气燃烧器具有以下几个优点：1.高效性：燃气燃烧器的燃烧效率高，能源利用率高，有助于节约能源和降低生产成本。
2.环保性：燃气燃烧器在燃烧过程中的排放物少，无烟尘、无黑烟、无污染物，对环境友好。
3.安全性：燃气燃烧器具有自动控制系统，能够实时监测燃气的压力、浓度和温度等，保证燃烧过程的安全稳定。
4.灵活性：燃气供应方便，无需储存油料，减少物料处理和存储的成本和占地。
5.维护成本低：燃气燃烧器结构简单，维护成本相对较低。
六、燃气燃烧器的安全性1.定期维护：定期对燃气燃烧器进行维护，检查燃气管道、点火装置、燃烧室等部件的工作状态和性能。
徐通模版燃烧学--第5章
1
2
3
4Hale Waihona Puke 567 Barrere巴雷尔与Mestre梅斯特里提供的实验结果(下页 图)
1/3/7号钝体(上图) 吹熄特性曲线,回流区窄 钝体宽度相同，均为 5mm
非流线型增加，火焰稳定界限加宽
可能是由于非流线型程度增加，使回流区增大
最大的vB处于富燃料侧
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工程上稳定火焰的具体方法
2. 预混火焰的燃烧温度高，燃烧强烈，燃烧完全，无黑烟， 火焰呈透明状，无明显轮廓。也称为无焰燃烧。
3. 由于燃料和空气在燃烧前已均匀混合，所以有回火的危
险，应严格控制预热温度。为了防止回火和爆炸，燃烧器
的燃烧功率不能太大。
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（三）部分预混式燃烧特征
1. 部分预混式燃烧是指气体燃料和燃烧所需的部分空气在 喷出喷口前，在燃烧器中预先混合（一次空气系数一般为 0.5～0.6），在喷口外再和燃烧所需的其余二次空气逐步 混合并继续燃烧。
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（2）钝体稳燃 钝体稳燃是利用物体的几何形状造成低速区的典型。气体 绕过钝体时，钝体后部的反向压力梯度增大，能够形成较大 的回流区，可以反卷高温烟气成为热源，有利于稳定着火和 燃烧。 钝体头部为圆盘，流动阻力损失较大，圆柱体次之，弹头 状最小。钝体常用耐温耐磨的材料制成。
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7种型式的钝体如图所示
2. 它兼有扩散式燃烧和完全预混燃烧的特点，燃烧反应速 度很快，燃烧得以强化，火焰温度也提高了。有时也称为 半无焰燃烧。
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wga
wga
wl
w wga wl
wga<wl w 0 wga>wl w 0 wga=wl w 0
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二、火焰传播速度
燃气燃烧器工作原理
燃气燃烧器工作原理
燃气燃烧器是一种常见的热能设备，广泛应用于工业生产和生活中。
它通过将燃气与空气混合并点燃，产生高温高压的燃烧气体，从而实现能量的转化。
下面我们将详细介绍燃气燃烧器的工作原理。
首先，燃气燃烧器的工作原理基于燃烧反应。
燃气和空气在一定的比例下混合后，通过点火装置点燃，形成燃烧火焰。
这一过程主要包括燃气的供给、空气的调节和点火等步骤。
其次，燃气燃烧器的工作原理还涉及燃烧空气的调节。
燃气和空气的比例对燃烧效果有着重要的影响。
通常情况下，燃气和空气的混合比例需要在一定范围内才能实现有效的燃烧。
因此，燃气燃烧器通常配备有空气调节装置，用于控制空气的流量，以确保燃烧效果的稳定和高效。
另外，燃气燃烧器的工作原理还包括点火系统。
点火系统通常采用电火花点火装置，通过高压电流产生电火花，点燃燃气和空气混合气体，从而引发燃烧反应。
点火系统的稳定性和可靠性对燃气燃烧器的工作效果有着重要的影响。
此外，燃气燃烧器的工作原理还涉及燃烧过程中的热能转化。
燃烧产生的高温高压气体可以被用于加热空气、水或其他介质，从而实现能量的转化和利用。
燃气燃烧器在工业生产中具有广泛的应用，如锅炉、热风炉、热处理炉等，都是依靠燃气燃烧器来实现能量转化的。
总的来说，燃气燃烧器的工作原理是基于燃烧反应和热能转化的。
它通过控制燃气和空气的混合比例、点火系统的稳定性和热能转化效率，实现能量的转化和利用。
燃气燃烧器在工业生产和生活中发挥着重要的作用，对于节能减排和提高生产效率都具有重要意义。
燃气燃烧器工作原理
燃气燃烧器工作原理
燃气燃烧器是一种常用的热能装置，它通过将燃气与空气混合并点燃，产生火焰和热能。
燃气燃烧器主要由燃气供应系统、空气供应系统和燃烧系统组成。
燃气供应系统包括燃气管道和燃气阀门。
燃气进入燃烧器后，通过阀门控制气体流量并调节燃气的供应量。
空气供应系统包括风扇和进风口。
风扇产生的气流将外界空气吸入燃烧器内，与燃气进行混合。
进风口的大小可以通过调节风门来实现，以控制空气的供应量。
燃烧系统包括点火装置和燃烧器燃烧室。
点火装置通过产生电火花或火焰点火，将混合后的燃气和空气点燃。
燃烧器燃烧室是燃烧的场所，当燃烧器启动后，燃气和空气进入燃烧室混合，并在点火的作用下燃烧，产生火焰和释放热能。
燃烧室的结构可以根据不同的燃气类型和燃烧需求而有所不同。
燃气燃烧器的工作过程可以简单概括为：燃气和空气经过供应系统输入燃烧器，然后在燃烧器燃烧室中点燃，产生火焰和热能。
通过调节燃气和空气的供应量，可以控制火焰的大小和温度，从而实现不同的热能需求。
在工作过程中，需要注意安全操作，以确保燃气燃烧器的正常运行和使用效果。
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第三节 大气式燃烧器
大气式燃烧器: 0 < α ' < 1
一、大气式燃烧器的构造和工作原理
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2.缺点 （1）需要鼓风，耗费电能； （2）燃烧室容积热强度通常比完全预混燃烧器 小，火焰较长，因此需要较大的燃烧室容积； （3）不具备燃气与空气成比例变化的自动调节特 性，最好能配置自动比例调节装置。
