燃料與燃燒04

1、燃 料 與 燃 燒 第四篇 燃燒方法與燃燒裝置 第十四章 液體燃料的燃燒 第十四章 液體燃料的燃燒 燃油槽車 / 油管工廠油罐過濾油泵燒嘴爐膛或燃燒室 供油系統(tǒng) 燃燒裝置 燃油的燃燒過程： 油的霧化油滴蒸發(fā)、高溫熱解與裂解與空氣混合著火燃燒 油的蒸發(fā)：提供反應(yīng)需要的可燃物質(zhì) 油的燃燒：提供油蒸發(fā)所需要的熱量 蒸發(fā)與混合的速度燃燒速度 當燃油、氣氛等條件一定時，控制油的燃燒過程主要控制霧化和混合 過程。 第十四章 液體燃料的燃燒 1 單滴油粒的燃燒 介質(zhì)傳給油滴熱量： dQ = 4r2（T1T0）d 油滴蒸發(fā)的汽化熱： dQ = - 4r20 dr L T1 介質(zhì)溫度 T0 油粒溫度 給熱系數(shù)

2、L 油的蒸發(fā)潛熱 P126 圖11-7 0 油的密度 TK 油的沸點 兩者相等： （T1T0）d = -0 Ldr 第十四章 液體燃料的燃燒 兩者相等： （T1T0）d = -0 Ldr 由 r0 0積分： = 0L 1 / （T1T0）dr Nu = d / 2 = / r T0 TK（ 油的沸點） 油粒燒完時間 = 0 L r02 / 2 （T1TK） 第十四章 液體燃料的燃燒 影響油粒燃燒速度的因素： 1. 油粒霧化程度 霧化好： r0 ， 燃燒速度快 2. 周圍介質(zhì)溫度 傳熱大： T1 ， 3. 油的蒸發(fā)潛熱 易汽化： L ， 4. 油的密度 0 ， 5. 油的導熱系數(shù) ， 第十四章

3、液體燃料的燃燒 2 燃料油的燃燒過程 油的霧化油滴蒸發(fā)、 高溫熱解與裂解 與空氣混合著火燃燒 P185 圖14-1 第十四章 液體燃料的燃燒 一、油的霧化 通過噴嘴使油霧化，油的顆粒不均勻， 從幾 到500 。大顆粒容易產(chǎn)生大的煙粒 與焦粒。 油顆粒燃燼時間與顆粒直徑平方成正比。 第十四章 液體燃料的燃燒 二、混合過程 油霧與空氣兩股流股的混合。 強化混合措施： 1. 加大流速 2. 兩股交角噴射 3. 空氣呈旋轉(zhuǎn)氣流 4. 空氣分兩次送入 5. 油霧化細而均勻 三、燃燒過程，穩(wěn)定與強化燃燒 1. 改善霧化質(zhì)量 2. 供給適量空氣，強化空氣與油霧的混合 3. 保證點火區(qū)和燃燒室的高溫 第十四章

4、 液體燃料的燃燒 3 油的霧化 一、油霧化原理、過程和方法 霧化過程是由于油表面外力（沖擊力、摩擦力）和內(nèi) 力（粘性力）相互作用。外力大時油顆粒破碎，平衡 時油顆粒停止霧化。 第十四章 液體燃料的燃燒 霧化過程： （1）油從噴嘴流出形成薄幕或股流 （2）由于油紊流、空氣對油流股的作用， 油表面發(fā)生彎曲波動 （3）在空氣壓力作用下，產(chǎn)生油薄膜 （4）由于表面張力作用，薄膜分裂成 顆粒 （5）顆粒繼續(xù)破裂 （6）顆?；ハ嗯鲎部赡芫酆?P187 圖14-4 第十四章 液體燃料的燃燒 霧化方法（能量來源） 1. 氣體介質(zhì)霧化： 由霧化劑介質(zhì)（空氣、 蒸汽、氧氣、煤氣）的能量提供外力。 2. 油壓式（機

