燃料与燃烧04.ppt
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《燃 料 与 燃 烧》 第四篇 燃烧方法与燃烧装置 第十四章 液体燃料的燃烧 第十四章 液体燃料的燃烧•燃油槽车 / 油管工厂油罐过滤油泵烧嘴炉膛或燃烧室 ————— 供油系统 ———————— —燃烧装置——•燃油的燃烧过程： 油的雾化油滴蒸发、高温热解与裂解与空气混合着火燃烧 油的蒸发：提供反应需要的可燃物质 油的燃烧：提供油蒸发所需要的热量 蒸发与混合的速度——燃烧速度 当燃油、气氛等条件一定时，控制油的燃烧过程主要控制雾化和混合过程 第十四章 液体燃料的燃烧§1 单滴油粒的燃烧 •介质传给油滴热量： dQ = 4r2（T1—T0）d 油滴蒸发的汽化热： dQ = - 4r20 dr · L T1 — 介质温度 T0 — 油粒温度 — 给热系数 L — 油的蒸发潜热 P126 图11-7 0 — 油的密度 TK — 油的沸点•两者相等： （T1—T0）d = -0 Ldr 第十四章 液体燃料的燃烧•两者相等： （T1—T0）d = -0 Ldr 由 r0 0积分： = 0L 1 / [（T1—T0）]dr Nu = d / 2 = / r T0 TK（ 油的沸点）•油粒烧完时间 = 0 L r02 / [ 2 （T1—TK）] 第十四章 液体燃料的燃烧 影响油粒燃烧速度的因素： •1. 油粒雾化程度 雾化好： r0 ， 燃烧速度快•2. 周围介质温度 传热大： T1 ， •3. 油的蒸发潜热 易汽化： L ， •4. 油的密度 0 ， •5. 油的导热系数 ， 第十四章 液体燃料的燃烧•§2 燃料油的燃烧过程 油的雾化油滴蒸发、 高温热解与裂解 与空气混合着火燃烧 P185 图14-1 第十四章 液体燃料的燃烧•一、油的雾化 通过喷嘴使油雾化，油的颗粒不均匀， 从几 到500 。
大颗粒容易产生大的烟粒与焦粒 油颗粒燃烬时间与颗粒直径平方成正比 第十四章 液体燃料的燃烧•二、混合过程 油雾与空气两股流股的混合 强化混合措施： 1. 加大流速 2. 两股交角喷射 3. 空气呈旋转气流 4. 空气分两次送入 5. 油雾化细而均匀•三、燃烧过程，稳定与强化燃烧 1. 改善雾化质量 2. 供给适量空气，强化空气与油雾的混合 3. 保证点火区和燃烧室的高温 第十四章 液体燃料的燃烧•§3 油的雾化•一、油雾化原理、过程和方法 雾化过程是由于油表面外力（冲击力、摩擦力）和内力（粘性力）相互作用。
外力大时油颗粒破碎，平衡时油颗粒停止雾化 第十四章 液体燃料的燃烧 雾化过程： （1）油从喷嘴流出形成薄幕或股流 （2）由于油紊流、空气对油流股的作用， 油表面发生弯曲波动 （3）在空气压力作用下，产生油薄膜 （4）由于表面张力作用，薄膜分裂成 颗粒 （5）颗粒继续破裂 （6）颗粒互相碰撞可能聚合 P187 图14-4 第十四章 液体燃料的燃烧•雾化方法（能量来源） 1. 气体介质雾化： 由雾化剂介质（空气、 蒸汽、氧气、煤气）的能量提供外力。
