【正文】 誠然，燃氣燃燒器工作的好壞除了自身的結(jié)構(gòu)和性能外，與它的安裝和操作使。 ⑤燃燒器應配備有必要的自動調(diào)節(jié)和自動安全保護裝置。 鍋爐的燃燒設備 單元 3 燃料與燃燒設備 ③燃燒穩(wěn)定，在燃氣壓力、熱值波動和負荷調(diào)節(jié)的正常范圍內(nèi)，不發(fā)生脫火和回火現(xiàn)象。因此，在選用或設計燃燒器時， 必須注意并要求其達到以下幾點： ①滿足加熱設備所需的熱量和燃燒熱強度，即具有一定的熱負荷能力。 ②高（中）壓燃燒器 燃氣壓力 5000～ 3 105Pa。 ③自然引風式燃燒器 依靠爐膛中的負壓將空氣吸入燃燒系統(tǒng)。 鍋爐的燃燒設備 單元 3 燃料與燃燒設備 （ 2）按空氣供給方式分類 ①引燃式燃燒器 空氣被燃氣的射流吸入或燃氣被空氣射流吸入。 ②部分預混式燃燒器 燃燒所需的空氣中部分與燃氣預先進行混合，一次空氣系數(shù)一般為 ～ （ α1=～）。 1. 燃氣燃燒器的分類 燃氣燃燒器類型很多，有多種分類方法，其中常用的是按燃燒方式、空氣供應方式和燃氣壓力進行分類。熱用戶有工業(yè)、商業(yè)和家庭等，熱用戶不同，對燃氣燃燒的溫度、火焰形狀以及過量空氣系數(shù)等都有各不相同的要求。反之，如果預混可燃氣體在燃燒器出口處流速過高，就容易發(fā)生火焰被吹熄的燃燒不穩(wěn)定（脫火）現(xiàn)象，這也是需要注意和防止的。 鍋爐的燃燒設備 單元 3 燃料與燃燒設備 原來在燃燒器噴口之外的火焰縮回到燃燒器內(nèi)部燃燒的現(xiàn)象，稱為 回火 ，是火焰?zhèn)鞑ニ俣雀哂诨旌蠚怏w流速的結(jié)果。h）或更高，并且能在很低的過量空氣系數(shù)（ α=～ ）下達到完全燃燒，幾乎不存在氣體不完全燃燒損失。顯而易見，如果火道壁面溫度不高，火道就失去了點燃可燃混合物的能力，所以燃氣爐的燃燒室必須要有良好、可靠的保溫措施。此刻，火紅灼熱的火道壁，幾乎不見火焰。隨氣流的擴大，在轉(zhuǎn)角處會形成旋渦區(qū)，高溫煙氣在此旋轉(zhuǎn)循環(huán)流動。 鍋爐的燃燒設備 單元 3 燃料與燃燒設備 專門設置的火道對完全預混式燃燒過程的影響至關(guān)重要，它不僅能夠提高燃燒的穩(wěn)定性，增加燃燒強度，而且可以促成迅速燃盡。 為保證完全預混式燃燒的完好進行，首先是燃氣與空氣在著火前應預先按化學當量比混合均勻，其次是要有穩(wěn)定可靠的點火源。 鍋爐的燃燒設備 單元 3 燃料與燃燒設備 3. 完全預混式燃燒 燃氣與燃燒所需的全部空氣預先進行混合，也即 α1≥1，瞬時完成燃燒過程的燃燒方式，稱為 完全預混式燃燒 。這時，焰面由許多燃燒中心組成一個燃燒層，其厚度取決于在該氣流速度下質(zhì)點燃盡所需的時間。 鍋爐的燃燒設備 單元 3 燃料與燃燒設備 部分預混紊流火焰結(jié)構(gòu)與層流火焰相比，其長度明顯縮短，而且頂部較圓，可見火焰厚度增加，火焰總表面積也相應增大。處于外焰的是一氧化碳、氫及其中間產(chǎn)物與周圍空氣發(fā)生氧化反應，稱氧化火焰或擴散火焰。 鍋爐的燃燒設備 單元 3 燃料與燃燒設備 部分預混層流火焰結(jié)構(gòu)，由內(nèi)焰、外焰及其外圍不可見的高溫區(qū)組成。燃燒速度取決于化學反應強烈程度和火焰?zhèn)鞑ニ俣?，與燃氣和空氣之間的擴散與混合速度無關(guān)。 鍋爐的燃燒設備 單元 3 燃料與燃燒設備 2. 部分預混式燃燒 燃氣與燃燒所需的一部分空氣預先混合而進行的燃燒，稱為部分預混式燃燒，也稱大氣式燃燒。對燃燒碳氫化合物含量高的燃氣，在高溫下因火焰面內(nèi)氧氣供應不足，各種碳氫化合物熱穩(wěn)定性差，分解溫度低而析出炭黑粒子，會造成氣體不完全燃燒損失。 