第2章_燃气燃烧器

燃气在一定压力下，以一定速度从喷嘴喷 出，依靠燃气动能产生的引射作用从一次空气口 吸入一次空气，在引射器内燃气与一次空气混合， 经头部火孔流出而燃烧。

分类：（据燃气压力分）

低压引射式——多用于民用燃具 高(中)压引射式——多用于工业装置
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喷嘴

作用：输送一定量的燃气，并将燃气的压力 转换成动能，引射一定量的空气。
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特点

双旋平焰燃烧器




加热均匀，防止局部过热— —因火焰中心为一回流区， 有稳焰、搅拌作用。 火焰中心是回流区——强化 燃烧、需过量空气少——降 低烟气中NOx含量。 炉子升温（对流、辐射传热 加剧）、并且离受热件近— —物料加热快，省燃气。 炉内压力均匀（炉壁四周为 正压区）——防冷风吸入。 制造、安装要求高，布置方 位受限，热负荷不能太大。

结构：由大管和小管相套而成。 工作原理：燃气和空气在火道或燃烧室内边混合边燃烧 特点： 结构简单，工作稳定（不会回火）； 燃气和空气属同心平行气流——混合差、火焰长。
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导流叶片旋流燃烧器
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蜗壳式旋流燃烧器
调 风 板
导 流 叶 片
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特点





与自然引风式比：燃烧热强度大，火焰长短可调节。 与热负荷相同的引射式燃烧器比：结构紧凑，体形轻 巧，占地面积小。 与完全预混式燃烧器比：燃烧室容积热强度小，火焰 较长——需较大的燃烧室容积。 要求燃气压力低，热负荷调节范围大，能适应正压炉 膛，容易实现粉煤-燃气或油-燃气联合燃烧。 可预热空气或燃气，预热温度可接近燃气着火温度— —极大地提高燃烧温度。 需鼓风——耗电。 需配自动比例（空气-燃气比例）调节装置。
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分类

按一次空气分：扩散式、大气式、完全预混式
按空气供给方法分：引射式、鼓风式、自然引 风式


按燃气压力分烟气出口速度分：低速（＜50m/s）、 高速（200～300m/s）、
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2.2 扩散式燃烧器

定义：按照扩散式燃烧方法设计的燃烧器
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特点

炉体小、热强度大、加热快、热惯性小。 负荷调节范围大——1：50 可高温预热空气——低热值燃气可获高温 炉内可调气氛（氧化、还原或中性）。 需较高燃气和空气压力——耗能多 燃烧室内要求耐高温、耐磨损材料 噪声大—需采取消声措施。

应用范围

热处理炉、玻陶制品窑炉、金属熔化炉等高温工业炉。
小火孔——防回火
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防脱火措施

工业上——常用一个紧接着的火道来稳焰。
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撞击式——防脱火
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应用范围

主要应用于热强度大或高温工艺的工业加热装置上。

设计计算

头部计算 引射器的计算
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2.5 新型燃烧器


平焰燃烧器 高速燃烧器 浸没燃烧器 燃气辐射管 脉冲燃烧器 富氧燃烧器 低NOx燃烧器 蓄热式高温空气燃烧器
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1、平焰燃烧器

火焰：
是圆盘形的薄层火焰， 它紧贴炉墙或炉顶向四周 均匀伸展。

结构：由引射器、头部、烧嘴（火孔）三部分组成。 工作原理：
燃气经喷嘴吸入一次空气，混合后经头部条形火孔 流出。二次空气依靠炉内负压吸入，在火孔出口处与燃 气混合物相遇，二者边混合边进入烧嘴砖沟槽内进行燃 烧，形成平展火焰。
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3、浸没燃烧器

工作原理
将燃气与空气预先充分混合，送入燃烧室 进行完全燃烧，燃烧产生的高温烟气直接喷入 液体中，从而加热液体的方法。 属完全预混式燃烧、直接接触传热。

结构
燃烧装置、水槽、排烟装置三部分
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特点

气、液直接接触—不存在传热面上的结晶、结垢、腐 蚀等问题；

高温烟气从液体中鼓泡后排出—气、液剧烈混合—强 化传热。
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作用：
①以高能量的气体引射低能量的气体，并使两者混合均匀。 ②在引射器末端形成所需剩余压力，保证燃烧器稳定工作。 ——克服气流在燃烧器头部的阻力损失 ——混合物在火孔出口获得必要的速度
③输送一定的燃气量，以保证燃烧器所需的热负荷。
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2型

形式
1型
3型
1型——最佳，能量损失最小，但 引射器最长。 2型和3型——阻力较大、但长度较 短。当喷嘴前燃气压力较高，允许 有较大能量损失时，可采用。
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分类