单位：W/mm2(J/mm2h)
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不同燃气的火孔热强度对火焰的影响：
蓝色 紊流
离
焰
过
渡
层 流
区
烟
黄
炱
焰
火
层
硬
流
黄 焰
火 软
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2.缺点 （1）燃烧强度低，火焰长，燃烧室大；
（2）容易产生不完全燃烧；
（3）过剩空气系数大，燃烧温度低。
3.应用范围
要求温度不高，但是温度分布均匀、火焰 稳定的场合。例如：沸水器、热水器、纺织工 业烧毛、食品工业的加热、小型采暖锅炉、点 火器、指示性燃烧器等。
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¾ 在混合管内安装调节螺丝或弯曲钢条
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（5）扩压管 ① 扩压管的作用
把气体的动压变成静压，另外使燃气-空气 进一步混合。
② 扩压管的形式
张角 l
张角: 60--80 长度l=(3.5-4)dt
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（4）混合管 ① 混合管的作用 使气体的速度场、浓度场趋于均匀。 ② 混合管的形式
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2.引射器的组成 引射器由喷嘴、吸气收缩管、混合管、
扩压管四部分组成。
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③ 喷嘴结构形式
喷嘴结构形式分：固定喷嘴和可调喷嘴两种。 ¾ 固定喷嘴
参数： β = 600
l =1~ 2 d
特点： 加工简单，造价低
廉,只适用于一种燃气。
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（1）喷 嘴 ① 喷嘴作用 输送燃气，并将燃气势能转变为动能以引射 空气。 ② 喷嘴流量计算
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夹角： 900-1800
直管管径d： 50-100mm
火孔直径dp： 2-4mm
火孔中心距： (6-10)dp
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3. 冲焰扩散燃烧器
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特点: 火焰相撞增加了
混合强度，提高了 燃烧的稳定性。
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（二）自然引风式扩散燃烧器火孔热强度
火孔热强度: 1mm2火孔面积在单位时间内所放出的热量。
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(4)阶段燃烧型低NOX燃烧器
分段燃烧型低NOx燃烧器
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民用本生燃烧器分段燃烧
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（1）自身烟气再循环燃烧器
是利用高温高速的燃烧气体的引射作用，使烟气 回流到燃气中，增加燃烧区惰性气体的含量，以 降低火焰温度和氧气浓度，从而抑制NOx的生成。
dt
lmix
lmix = (1 ~ 3)dt
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（二）燃烧器头部
1.头部的作用 将燃气—空气混合物均匀地分配到各个火孔
上，以实现稳定和完全燃烧。 2.头部的要求
（1）各个火孔压力相同，保证火焰同高； （2）能很好地组织二次空气均匀流畅通过各个火孔； （3）头部容积不宜过大，避免熄火噪音。
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2、烟气再循环燃烧技术及装置
烟气再循环燃烧技术分为自身烟气再循环和风 机引入烟气再循环。
目前进口的锅炉用全自动燃气（油）燃烧器 上，采用了许多烟气再循环专利技术，以满足 日益迫切的环保要求。
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(2)民用燃烧器烟气循环
利用燃气的引射作用，使烟气回流到燃气空气混 合气体中，增加混合气体中惰性气体的含量，消 除本生火焰的局部高温，抑制NOx生成。
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③ 条形火孔
特点: 在热负荷相同时,条形火孔所占据的面积比
圆火孔和方火孔少。但是，二次空气与火焰接触面
小，易出现黄焰。
横向
适用于燃气量大
、加热面积较小
的地方。如，燃
气热水器。
纵向
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201的火孔
（2）单火孔头部
燃气 节流圈 或阀门
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（2）涡卷式扩散 燃烧器
特点: a.节省炉膛所占有的面
积; b.在组成的平面上火孔
分布均匀; c.空气流畅。
集气管
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涡卷形管子
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2. 扇形火焰扩散燃烧器