2. 油压式（机械式）雾化：依靠油的压力高 速喷入空气中或以旋流方式使油加强搅动， 使油雾化 第十四章 液体燃料的燃烧•二、油雾炬的特性参数 油雾炬——油雾化后形成颗粒群的 轨迹轮廓•（1）油粒直径 直径不均匀，有直径分布，最大直径， 平均直径dm dm正比于喷嘴半径r0， 反比于sin/2 和 p0.37 P190 图14-5 第十四章 液体燃料的燃烧•（2）雾化角 大—— 火焰张角大，火焰短粗 小—— 火焰张角小，火焰细长 •（3）油粒流量密度及其分布 在法线方向上单位时间、单位面积的油流量 中心峰——分布均匀 双 峰——分布不均匀，火焰张角大•（4）油雾射程 水平喷射时，油粒降落之前在轴线方向移动的距离。
不同直径油粒的射程也不同射程取决于轴向速度和颗粒度射程的大小影响火焰长度 P190 图14-6，14-7 第十四章 液体燃料的燃烧 三、影响油雾化颗粒直径的因素•1. 油温 提高油温可降低粘度，改善雾化质量 •2. 雾化剂压力与流量 提高压力，喷出速度增加，颗粒平均直径减小 低压烧嘴，雾化剂流速不大，需要雾化剂多；当雾化剂量少时，影响雾化质量；高压时，对雾化影响不大，需雾化剂单位耗量稍小些•3. 油压力 对于气体介质雾化式，油压不宜过高，速度太高不利雾化；但油压应高于气雾剂反压力，否则油喷不出• 4. 烧嘴结构 雾化剂 / 油的出口面积、夹角、旋转度、孔数、孔形状等等，要实际试验，还要考虑制造、油嘴堵塞等问题。
第十四章 液体燃料的燃烧 §4 燃油烧嘴 要求: •一定的燃烧能力(热负荷)•雾化质量好•空气与油雾混合良好•调节油量性能良好 •燃烧稳定,火焰形状、长度符合要求 •结构牢靠，自动调节控制，维修方便 第十四章 液体燃料的燃烧•气体介质雾化式燃油烧嘴 1. 低压油烧嘴 （1）直流式：套管式，比例调节式等 （2）旋流式 2. 高压油烧嘴 （1）外混式：套管式，涡流式 （2）内混式• 油压式燃油烧嘴 1. 离心式油压烧嘴 2. 可调式离心烧嘴 第十四章 液体燃料的燃烧 一、气体介质雾化式油烧嘴 •结构：空气导管 油导管 烧嘴喷头 调节机构 喷头形式： 直流式 旋流式 第十四章 液体燃料的燃烧•1. 低压油烧嘴•（1）直流式 空气流与油流成交角， 相对速度大，雾化效果好。
a. 套管式低压油烧嘴 P197 图14-11 第十四章 液体燃料的燃烧b. 低压比例调节式油烧嘴 P197 图14-12 第十四章 液体燃料的燃烧•我们•（2）旋流式 （P196 图14-10） 雾化好，有空气涡流叶片，空气与油流交角大（70-90°），火焰张角大，中心负压区高温烟气回流，连续点火热源，燃烧稳定 P196 图14-10 第十四章 液体燃料的燃烧•2. 高压油烧嘴•用压缩空气（0.3-0.7MPa）、氧气、蒸汽或高压煤气作雾化剂，但高压气体膨胀后会降温，使油粘度变大，不利雾化用过热蒸汽、预热压缩空气较好，但蒸汽过多，影响加热质量 •特点： （1）结构简单，体积小 （2）雾化剂速度大，雾化质量好 （3）混合稍差，n 略大，n=1.20-1.25，火焰长 （4）调节性能好 （5） 必须强鼓风a。
