【文章內(nèi)容簡介】 ” 條件 “ 三 T” 條件指的是 反應溫度 (Reaction Temperature)、 駐留時間 (Residential Time)、 湍流混合 (Turbulence Mix)。掌握 “ 三 T” 條件對于熱力燃燒的過程是至關重要的。 1．反應溫度對熱力燃燒的影響 反應溫度 是指在所要求的反應時間和湍流混合條件下，使有毒有害物質完成氧化分解反應的溫度。在足夠的反應時間和湍流混合條件下，溫度升高會加速反應的進行。 2．駐留時間對熱力燃燒的影響 駐留時間 是指廢氣與高溫燃氣的混合時間，以及使冷廢氣溫度達到其反應溫度所需的時間。駐留時間一般取 燃燒室容積與混合氣體體積流量之比的平均值 。燃燒爐的駐留時 間 工業(yè)防毒技術 23 燃燒爐的總駐留時間可按下式估算： 工業(yè)防毒技術 24 3．湍流混合對于熱力燃燒的影響 湍流混合 是指廢氣與空氣混合，以及廢氣與高溫燃氣的混合程度。 湍流混合的目的，實際上就是要增大可燃組分的分子與氧分子或自由基的碰撞機會，使其處于分子接觸的水平，以保證所要求的銷毀率。 則取決于燃燒室的形狀、尺寸，以及燃燒器的型式和布置等。 “ 三 T” 條件之間是具有內(nèi)在聯(lián)系的，改變其中的任何一個條件，其他兩項都可以得到相應的改變。如提高反應溫度，使得反應速度加快，就可以適當?shù)亟档婉v留時間和湍流強度。然而，在這 “ 三 T” 條件中， 延長駐留時間 會使設備體積增大；提高反應溫度 會使輔助燃料的消耗增加。因此， 最經(jīng)濟的方法就是改善湍流混合 情況，以增大分子接觸的機會。這就需要在設計燃燒室的時候充分注意其內(nèi)部的結構。 工業(yè)防毒技術 25 圖 3 溫度和時間對可燃組分氧化速率的影響 工業(yè)防毒技術 26 三、熱力燃燒法的燃料消耗 熱力燃燒中所消耗的輔助燃料按照熱量衡算，只要滿足將全部廢氣升溫到反應溫度（ 760820℃ ）即可。廢氣中可燃組分的熱值可以減少上述衡算中的輔助燃料用量。如果廢氣中的可燃組分濃度高或者廢氣的初始溫度高，那么輔助燃料的用量也會減少。 工業(yè)防毒技術 27 例 ，需從 20度升溫到 760度，用天然氣為輔助燃料，以廢氣助燃。使用 80%過量的助燃廢氣。廢氣所含可燃組分的熱值忽略不計。含氧量與空氣一樣。試估算每凈化 1000m3廢氣需用天然氣多少立方米？助燃廢氣與旁通廢氣各占百分比多少？ 工業(yè)防毒技術 28 第三節(jié) 熱力燃燒爐 熱力燃燒爐的主體結構分成兩部分： 一是燃燒器 ，輔助燃料在其中燃燒，產(chǎn)生高溫燃氣； 二是燃燒室 ，高溫燃氣與冷廢氣在燃燒室湍流混合，達到反應溫度并保持所需的駐留時間。 針對不同的要求和火焰燃燒的情況，燃燒器和燃燒室有各種不同的結構。 一、配焰燃燒器系統(tǒng) 圖 4為配焰式燃燒器系統(tǒng)，其工藝特點是：燃燒器將火焰配布成為許多布點成線的小火焰，廢氣從火焰周圍流過去，迅速達到湍流混合。因此可以看出，該種燃燒有 火焰分散、混合程度高、燃燒凈化效率高 等特點。但當廢氣貧氧，廢氣中含有易沉積的油焦或顆粒物。輔助燃料為油料時，這種系統(tǒng)都不適用。 圖 4 配焰燃燒器系統(tǒng) 工業(yè)防毒技術 29 （一）結構類型 根據(jù)燃燒結構的不同，該種形式的燃燒器又可分為 火焰成線式燃燒器 (見圖 5)、多燒嘴式燃燒器 (見圖 6)和 格柵式燃燒器 (見圖 7)。 