鍋爐的燃燒設備 單元 3 燃料與燃燒設備 擴散式燃燒的特點是 燃燒穩(wěn)定，熱負荷調(diào)節(jié)范圍大，不會回火，脫火極限也高。當燃氣流量逐漸增加時，火焰中心的氣流速度也隨之增大，直至氣體狀態(tài)由層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鳌U散式燃燒的燃燒速度和燃燒完全程度主要取決于燃氣與空氣分子之間的擴散速度和混合的完全程度。據(jù)此，氣體燃料的燃燒要分為三類，即 擴散式燃燒、部分預混式燃燒和完全預混式燃燒 。 鍋爐的燃燒設備 燃氣爐 氣體燃料的燃燒 單元 3 燃料與燃燒設備 氣體燃料在民用和工業(yè)燃燒裝置中燃燒時，會形成不同結(jié)構(gòu)和形狀的火焰，各自滿足不同的需要。 一類是 將燃氣和空氣混合物預先加熱，達到某一溫度時便著火，稱 熱自燃； 另一類是 用電火花、灼熱物體等高溫熱源靠近可燃混合氣而著火、燃燒，稱為 點燃或點火 ?？梢哉f，氣體燃料的燃燒過程由著火和穩(wěn)定燃燒這兩個階段組成。 鍋爐的燃燒設備 單元 3 燃料與燃燒設備 鍋爐的燃燒設備 圖 燃燒輕油的鍋爐燃油系統(tǒng) 單元 3 燃料與燃燒設備 鍋爐的燃燒設備 圖 燃燒重油的鍋爐供油和調(diào)節(jié)系統(tǒng)示意圖 單元 3 燃料與燃燒設備 燃氣爐啟動時，要求它能迅速而又可靠地點燃著火。這種供油系統(tǒng)比單純?nèi)加幂p油或重油的系統(tǒng)均要復雜，操作要求也高，特別在輕油切換為重油時，很容易造成熄火。 鍋爐的燃燒設備 單元 3 燃料與燃燒設備 對大型鍋爐房的供油系統(tǒng)，外運來的燃料油由輸油泵送至儲油罐后，需要進行沉淀水分（脫水）和機械分離雜質(zhì)處理。在回油母管上裝有自動調(diào)節(jié)閥，在每個燃燒器的支管上裝有針形閥，作為輔助調(diào)節(jié)閥和止回閥。通過裝置其上的一次回油調(diào)節(jié)閥適時調(diào)節(jié)供油量，以便控制高溫油的回油量。由于回油溫度很高，有時可達 130～ 140℃ ，隨高溫油不斷回流，日用油罐中的重油溫度將逐漸升高。 鍋爐的燃燒設備 單元 3 燃料與燃燒設備 對黏度高的重油，除裝置在日用油罐中的一次加熱器將油加熱到供油工作所要求的適宜黏度對應的溫度外，重油被供油泵送至爐前加熱器 —— 二次加熱器再次加熱，以滿足鍋爐油噴嘴霧化的需要。通常，在卸油罐和儲油罐中設置蒸汽加熱裝置，在日用油箱中設置蒸汽加熱裝置和電加熱裝置。日用油箱通常置于高位，輕油借自重流至燃燒器，經(jīng)燃燒器內(nèi)部的油泵加壓后一部分通過噴嘴噴入爐膛燃燒，另一部分輕油則返回日用油箱。對于輕油，它無須進行加熱，省去了一整套加熱設備，供油系統(tǒng)比較簡單。燃油爐的供油系統(tǒng)，指的是運抵后燃料油的貯存、處理，直至送到鍋爐油燃燒器的所有設備及其管道系統(tǒng)，包括 儲油罐、日用油箱、油的過濾和加熱裝置、卸油和供油油泵 等。爐溫降低，也有利于防止高溫區(qū)的結(jié)渣，但或多或少影響了燃燒效率的提高。如此，不但可以使火焰區(qū)擴大，同時也使爐溫趨于均勻并適當降低。 鍋爐的燃燒設備 單元 3 燃料與燃燒設備 2. 分級燃燒 分級燃燒是將燃料所需的空氣由不同設備和部位送入爐內(nèi)供其燃燒的技術(shù)。 為切實實現(xiàn)低氧燃燒，國內(nèi)外許多燃油鍋爐采用微正壓（ 2022～ 3000Pa）爐膛，有效防止爐外空氣的滲漏。因此采取措施時，需要綜合考慮，多方兼顧，譬如提高油的霧化質(zhì)量，改善油氣混合，改進燃燒器設計以及提高運行操作技術(shù)等。