5、械式）霧化：依靠油的壓力高 速噴入空氣中或以旋流方式使油加強攪動， 使油霧化。 第十四章 液體燃料的燃燒 二、油霧炬的特性參數(shù) 油霧炬油霧化后形成顆粒群的 軌跡輪廓 （1）油粒直徑 直徑不均勻，有直徑分布，最大直徑， 平均直徑dm dm正比于噴嘴半徑r0， 反比于sin/2 和 p0.37 P190 圖14-5 第十四章 液體燃料的燃燒 （2）霧化角 大 火焰張角大，火焰短粗 小 火焰張角小，火焰細長 （3）油粒流量密度及其分布 在法線方向上單位時間、單位面積的油流量 中心峰分布均勻 雙 峰分布不均勻，火焰張角大 （4）油霧射程 水平噴射時，油粒降落之前在軸線方向移動的距 離。不同直徑油粒的射

6、程也不同。射程取決于軸 向速度和顆粒度。射程的大小影響火焰長度。 P190 圖14-6，14-7 第十四章 液體燃料的燃燒 三、影響油霧化顆粒直徑的因素 1. 油溫 提高油溫可降低粘度，改善霧化質(zhì)量 2. 霧化劑壓力與流量 提高壓力，噴出速度增加，顆粒平均直徑減小。 低壓燒嘴，霧化劑流速不大，需要霧化劑多；當霧化劑量少時， 影響霧化質(zhì)量；高壓時，對霧化影響不大，需霧化劑單位耗量稍 小些。 3. 油壓力 對于氣體介質(zhì)霧化式，油壓不宜過高，速度太高不利霧化；但油 壓應(yīng)高于氣霧劑反壓力，否則油噴不出。 4. 燒嘴結(jié)構(gòu) 霧化劑 / 油的出口面積、夾角、旋轉(zhuǎn)度、孔數(shù)、孔形狀等等，要 實際試驗，還要考慮制

7、造、油嘴堵塞等問題。 第十四章 液體燃料的燃燒 4 燃油燒嘴 要求: 一定的燃燒能力(熱負荷) 霧化質(zhì)量好 空氣與油霧混合良好 調(diào)節(jié)油量性能良好 燃燒穩(wěn)定,火焰形狀、長度符合要求 結(jié)構(gòu)牢靠，自動調(diào)節(jié)控制，維修方便 第十四章 液體燃料的燃燒 氣體介質(zhì)霧化式燃油燒嘴 1. 低壓油燒嘴 （1）直流式：套管式，比例調(diào)節(jié)式等 （2）旋流式 2. 高壓油燒嘴 （1）外混式：套管式，渦流式 （2）內(nèi)混式 油壓式燃油燒嘴 1. 離心式油壓燒嘴 2. 可調(diào)式離心燒嘴 第十四章 液體燃料的燃燒 一、氣體介質(zhì)霧化式油燒嘴 結(jié)構(gòu)：空氣導管 油導管 燒嘴噴頭 調(diào)節(jié)機構(gòu) 噴頭形式： 直流式 旋流式 第十四章 液體燃料的燃

8、燒 1. 低壓油燒嘴 （1）直流式 空氣流與油流成交角， 相對速度大，霧化效果好。 a. 套管式低壓油燒嘴 P197 圖14-11 第十四章 液體燃料的燃燒 b. 低壓比例調(diào)節(jié)式油燒嘴 P197 圖14-12 第十四章 液體燃料的燃燒 我們 （2）旋流式 （P196 圖14-10） 霧化好，有空氣渦流葉片，空氣與油流交角大（70-90），火焰 張角大，中心負壓區(qū)高溫煙氣回流，連續(xù)點火熱源，燃燒穩(wěn)定。 P196 圖14-10 第十四章 液體燃料的燃燒 2. 高壓油燒嘴 用壓縮空氣（0.3-0.7MPa）、氧氣、蒸汽或高壓煤氣 作霧化劑，但高壓氣體膨脹后會降溫，使油粘度變大， 不利霧化。用過熱蒸汽

9、、預熱壓縮空氣較好，但蒸汽 過多，影響加熱質(zhì)量。 特點： （1）結(jié)構(gòu)簡單，體積小 （2）霧化劑速度大，霧化質(zhì)量好 （3）混合稍差，n 略大，n=1.20-1.25，火焰長 （4）調(diào)節(jié)性能好 （5） 必須強鼓風a。外混式-套管式高壓油燒嘴 第十四章 液體燃料的燃燒 a. 外混式套管式高壓油燒嘴 霧化好，混合差，n大， 火焰長 P199 圖14-15 第十四章 液體燃料的燃燒 第十四章 液體燃料的燃燒 b. 外混式渦流式高壓 油燒嘴霧化劑噴頭有旋流葉 片，混好火焰短 P200 圖14-16 第十四章 液體燃料的燃燒 c. 內(nèi)混式高壓油燒嘴 混合室距離較長，霧化劑以高速與油相遇，霧化良好。 噴口油霧