特点: a.火孔呈缝隙状; b.火焰与空气接触面
大; c.燃烧快，火焰短。
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4. 炉底（床）扩散式燃烧器
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（2）中心供气蜗壳式旋流燃烧器
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（二）鼓风式燃烧器的特点和应用范围
1.优点
（1）与热负荷相同的引射式燃烧器相比，其结构 紧凑、体形轻巧，占地面积小；
（2）热负荷调节范围大，调节系数一般大于5； （3）可以预热空气或预热燃气； （4）要求燃气压力较低； （5）容易实现煤粉—燃气、油—燃气联合燃烧。
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（二）完全预混式式燃烧器的缺点 1.容易或回火,调节范围小,头部结构笨重； 2.要求燃气的质量恒定; 3.热负荷大的燃烧器,结构笨重; 4.噪音大。
（三）完全预混式燃烧器的应用范围 工业加热装置。
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二、完全预混式燃烧器的特点及应用范围
（一）完全预混式燃烧器的优点
1.燃烧完全； 2.燃烧温度高，能满足高温工艺要求； 3.过剩空气少，可用于直接加热金属，不会引起工 件过分氧化； 4.火道式的燃烧容积热强度大，燃烧室小、紧凑； 5.容易使用低热值燃气； 6.不需鼓风设备，节约电能。
dt D = 2.2dt
锥形
流线形
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（3）一次空气吸入口 ① 空气吸入形式 吸入口开口面积 =（1.25 ~ 2.25）Fp
l = (0 ~ 0.5)D' l = (1.0 ~ 1.5)dt
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② 一次空气量的调节 ¾ 在一次空气吸入口外面安装调风板
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1．分段燃烧技术及装置
分段燃烧方法是分段供给燃料或空气以降低NOx产生 的方法。在工业炉、锅炉得到广泛采用，在内燃机、
燃气轮机上也获得实用。
分段供给燃烧用空气，第一段燃烧在一次空气系数 小于1下进行，此时氧浓度小及燃烧温度低，所以NOx 产生量低；第二段燃烧是剩余燃气与二次空气接触 后进行，此时由于烟气的稀释，温度及氧浓度均 低，故NOx生成也受到抑制。
鼓风式燃烧器形式:
¾ 套管式; ¾ 旋流式; ¾ 平流式等。
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（一）鼓风式燃烧器的构造和工作原理
1.套管式燃烧器
优点：
（1）结构简单； （2）工作稳定，
不回火。
缺点：
燃气、空气为同 心平行流，混合强度 弱，火焰较长。
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燃气喷嘴
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2.旋流式燃烧器 （1）导流叶片式旋流燃烧器
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（二）按空气的供给方式分类
1.引射式燃烧器 2.鼓风式燃烧器 3.自然引风式燃烧器
（三）按燃气的压力分类
1.低压燃烧器：燃气压力在5000Pa以下 2.高（中）压燃烧器:燃气压力在5000Pa-
3×105 Pa之间
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对工业燃烧器的另外技术要求:
1.严格按照要求的燃烧方法进行燃烧，并建立 炉内所需要的气氛（氧化、还原、中性）；
2.火焰特性符合要求（温度、高度等）； 3.配备必要的自动调节和自动安全装置。
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第二节 扩散式燃烧器
自然引风式扩散燃烧器 扩散式燃烧器
强制鼓风式扩散燃烧器
一、自然引风式扩散燃烧器
（一）构造及工作原理
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1.管式扩散燃烧器
（1）排管式扩散燃烧器
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（二）大气式燃烧器的缺点 1.火孔热强度、燃烧温度仍受限制，不能满 足某些工艺的要求； 2.当热负荷较大时，结构较笨重。
（三）大气式燃烧器的应用范围 家用燃气用具、小型工业锅炉及工业炉。
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第四节 完全预混式燃烧器
完全预混式燃烧器: α = α ' ≥ 1
一、完全预混式燃烧器的构造和工作原理
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（3）用金属或陶瓷稳焰器做成的头部结构
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4.其他种类完全预混式燃烧器
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60
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Lg = 0.0035μd 2
H S
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¾ 可调喷嘴 参数： β = 600