這些技術(shù)措施，可有效降低 SO3和 NOx在燃燒過程中的生成。如何抑制和減少它們的形成以保護生態(tài)環(huán)境，從根本上還得從改善燃燒著手。當油噴嘴出力為 500～ 1000kg/h，爐膛深度不小于 4m；油噴嘴出力為 200～ 250kg/h，爐膛深度則不應小于 3m。 鍋爐的燃燒設備 單元 3 燃料與燃燒設備 平流式調(diào)風器除了用于燃油，也適合燃用氣體燃料。換言之，可以進而利用這個靜壓差作為控制、調(diào)節(jié)送入平流調(diào)風器風量的信號。 鍋爐的燃燒設備 單元 3 燃料與燃燒設備 調(diào)風器按外筒筒體結(jié)構(gòu)的不同，又分 直筒式平流調(diào)風器和文丘里管式平流調(diào)風器 。通過穩(wěn)焰器進入的一次風為旋轉(zhuǎn)氣流，在出口處產(chǎn)生適合于燃油著火的回流區(qū)，并使火焰穩(wěn)定。 鍋爐的燃燒設備 單元 3 燃料與燃燒設備 （ 3）平流式調(diào)風器 平流式調(diào)風器是一種能進行低氧燃燒的新型調(diào)風器，如圖 。此型調(diào)風器的一、二次風采取上、下交錯布置。 鍋爐的燃燒設備 單元 3 燃料與燃燒設備 （ 2）直流式調(diào)風器 直流式調(diào)風器和直流式煤粉調(diào)風器十分相似，多數(shù)情況采用爐膛四角布置，這種燃燒方式稱為四角燃燒。當葉輪拉出時，葉輪與套筒間的間隙增大，直流風量增加，同時通過葉輪的旋轉(zhuǎn)風風量減?。划斎~輪向相反方向推到頂點時，葉輪與套筒間沒有了間隙，直流風風量為零，二次風全部通過葉輪，此時旋流強度最大。它的葉片與軸線平行布置，葉片出口使之彎曲并與軸線有一夾角，夾角越大，氣流旋轉(zhuǎn)強度越強。 ），傾角增大，旋流強度也隨之增大。 （燃用煤粉時 30176。 在小型的燃油爐上，一般可以采用固定式切向葉片調(diào)風器，葉片傾角為 25176。同時，旋流強度過大，還會使回流區(qū)延伸至碹入口，引起碹口內(nèi)壁結(jié)焦。 鍋爐的燃燒設備 單元 3 燃料與燃燒設備 葉片可調(diào)的調(diào)風器，當開度關(guān)小時，旋風強度和擴散角增大，中心回流區(qū)也隨之加大。 此型調(diào)風器的二次風通道采用切向葉片導向使氣流旋轉(zhuǎn)，切向葉片可以做成固定的或可調(diào)的兩種。圖 為 切向葉片型調(diào)風器，可使一、二次風產(chǎn)生旋流。 。旋流式調(diào)風器的碹口角度為 0176。 （ 1）旋流式調(diào)風器 旋流式調(diào)風器的結(jié)構(gòu)和旋流式煤粉燃燒器相似，一般也采用旋轉(zhuǎn)葉片作為二次風旋流器。此外，各燃燒器間的油和空氣的分布應均勻。 鍋爐的燃燒設備 單元 3 燃料與燃燒設備 再則，油霧和空氣混合要強烈。其次，為使油霧及時著火和燃燒穩(wěn)定，調(diào)風器應能在燃燒器出口造成一個適當?shù)母邷責煔饣亓鲄^(qū)，以提供著火所需的熱量和穩(wěn)定火焰。為此，調(diào)風器首先要使一部分空氣和油霧預先混合，以避免產(chǎn)生熱分解。 調(diào)風器的作用 是為已經(jīng)良好霧化的燃料油提供燃燒所需的空氣，并形成有利的空氣動力場，使油霧能與空氣充分混合，促成著火容易、火焰穩(wěn)定和燃燒良好的運行工況。 鍋爐的燃燒設備 單元 3 燃料與燃燒設備 鍋爐的燃燒設備 圖 切向槽簡單壓力式霧化噴嘴 單元 3 燃料與燃燒設備 鍋爐的燃燒設備 圖 蒸汽霧化噴嘴 單元 3 燃料與燃燒設備 鍋爐的燃燒設備 圖 Y型蒸汽霧化噴嘴 單元 3 燃料與燃燒設備 鍋爐的燃燒設備 圖 轉(zhuǎn)杯式霧化噴嘴 單元 3 燃料與燃燒設備 保證燃油爐良好燃燒 的決定條件是 良好的霧化質(zhì)量和合理配風，其關(guān)鍵設備是油燃燒器。