外混式--套管式高压油烧嘴 第十四章 液体燃料的燃烧•a. 外混式——套管式高压油烧嘴 雾化好，混合差，n大， 火焰长P199 图14-15 第十四章 液体燃料的燃烧 第十四章 液体燃料的燃烧b. 外混式——涡流式高压 油烧嘴雾化剂喷头有旋流叶 片，混好火焰短P200 图14-16 第十四章 液体燃料的燃烧c. 内混式高压油烧嘴 混合室距离较长，雾化剂以高速与油相遇，雾化良好 喷口油雾不受热辐射，不易造成裂化而堵塞喷口 P200 图14-17 第十四章 液体燃料的燃烧•二、油压式（机械式）油喷嘴 油压1.5-2.5MPa，空气鼓风，不需要雾化剂。
重油在本身压力能作用下，由喷嘴喷出•a. 离心式 油压烧嘴 P203 图14-21 第十四章 液体燃料的燃烧b. 可调式离心烧嘴 针阀调节油量，并且负荷调节时，可保证雾化质量 P204 图14-22 《燃 料 与 燃 烧》 第四篇 燃烧方法与燃烧装置 第十五章 固体燃料的燃烧 第十五章 固体燃料的燃烧•§1 碳粒的燃烧 （异相反应） 初次反应 C + O2 = CO2（完全燃烧）， C + 0.5O2 = CO 二次反应 C + CO2 = 2CO CO + 0.5O2 = CO2 第十五章 固体燃料的燃烧•反应过程： 1. O2向碳表面扩散流动 2. 表面吸附，表面反应 3. 反应物脱附，并向外扩散流动 4. 未反应完的O2向内表面扩散 5. 内表面反应，气相反应物向外扩散•异相反应涉及（内外）扩散，（内外表面）反应•碳的反应速度，即是O2消耗速度 ： KSC = mC /（1/k + 1/β ） 第十五章 固体燃料的燃烧•§2 燃料在床层中的运动方式 1. 固定床 层状燃烧 2. 流化床（沸腾床）沸腾燃烧 3. 气流床 粉煤燃烧 第十五章 固体燃料的燃烧§3 层状燃烧法 一、燃烧过程 1. 灰渣带：鼓风冷空气被加热上升 2. 氧化带：焦中碳燃烧生成CO2和少量CO， O2已反应完。
3. 还原带：还原吸热反 应 CO2 + C = 2CO C + H2O = CO + H24. 干馏带：煤被高温烟 气加热，释放水分及 挥发分，生成焦炭 第十五章 固体燃料的燃烧1.灰渣带 2.氧化带 3.还原带 4.干馏带 第十五章 固体燃料的燃烧 影响燃烧的主要因素 •煤质：热值、灰份、热稳定性、机械强度、灰熔点 •煤块粒度：影响扩散、传质面积和带出损失 •鼓风大小和分布：影响燃烧完全度、炉温，煤层厚度 •炉子结构 第十五章 固体燃料的燃烧•二、炉子结构 加煤机构，炉排， 燃烧室，鼓风系统， 出渣机构，除尘器， 引风系统，烟囱 （换热系统：汽锅、过热器、 空气预热器、省煤器等） 第十五章 固体燃料的燃烧 锅 炉1.锅筒 2.链条炉排3.蒸汽过热器 4.省煤器5.空气预热器 6.除尘器7.引风机 8.烟囱9.鼓风机 13.灰车 第十五章 固体燃料的燃烧1、人工加煤的炉子 a. 由加煤口人工加煤 b. 炉篦：支承煤层，传送煤料，空气从缝隙鼓入，灰渣从缝隙下落到灰坑 c. 燃烧室 特点： （1）周期进料，周期燃烧过程，不 稳定，经济性差 （2）劳动强度大，劳动条件差 （3）一次风预热温度≤250°C，过 高易烧坏炉篦 第十五章 固体燃料的燃烧2、机械加煤的炉子 （1）加煤机械 绞煤机特点：1.着火热力条件差，着火热源来自上部燃烧反应区 2.对于煤质要求严格，水分少，灰分少，挥发分高，弱结焦 性，灰熔点高。