圖 5 火焰成線式的燃燒器 (帶側擋板 ) 圖 6 多燒嘴式燃燒器系統(tǒng) 圖 7 格柵式燃燒器 工業(yè)防毒技術 30 火焰成線式燃燒器 的輔助燃料氣從下部管子引入，作為助燃氣體的廢氣從 V形板側面的小孔引入，旁通廢氣從 V形板與側擋板間的縫隙引入。這就是該種燃燒器的特點。當壓力降為 392． 266Pa(40mmH2O)時，該種燃燒器形成的火焰短而穩(wěn)定，湍流混合程度較好。 多燒嘴式燃燒器 的輔助燃料氣從后面引入，廢氣分為兩路，助燃氣體和旁通氣體的量通過調(diào)節(jié) d的大小來控制。該種燃燒器的助燃較好，與火焰成線式相比，不易熄火。但湍流混合不夠理想。因此，在燃燒室中應增設擋板或其他措施，提高混合程度。 格柵式燃燒器 的輔助燃料氣從底部分配管引入，廢氣從下部引入，該種燃燒器湍流混合較好，適用于廢氣流量較為穩(wěn)定的情況。但如壓力調(diào)節(jié)不當，會發(fā)生熄火情況。 工業(yè)防毒技術 31 為使廢氣均勻地達到所需的反應溫度，保證其充分的氧化時間，燃燒室最好制成 圓形狀 ，圓筒形燃燒室使得所有廢氣都能達到均勻反應溫度，且有相等的駐留時間，其凈化效果最佳。實際中，為了制作方便，燃燒室多制成方形狀 。方形燃燒室 易產(chǎn)生渦流死角，不但影響了燃燒室的有效容積，縮短了駐留時間，還 會造成流速的不均勻。 為了在燃燒室內(nèi)獲得高效率的湍流混，則未凈化氣體的體積流量 Q的駐留時間應大于 1s。即： 工業(yè)防毒技術 32 （二）設計問題 針對配焰式燃燒器的結構，其燃燒室要注意解決以下的問題。 (1)燃燒器的安裝位置 為保證溫度分布均勻，反應完全，燃燒器應安置在斷面流速盡可能分布均勻的端處，而不要放置在渦流地帶。 (2)燃燒室截面積 為保證足夠的湍流程度，應滿足： 矩形截面時： QD/A＞ 圓形截面時： Q/D ＞ 式中 Q—— 總體積流量； D—— 直徑或當量直徑； A—— 截面積。 (3)燃燒室內(nèi)設置擋板 由于燃燒室的邊壁效應或燃燒器的結構形式，都有可能產(chǎn)生局部混合不好，為避免這種現(xiàn)象，應在火焰沖擊范圍以外裝設擋板，以提高湍流混合的程度。 表 16— 3反映了有無擋板之間的差別。 工業(yè)防毒技術 33 二、離焰式燃燒系統(tǒng) 圖 8是一個離焰式燃燒系統(tǒng)裝置示意。這種燃燒系統(tǒng)的特點是 高溫燃氣與廢氣的混合是分離開的 ，而不像配焰系統(tǒng)那樣將火焰與廢氣一起分成許多小股。所以，就混合效果來講，不如配焰系統(tǒng)。但是離焰式燃燒器又具有以下優(yōu)點：由于火焰較長， 不易熄火 ，輔助燃料既可以使用燃料油，又可使用燃料氣 (見圖 9)，燃料氣與助燃氣體的流速可調(diào)幅度大，工作壓力范圍寬。 圖 8 使用離焰燃燒器的燃燒爐 圖 9 油氣兩用燃燒器 工業(yè)防毒技術 34 因此，在克服離焰式燃燒系統(tǒng)混合問題上，出現(xiàn)許多方法。 (1)在圖 10中，燃燒過程中火焰噴射產(chǎn)生的抽力將廢氣引入，然后在聯(lián)管處充分混合，克服了混合速度慢的問題。 (2)讓廢氣與火焰徑向進入燃燒室，增強橫向混合速度，利用這一點改善混合情況。 (3)在燃燒室內(nèi)設置擋板 (見圖 11)增加湍流強度，提高混合速度。但要注意正確放置擋板。否則不僅