燃烧过程强化途径

燃烧过程强化途径


网站编辑:admin │ 发表时间:2015-10-15 │

燃气燃烧速度取决于混合速度和化学反应速度,混合速度由流体动力学因素来确定,化学反应速度则由燃气性质、氧化剂性质和可燃混合物的浓度、温度、压力等因素确定。

在工程上最容易得到且廉价的氧化剂就是空气中的氧,其性质是一定的,而燃烧通常又在大气压下进行,所以氧化剂性质和压力这两个因素是相对固定的。因此,强化燃烧过程主要应从提高温度和加强气流混合等方面来考虑。实用的强化燃烧途径主要有以下几方面。


1.预热燃气和空气

预热燃气和空气可以提高火焰传播速度,增加反应区内的反应速度,提高燃烧温度,从而增加燃烧强度。在实际工程中,常常是利用烟气余热来预热空气,这样既可以使燃烧强化,又可以提高燃烧设备的热效率。但当温度升高时,也伴随着燃烧产物的分解,此时会吸收一部分热量。当炉膛温度在1500℃以下时,二氧化碳和水蒸气的分解是不大的。但是当采用富氧燃烧或燃烧温度较高时,分解的影响就比较显著。为了避免热分解带来的不良后果,燃烧温度应限制在18002000℃以下。

2.加强紊动

无论是大气式燃烧,还是扩散式燃烧,加强紊动都能增加燃烧强度。在工程上,通常采用火焰稳定性允许范围内尽量提高炉子入口或燃烧室中气流速度,并在入口处采用阻力较大的挡板来增加紊动尺度。

3.烟气再循环

将一部分燃烧产生的高温烟气再引向燃烧器,使之与尚未着火的或正在燃烧的燃气空气混合物相互混合,可提高反应区的温度,从而增加燃烧强度。烟气再循环的方式通常有内部再循环和外部再循环两种,前者是在炉膛内部实现的,后者是在炉膛外实现。烟气再循环的气量不能太大,当烟气量超过某一最佳数值时,由于惰性物质可对混合物的稀释,燃烧速度反而会下降,甚至发生缺氧和不完全燃烧。

4.采用旋转气流

在气体从烧嘴口喷出以前,使其产生旋转运动,因此从喷口流出的气体除了有轴向和径向分速度外,还有切向分速度。旋转运动导致径向和轴向压力梯度的产生,他们返过来有影响流场。在旋转强烈时,轴向反压力可能相当大,甚至沿轴向方向发生反向流动,产生内部回流区。一般会在烧嘴上采用机械旋转装置,大科采用的是旋风片的形式,这也是借鉴了国外先进技术后设计的。


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