设计计算


2.2.2 鼓风扩散式燃烧器

工作原理

燃气燃烧所需全部空气均由鼓风机一次供给，但燃烧 前燃气与空气并不顶混——燃烧过程属扩散燃烧。

结构形式

选择原因：为了强化燃烧过程和缩短火焰长度，常采
用各种措施来加速燃气与空气的混合。

具体形式：套管式、旋流式、平流式等。
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套管式燃烧器
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适用

各种工业炉及锅炉中

设计计算

要求：空气、燃气两股气流在有限空间内充分混合。 包括：空气系统、燃气系统的计算。
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2.3 大气式燃烧器

定义：按照部分预混燃烧方法设计的燃烧器。 结构
调风板
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工作原理：
实际应用： 一次空气系数=0.45～0.75； 过量空气系数=1.3～1.8

技术要求

燃 烧 好 方便 安全 环保 省地 省钱
满足加热所需热量或燃烧温度——具有一定热负荷； 具一定火焰特性（着火浓度、温度，燃烧速度），火焰稳定 燃烧效率高——燃烧完全 燃烧器配备必要的自动调节、自动安全装置——自控 烟气毒素少——安全、环保 结构紧凑、安全可靠、成本低。
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应用范围

适于：温度要求均匀、且不高，火焰稳定的场合。 如：小型采暖锅炉的点火器、临时性加热设备。 燃气流动状态分：层流和紊流扩散燃烧器 层流扩散式燃烧器：—般不适用于天然气和液化石油 气——燃气燃烧速度慢，易产生不完全燃烧和煤烟。
目的：定火孔直径、数目、间距；燃烧器前所需燃气 压力 基础：动量定理、连续性方程、火焰稳定性
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头部

形式
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作用
将燃气—空气混合物均匀地分布到各火孔上，并运 行稳定、燃烧完全。 ①要求头部各点混合气体的压力相等； ②要求二次空气能均匀地畅通到每个火孔上； ③头部容积不宜过大，否则灭火噪声很大。

分类——根据用途分
多火孔头部（民用燃具）—火孔形状影响燃烧状况。 单火孔头部（工业燃具）—火力集中、火孔热强度高。
分类：燃烧所需空气供给的动力



自然引风式：依靠自然抽力、靠扩散作用供给 空气，多用于民用——扩散式燃烧器。 强制鼓风式：依靠鼓风机供给空气，多用于工 业——鼓风式燃烧器
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2.2.1 自然引风扩散式燃烧器

工作原理 燃气在一定压力下进入管 内，经火孔逸出后从周围 空气中获得氧气而燃烧， 形成扩散火焰。
装置分类


在一次空气吸入口外面安装调风板
通过转动调风板来改变一次空气吸入口的有效流通 截面，从而调节一次空气的吸入量——广泛应用。

在引射器混合管内安装调节螺丝或弯曲钢条
借助螺丝或钢条的上下运动来改变燃气射流的能量 损失，从而调节一次空气吸入量。
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引射器

结构：

工作原理
燃气在一定压力下以一定流速从喷嘴1喷出，进 入吸气收缩管2，燃气靠自身动量传递来吸入一次空 气；在混合管3内和一次空气的流速、成分充分混合 均匀，然后，经扩压管4进一步匀速后，经燃烧器头 部火孔流出燃烧。
第2章 燃烧器


2.1 燃烧器技术要求及分类
2.2 扩散式燃烧器


2.3 大气式燃烧器
2.4 完全预混式燃烧器


2.5 新型燃烧器
2.6 点火装置与燃具安全保护装置
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2.1 燃烧器技术要求及分类

燃烧器：用来实现燃烧过程的装置的统称。 基本用途：合理组织燃烧过程，以保证燃烧室的热工工
作符合工艺、技术和经济的要求。
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特点

烟气不进炉内—间接加热、炉内气氛易控制； 炉内温度分布可调—调辐射管的配置； 据炉子类型、用途选合适的辐射管形式 便于废热回收—热效率高。 用于需控制炉内气氛的热处理炉。 要求炉内温度均匀的加热炉； 不跟废气、废水直接接触的热处理炉等 热效率、辐射管表面温度、辐射管使用寿命。
结构形式：

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特点：

结构简单，制造方便 燃烧稳定、不会回火；点火容易、调节方便 可利用低压燃气（200～400Pa或更低），且不需鼓风， 无动力消耗。 燃烧热强度低，火焰长、需较大燃烧室。 为使燃烧完全，必须供给较多的过剩空气（α =1.2～ 1.6）；燃烧温度低，排烟热损失大。

工作原理

使燃气与空气充分预先混合，再经燃烧器火 孔喷出进行燃烧。
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结构

混合装置 头部
头部

分类
据燃烧器头部结构分： ①有火道头部结构：（头部冷却—防回火；火道—防脱火） ②无火道头部结构； ③用金属网或陶瓷板稳焰器做成的头部结构。
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特点

火焰短、燃烧热强度大、燃烧温度高——可缩小燃烧 室体积、易满足高温工艺要求