此外，因不存在噴孔的堵塞和磨損，對油中所含雜質(zhì)不甚敏感，而且送油壓力不高，無需裝設高壓油泵。顯然，離心力是油霧化的根本動力，所以轉(zhuǎn)杯的轉(zhuǎn)速對霧化質(zhì)量起著保證作用，黏度較高的重油或渣油，則要求轉(zhuǎn)杯有較高的轉(zhuǎn)速。油通過空心軸進至轉(zhuǎn)杯根部，由于高速旋轉(zhuǎn)運動，油沿轉(zhuǎn)杯內(nèi)壁向杯口方向流動，隨著轉(zhuǎn)杯直徑的增大，內(nèi)表面積也越來越大，迫使油膜越來越薄，最終在離心力的作用下甩離杯口，化為油霧。 鍋爐的燃燒設備 單元 3 燃料與燃燒設備 3. 轉(zhuǎn)杯式霧化噴嘴 轉(zhuǎn)杯式霧化噴嘴 如圖 ，它由高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)杯和輸油空心軸組成。這種油噴嘴的額定油壓為 ,蒸汽額定壓力為 。油和汽在混合孔中相遇，相互猛烈撞擊噴入爐膛，將油霧化。 鍋爐的燃燒設備 單元 3 燃料與燃燒設備 為了減少蒸汽用量，在容量較大的鍋爐上采用了 圖 的 Y型蒸汽霧化噴嘴。 此型噴嘴雖結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、運行安全可靠，但蒸汽耗量較大，霧化 1kg重油需 ～ ，降低了鍋爐運行的經(jīng)濟性。 E。蒸汽霧化質(zhì)量可以比機械霧化還好，平均油粒直徑在 100μm以下，而且比較均勻，燃燒火炬細而長。壓力為 ～ 蒸汽由支管進入環(huán)形套管，從頭部噴孔高速噴射而出，將中心油管中的燃料油引射帶出并撞碎為細小油滴，再借蒸汽的膨脹和與熱煙氣的相撞進一步把油滴粉碎為更細的油霧。噴油量的調(diào)節(jié)幅度為 30%～100%，特別適用于自動調(diào)節(jié)的鍋爐。此型噴嘴的霧化原理與簡單壓力式噴嘴基本相同，不同的是它的旋流室前、后有兩個油的通道，一個噴向爐內(nèi)，另一個則通過回油管和回油閥流回油箱?？梢姡诵蛧娮斓恼{(diào)節(jié)性能差，只適用于帶基本負荷或負荷穩(wěn)定的鍋爐，其最大優(yōu)點是系統(tǒng)簡單。 鍋爐的燃燒設備 單元 3 燃料與燃燒設備 簡單壓力機械霧化油噴嘴是依靠改變油壓來調(diào)節(jié)其油量的。機械霧化噴嘴的設計油壓通常為 ～ ；對于特大容量的電站鍋爐 ,如目前的 1000t/h直流鍋爐 ,需要用高達 證其霧化質(zhì)量（油粒平均直徑不大于 100μm）。噴嘴結(jié)構(gòu)特性主要是噴孔、旋流室和切向槽的尺寸，噴孔較小，旋流室直徑較大和切向槽較長都將有利于霧化質(zhì)量的提高。機械霧化要求油的黏度不大于3～ 4176。 燃料油的性質(zhì)主要是指它的黏度。 ，霧化后油粒的平均直徑小于 150μm。霧化角一般為 60176。經(jīng)油泵升壓的壓力油從進油管經(jīng)分流片的小孔匯合到環(huán)形槽中，然后流經(jīng)旋流片的切向槽進入旋流片中心的旋流室，從而獲得高速的旋轉(zhuǎn)運動，最后由噴孔噴出。 鍋爐的燃燒設備 單元 3 燃料與燃燒設備 1. 機械霧化噴嘴 機械霧化噴嘴又名離心式霧化噴嘴，分為 簡單壓力式和回油式 兩種。 鍋爐的燃燒設備 油的霧化 單元 3 燃料與燃燒設備 油噴嘴也叫油霧化器 ，它的作用是把油霧化成霧狀粒子，并使油霧保持一定的霧化角和流量密度，促使其與空氣混合，以強化燃燒過程和提高燃燒效率。 油的霧化過程