第十五章 固体燃料的燃烧 抛煤机利用风力或机械力把煤抛在炉篦上特点：1.加煤均匀，不吸入冷风，机械 化操作劳动强度低 2.煤层薄，燃烧均匀，升温熄火 快，挥发份燃烧快，可燃烧高 挥发分煤 3.可燃烧结焦性强的煤 4.手动往复炉排清渣 第十五章 固体燃料的燃烧（2）炉篦（炉排） a.振动炉排 固定炉排：封闭作用 活炉排：支承并输运燃料，依靠偏心轮、弹簧板产生振动煤质要求高：水分低，灰分低，结焦性不强 第十五章 固体燃料的燃烧往复炉排由活动炉排和固定炉排组成煤送入后，在一层层炉排上交替前进经历预热—干馏—燃烧特点：1.燃烧稳定，连续不断，有利 提高温度和传热效率；2.机械加煤，劳动强度低，改善燃烧条件，减少污染；3.对煤质要求较宽，可燃烧热值低、粒度分布宽的煤，但灰熔点不应过低 第十五章 固体燃料的燃烧链条炉排煤随链条一起前进，完成预热—干馏—燃烧过程特点：1.单面引燃，着火条件差；2.机械式加煤，劳动强度小， 但要靠人工拨火。
3.对煤质要求高，低水分，中 等灰份，高灰熔点 第十五章 固体燃料的燃烧§4 沸腾燃烧法 炉温 850-1050°C，床层1-1.5m，细煤进入床层后很快被加热燃烧特点： 1. 对煤要求低，细粒煤高水分、高灰、低挥发份的劣质煤也能稳定燃烧 2. 炉内温度均匀，传热、传质、反应快、强烈，燃烧强度大 第十五章 固体燃料的燃烧•§5 粉煤燃烧法 煤磨细到20-70μ，空气喷入炉内，瞬间完成燃烧，象气体燃烧那样有明显火炬 第十五章 固体燃料的燃烧 粉煤燃烧系统： 1. 粉煤制备： 给煤器→粉碎机→分离器（筛分）→ 2.输送装置： →管道输送到一次风风机→ 3.燃烧装置： 在一次风带动下，以要求速度送至粉煤燃 烧器。
第十五章 固体燃料的燃烧•粉煤燃烧法特点 1.可以大量使用劣质粉煤； 2.炉温易调节，可以自动控制炉温； 3.劳动强度低； 4.但需要一套制备粉煤装置煤要先干燥处理，否则 动力消耗过大； 5.烟气飞灰大，造成换热器、风机磨损，须装置除尘 设备 第十五章 固体燃料的燃烧 煤粉烧嘴 第十五章 固体燃料的燃烧 涡流式煤粉烧嘴 双管式煤粉烧嘴 第十五章 固体燃料的燃烧 多孔式煤粉烧嘴 煤粉空气 煤气 第十五章 固体燃料的燃烧 §5 旋风燃烧法•燃料空气流沿燃烧室内壁切线方向，以100-200m/s高速旋转，燃料颗粒与空气紧密接触，迅速完成燃烧反应。
改善混合，延长燃烧时间可下降空气消耗系数 n=1.05-1.10，可燃烧粗煤粉或碎煤粒 第十五章 固体燃料的燃烧 卧式旋风炉 一次风将煤粉从旋风炉前喷煤器将碎煤和粗煤粉送入炉内 二次风沿切线吹入炉内，燃料与空气在炉膛内强烈混合、 燃 烧由于燃烧强度大，炉渣呈液态熔化由于离心力作用，在炉墙上形成渣膜，炉子略倾斜，熔渣易排出气流在沟槽中形成回流旋风，使混合、燃烧更强烈，燃料停留时间延长 第十五章 固体燃料的燃烧•特点： 1. 可使用劣质煤、碎煤、粗煤粉； 2. 由于旋风方式，又有回流，因而燃料与空气混合充 分，燃烧强烈，燃烧强度大，容积热强度高； 3. 由于混合充分，空气消耗系数小，燃烧温度高； 4. 炉内温度高，液态排渣，热损失大，且燃料灰熔点 要求低一些； 5. 由于旋风，烟气中飞灰大大减少，但锅炉受热面积 灰严重。
