天然气高速烧嘴类型及特点

天然气高速烧嘴类型及特点


网站编辑:admin │ 发表时间:2015-05-27 │

天然气高速烧嘴是工业窑炉应用较广的一种速热燃烧装置,通常情况下,本身带有一个燃烧室,燃料和空气混合,在燃烧室内能够实现完全燃烧(≥85%),燃烧后形成的高温烟气借助于膨胀压力从烧嘴喷口高速喷出。高速烧嘴的基本原理相当于简单的喷气式发动机。燃料在燃烧室或燃烧坑道前半部基本上能够燃烧完全,原因是密闭的燃烧室能保持足够的压力,是高温的燃料气体以100~300m/s的高速喷出,高速气流可促使炉内气体循环,强化对流传热,同时可提高炉内温度的均匀性,实现工业窑炉快速加热,并可减少工件氧化烧损,达到节能与提高生产质量的目的。如果在燃烧室出口处或燃烧坑道的后半部供给能够调解的二次风,即可实现燃烧气流的温度的调节,构成高速调温烧嘴。另外,天然气高速烧嘴可通过调节过剩空气和燃气来改善其工作性能,甚至还能使用多种燃料进行燃烧,燃料适应性非常强。采用高速烧嘴技术可使窑炉结构明显简化、成本大大降低,通常可使窑炉节能30%左右,具有良好的经济效益。

(1)天然气高速烧嘴的特点:

该烧嘴的优点:高速烧嘴可使燃料以超高热负荷完全燃烧。烧嘴自身的燃烧室容积很小,燃料在其中能够基本完全燃烧,故其燃烧室的容积热强度很高,最高值可达到6.28×108kj(m3?h)。同时由于燃烧气体流速较高,可强化对流传热,改善了炉温的均匀性。研究表明,天然气炉窑炉温在850~1150℃时,温差为±7℃。炉内气氛易于调节成氧化性或还原性,过量空气系数很高时,仍能够稳定燃烧。最大过剩空气量可达50.0,远高于普通烧嘴的2.5倍,高速烧嘴燃烧气流温度可以通过调节一、二次风及煤气量 ,在200~1800℃范围内自由调节(过量空气系数α在1~50之间),使得设计生产的高速烧嘴能适应各种燃气窑炉的要求。

高速烧嘴的高温烟气在燃烧室内剧烈膨胀,燃烧室出口设有烟气缩口,所喷出的烟气速度非常高,喷出速度90~120m/s,最高喷出速度可达200~300m/s。由于喷射速度过高促使噪声急剧增高,从而限制了应用中选取的速度。高温烧嘴的喷出动量远远高于普通天然气烧嘴。高速喷出的高温烟气可引射大量较低温度的天然气炉内烟气,形成强烈的烟气回流,起到搅拌作用,促使烟气喷射速度改变时,引射的回流烟气量也随之改变。通常回流烟气量在20~200倍范围内变化。

高速烧嘴可降低燃料消耗,使炉窑节能效果显著,由于燃烧效率高,节约燃料,通常情况下可降低产品燃料消耗15%~50%左右。炉内气体的强烈循环及搅拌效果好,燃烧室小,散热损失小,炉内气氛容易调节等因素,是燃料消耗量减少。与普通天然气炉相比较,便于控制和操作。其调节比通常达到1:15,远远高于普通烧嘴的调节比(1:10),且该烧嘴操作灵活,能实现自动化流水线生产。可以降低NO的生成,由于燃烧过程中氧气的浓度可控制到最低,烟气在高温区域内停留时间短,高温高速烟气引射炉内较低温度的烟气后,本身迅速稀释而降低温度,炉内烟气与被加热物料的强烈换热,使烟气温度急速降低,因而抑制了NO的生成。

设计生产高速烧嘴也是低NO烧嘴。可减少烧嘴数目,应用普通烧嘴时,需采用数量较多的烧嘴来保证炉温均匀,而高速气流能够使炉温均匀,故可使烧嘴数量减少,便于自动控制。该烧嘴的缺点需要较高的燃气、空气压力。燃烧室要求特殊的耐高温、耐冲刷材料。

(2)天然气高速烧嘴的类型:

高速烧嘴可使用气体燃料和液体燃料。通常是采用气体燃料和轻质燃油,目的是为了便于组织燃烧和方便调节。根据高速烧嘴的用途进行划分,一般可分为两种类型:?高速不调温烧嘴。主要用于快速加热,这种烧嘴不供二次空气,过剩空气系数变动范围不大,燃烧气体的温度调节范围小。?高速调温烧嘴,该烧嘴通常用于热处理和干燥炉,且大多数带有二次风,过剩空气系数变化幅度很大,通常在1~50之间,燃烧气体的温度调节范围也很大,容积内的热强度达到4600~630×106kj(m3?h)。

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