10、不受熱輻射，不易造成裂化而堵塞噴口。 P200 圖14-17 第十四章 液體燃料的燃燒 二、油壓式（機械式）油噴嘴 油壓1.5-2.5MPa，空氣鼓風，不需要霧化劑。重油在本 身壓力能作用下，由噴嘴噴出。 a. 離心式 油壓燒嘴 P203 圖14-21 第十四章 液體燃料的燃燒 b. 可調(diào)式離心燒嘴 針閥調(diào)節(jié)油量，并且負荷調(diào)節(jié)時，可保證霧化質(zhì)量 P204 圖14-22 燃 料 與 燃 燒 第四篇 燃燒方法與燃燒裝置 第十五章 固體燃料的燃燒 第十五章 固體燃料的燃燒 1 碳粒的燃燒 （異相反應(yīng)） 初次反應(yīng) C + O2 = CO2（完全燃燒）， C + 0.5O2 = CO 二次反應(yīng) C +

11、CO2 = 2CO CO + 0.5O2 = CO2 第十五章 固體燃料的燃燒 反應(yīng)過程： 1. O2向碳表面擴散流動 2. 表面吸附，表面反應(yīng) 3. 反應(yīng)物脫附，并向外擴散流動 4. 未反應(yīng)完的O2向內(nèi)表面擴散 5. 內(nèi)表面反應(yīng)，氣相反應(yīng)物向外擴散 異相反應(yīng)涉及（內(nèi)外）擴散，（內(nèi)外表面）反應(yīng) 碳的反應(yīng)速度，即是O2消耗速度 ： KSC = mC /（1/k + 1/ ） 第十五章 固體燃料的燃燒 2 燃料在床層中的運動方式 1. 固定床 層狀燃燒 2. 流化床（沸騰床）沸騰燃燒 3. 氣流床 粉煤燃燒 第十五章 固體燃料的燃燒 3 層狀燃燒法 一、燃燒過程 1. 灰渣帶：鼓風冷空氣被加熱上升

12、 2. 氧化帶：焦中碳燃燒生成CO2和少量CO， O2已反應(yīng)完。 3. 還原帶：還原吸熱反 應(yīng)。 CO2 + C = 2CO C + H2O = CO + H2 4. 干餾帶：煤被高溫煙 氣加熱，釋放水分及 揮發(fā)分，生成焦炭。 第十五章 固體燃料的燃燒 1.灰渣帶 2.氧化帶 3.還原帶 4.干餾帶 第十五章 固體燃料的燃燒 影響燃燒的主要因素 煤質(zhì)：熱值、灰份、熱穩(wěn)定性、機械強度、灰熔點 煤塊粒度：影響擴散、傳質(zhì)面積和帶出損失 鼓風大小和分布：影響燃燒完全度、爐溫，煤層厚度 爐子結(jié)構(gòu) 第十五章 固體燃料的燃燒 二、爐子結(jié)構(gòu) 加煤機構(gòu)，爐排， 燃燒室，鼓風系統(tǒng)， 出渣機構(gòu)，除塵器， 引風系統(tǒng)，

13、煙囪。 （換熱系統(tǒng)：汽鍋、過熱器、 空氣預熱器、 省煤器等） 第十五章 固體燃料的燃燒 鍋 爐 1.鍋筒 2.鏈條爐排 3.蒸汽過熱器 4.省煤器 5.空氣預熱器 6.除塵器 7.引風機 8.煙囪 9.鼓風機 13.灰車 第十五章 固體燃料的燃燒 1、人工加煤的爐子 a. 由加煤口人工加煤 b. 爐篦：支承煤層，傳送煤料，空氣 從縫隙鼓入，灰渣從縫隙下落到灰坑 c. 燃燒室 特點： （1）周期進料，周期燃燒過程，不 穩(wěn)定，經(jīng)濟性差 （2）勞動強度大，勞動條件差 （3）一次風預熱溫度250C，過 高易燒壞爐篦 第十五章 固體燃料的燃燒 2、機械加煤的爐子 （1）加煤機械 絞煤機 特點：1.著火熱

