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平焰燃燒器您了解多少?

 

平焰燃燒技術稱平展流火焰燃燒，是在強旋轉式射流燃燒技術基礎上形成的一種新型、高效、潔凈燃燒技術，工業部門尤其在冶金工業中得到廣泛的應用。平焰燃燒器可有效應用與多種 ，如煅造爐、熱處理爐、環形加熱爐和耐熱材料隧道窯爐等。采用平沿燃燒技術可取的增產10%--20%，節能15%--30%的小狗。平焰燃燒器的燃燒火焰是圓盤形的薄層火焰。平焰燃燒器噴出的火焰是貼著爐壁向四周伸展的圓盤形薄層，即形成張角為180º的平展火焰。空氣以切線進入渦殼，形成強烈的旋轉氣流從噴口噴出，與從軸線流出旋轉氣流或霧化油霧混合后燃燒，借助于旋轉氣流的離心力，使氣流獲得較大的徑向速度。當氣流從燃燒器噴出后，在離心力作用下會使燃燒火焰沿喇叭型燃燒器擴張口擴散形成圓盤形火焰。火焰貼附在爐腔內壁形成一個均勻的灼熱面，使爐內的輻射傳熱效果得到顯著提高，與傳統的直焰燃燒器相比，平焰燃燒器有火焰穩定性好、火焰溫度分布均勻、NO_x生成排放量少等優點。該燃燒器所產生的火焰呈平盤狀輻射型，具有火焰厚度薄、面積大并緊貼于爐墻或爐頂內表面等特點。因此，平焰燃燒器的熱工特性、流場特性越來越受國內外研究者的關注。平焰燒嘴器美國在20世紀60年代末首先用于加熱爐和熱處理爐。只有當旋轉氣流的強度達到足夠大時，才能獲得較理想的平展氣流。氣流通過喇叭型通道時，這種燃燒器是利用火焰能貼服爐壁流動的“考安大”效應，有利于形成平展氣流。形成直徑600—2000mm、厚為100—200mm的圓盤形火焰。該火焰的溫度場、流場、壓力場較普通燃燒器相比可提高加熱質量和升溫速度，縮短加熱時間，提高并增加鋼料總的輻射傳熱，以節約燃料，并可減少氧化熱損失，燃燒穩定，延長爐體壽命。目前，國外已經廣泛在加熱爐上采用平焰燃燒器，國內也正在推廣使用，并取得了明顯的經濟效果。燃輕油的平沿燃燒已經相當成熟。
在工業生產和日常生活中間常見的火焰均為直焰，火焰形狀為錐形。燃氣或燃氣空氣混合物從火孔流出時成自由射流，燃燒后形成直焰。與直焰相比，平焰火焰形狀為圓盤形。燃氣、空氣或燃氣與空氣混合物離開燃燒器時必須形成平展氣流，燃氣在平展氣流中燃燒得平焰。燃料從燃燒器的中心管噴出，被切向進入燃燒器后強烈旋轉的高壓空氣流帶動，沿著擴張型通道流出，邊混合邊燃燒，形成平焰火焰。影響具有接近180º張角的平展火焰的因素有：旋轉氣流強度，擋流板形狀和尺寸（設置于燃燒器出口）和擴張性通道的流線型。
平焰燃燒器的特點：①加熱均勻。平焰附著于爐壁表面，與爐內工件不發生接觸。在旋流式平焰中心處會形成一穩定的回流區，使得爐氣有規律地循環流動，并起到了攪動混合作用，促使溫度場和熱流均勻。因此，即使加熱薄板也不會過熱，②爐子升溫速度快。結合爐內換熱情況可知，爐壁溫度是由爐壁吸收的熱量與散失的熱量之間的熱平衡來確定；吸收的熱量包括爐氣對爐壁壁面的輻射換熱及對流換熱，加熱工件對爐壁的輻射換熱及爐膛自身輻射換熱。支出的熱量包括盧比對爐氣、工件的輻射及爐墻對大氣的散熱。對于應用普遍直焰燃燒器的工業爐來說，爐氣對爐壁的對流換熱量較少，而該部分熱量與爐墻對周圍大氣之間的散熱基本相當。因此，爐氣對流換熱對爐壁溫度影響小。在其他條件相同的情況下，應用平沿燃燒器的工業爐，由于平焰的燃燒過程與煙氣的擴展流動過程均是貼著爐壁內表面進行的，灼熱的火焰及熱煙氣對爐壁的對流換熱極為強烈，比普通直焰爐大得多。同時，平焰與爐壁直接接觸，對爐壁的輻射換熱也比直焰爐強烈，因此，加熱過程中，爐壁溫度提高很快，即爐子升溫快。由于爐子升溫快，吸收熱量較多，故排煙溫度低。③爐內壓力均勻，煙氣中NO_X含量低。④降低燃料消耗。⑤平焰燃燒器的制造、安裝技術要求較高，在工業窯爐上布置方位將受到一定限制。
平焰燒嘴器的工作性能主要由兩個因素決定。其一是旋轉氣流是否能展開成理想的圓形平盤，其二是在展開的圓形平盤中燃料是否和空氣進行有效的摻混，形成一個能生成良好形狀火焰的濃度分布。除了必須有足夠的旋轉速度以提供足夠展開氣流的離心力之外，擴張形展開噴口的形狀需要特殊的設計，以保證展開氣流不產生離壁分離。與此同時，燃料噴嘴的噴出方式也必須進行特殊的設計，以使燃料噴流能與展開其體做最恰當的匹配。