14、力條件差，著火熱源來自上部燃燒反應(yīng)區(qū) 2.對于煤質(zhì)要求嚴格，水分少，灰分少，揮發(fā)分高，弱結(jié)焦 性，灰熔點高。 第十五章 固體燃料的燃燒 拋煤機 利用風力或機械力把煤拋在爐篦上。 特點：1.加煤均勻，不吸入冷風，機械 化操作勞動強度低。 2.煤層薄，燃燒均勻，升溫熄火 快，揮發(fā)份燃燒快，可燃燒高 揮發(fā)分煤。 3.可燃燒結(jié)焦性強的煤。 4.手動往復爐排清渣。 第十五章 固體燃料的燃燒 （2）爐篦（爐排） a.振動爐排 固定爐排：封閉作用 活爐排：支承并輸運燃 料，依靠偏心輪、彈簧板 產(chǎn)生振動 煤質(zhì)要求高：水分低，灰分 低，結(jié)焦性不強。 第十五章 固體燃料的燃燒 往復爐排 由活動爐排和固定爐排組成。

15、 煤送入后，在一層層爐排上交 替前進經(jīng)歷預熱干餾燃燒。 特點： 1.燃燒穩(wěn)定，連續(xù)不斷，有利 提高溫度和傳熱效率； 2.機械加煤，勞動強度低，改善燃燒條件，減少污染； 3.對煤質(zhì)要求較寬，可燃燒熱值低、粒度分布寬的煤，但灰熔點不應(yīng)過低。 第十五章 固體燃料的燃燒 鏈條爐排 煤隨鏈條一起前進，完成 預熱干餾燃燒過程。 特點： 1.單面引燃，著火條件差； 2.機械式加煤，勞動強度小， 但要靠人工撥火。 3.對煤質(zhì)要求高，低水分，中 等灰份，高灰熔點。 第十五章 固體燃料的燃燒 4 沸騰燃燒法 爐溫 850-1050C，床層1-1.5m， 細煤進入床層后很快被加熱燃燒。 特點： 1. 對煤要求低，細

16、粒煤。高水分、 高灰、低揮發(fā)份的劣質(zhì)煤也能穩(wěn)定 燃燒。 2. 爐內(nèi)溫度均勻，傳熱、傳質(zhì)、 反應(yīng)快、強烈，燃燒強度大。 第十五章 固體燃料的燃燒 5 粉煤燃燒法 煤磨細到20-70，空氣噴入爐內(nèi)，瞬間完成燃 燒，象氣體燃燒那樣有明顯火炬。 第十五章 固體燃料的燃燒 粉煤燃燒系統(tǒng)： 1. 粉煤制備： 給煤器粉碎機分離器（篩分） 2.輸送裝置： 管道輸送到一次風風機 3.燃燒裝置： 在一次風帶動下，以要求速度送至粉煤燃 燒器。 第十五章 固體燃料的燃燒 粉煤燃燒法特點 1.可以大量使用劣質(zhì)粉煤； 2.爐溫易調(diào)節(jié)，可以自動控制爐溫； 3.勞動強度低； 4.但需要一套制備粉煤裝置。煤要先干燥處理，否則 動力消耗過大； 5.煙氣飛灰大，造成換熱器、風機磨損，須裝置除塵 設(shè)備。 第十五章 固體燃料的燃燒 煤粉燒嘴 第十五章 固體燃料的燃燒 渦流式煤粉燒嘴 雙管式煤粉燒嘴 第十五章 固體燃料的燃燒 多孔式煤粉燒嘴 煤粉空氣 煤氣 第十五章 固體燃料的燃燒 5 旋風燃燒法 燃料空氣流沿燃燒室內(nèi)壁切線方向，以100- 200m/s高速旋轉(zhuǎn)，燃料顆粒與空氣緊密接觸， 迅速完成燃燒反應(yīng)。改善混合，延長燃燒時間。 可下降空氣消耗系數(shù) n=1.05-1.10，可燃燒粗煤 粉或碎煤粒。 第十五章 固體燃料的燃燒 臥式旋風爐 一次風將煤粉從旋風爐前噴煤器將碎煤和粗煤粉送入爐內(nèi)。 二次風沿切線吹入爐內(nèi)，燃