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氣體燃料的燃燒過程

 

氣體燃料的燃燒過程
  工業(yè)爐窯所用的氣體燃料主要是高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、天然氣、發(fā)生爐煤氣及其中兩種或幾種的混合燃料。
  在各種燃料中，氣體燃料的燃燒過程最容易控制，也是最容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，此外，氣體燃料可以進(jìn)行高溫預(yù)熱，因此可以用低熱值燃料來獲得較高的燃燒溫度，有利于節(jié)能降耗。
  蓄熱式高溫空氣燃燒技術(shù)最初的作用就是可以對(duì)低熱值燃料進(jìn)行高溫預(yù)熱，提高其燃燒溫度，實(shí)現(xiàn)低熱值燃料例如高爐煤氣的穩(wěn)定燃燒。
  氣體燃燒中，可燃性成分有CO、H₂、CH ₄、碳?xì)浠�合物等，不可燃燒氣體成分有CO₂ 、N₂ 、和少量的Q₂ 。除此之外，在氣體燃燒中還含有少量水蒸氣、焦油蒸氣、S及粉塵等固體微粒。
  工業(yè)爐使用的氣體燃料很多，主要使用的氣體燃料是煤氣，氣體燃料的燃燒是一組復(fù)雜的物理與化學(xué)過程的綜合，整個(gè)燃燒過程可以視為煤氣與空氣的混合、煤氣與空氣混合氣體的著火、完成燃燒反應(yīng)三個(gè)階段，他們是在極短的時(shí)間內(nèi)完成的。
1.1煤氣與空氣的混合
要實(shí)現(xiàn)煤氣中可燃成分的氧化成分反應(yīng)，必須是可燃物質(zhì)的分子能和空氣中氧分子接觸，亦即使煤氣和空氣均勻混合，煤氣與空氣的混合是一種物理擴(kuò)散現(xiàn)象。在工業(yè)爐上煤氣與空氣分別進(jìn)入燃燒室的情況下，決定煤氣燃燒速度與火焰長(zhǎng)度的主要因素是煤氣與空氣的混合速度。要強(qiáng)化燃燒過程必須改善混合的條件，提高混合的速度。
  改善混合條件的途徑是：使煤氣與空氣流形成一定的交角，高山氣流的速度，縮小氣流的直徑。煤氣與空氣的混合在蓄熱式高溫燃燒技術(shù)應(yīng)用設(shè)計(jì)中尤為重要。
1.2混合后的可燃?xì)怏w的加熱和著火
   將煤氣與空氣混合后加熱到著火溫度，著火靠點(diǎn)火來完成。在正常燃燒時(shí)，主要依靠前面燃燒著的燃料把熱量傳遞給后繼的混合物，使后繼的混合物達(dá)到著火溫度，這一過程的快慢稱為“火焰?zhèn)鞑ニ俣?rdquo;，若燃料從燒嘴噴出的速度大于火焰?zhèn)鞑ニ俣葧r(shí)，會(huì)產(chǎn)生滅火現(xiàn)象，反之噴出速度小于火焰?zhèn)鞑ニ俣仁菚?huì)發(fā)生回火現(xiàn)象。因?yàn)槊簹馀c空氣已預(yù)熱到高溫，混合后的可燃?xì)怏w的加熱和著火在蓄熱式高溫空氣燃燒技術(shù)應(yīng)用已不是主要問題。
1.3完成燃燒化學(xué)反應(yīng)
   煤氣與空氣混合物著火后，產(chǎn)生機(jī)理的氧化反應(yīng)這就是燃燒。燃燒反應(yīng)的速度與反應(yīng)物質(zhì)的溫度有關(guān)，溫度越高反應(yīng)速度越快。蓄熱式高溫空氣燃燒技術(shù)的燃燒化學(xué)反應(yīng)極其快速。
   上述三個(gè)階段，對(duì)整個(gè)燃燒影響最直接是煤氣與空氣的混合過程，要提高燃燒強(qiáng)度，必須很好地控制混合過程。
1.4氣體燃燒的燃燒方式
   氣體燃燒的燃燒分為有焰燃燒和無焰燃燒。
   有焰燃燒使燃料與空氣預(yù)先不混合，獨(dú)自進(jìn)入爐內(nèi)邊混合邊燃燒，混合與燃燒同時(shí)進(jìn)行。
   無焰燃燒使燃料與空氣預(yù)先混合，進(jìn)入爐內(nèi)即著火燃燒，由于燃燒速度快，碳?xì)浠�合物來不及分解，看不到明亮的火焰�?br />    蓄熱式高溫空氣燃燒技術(shù)主要是有焰燃燒，但其燃燒邊界可以充分?jǐn)U展至整個(gè)空間，形成空間燃燒。
2.1液體燃料的燃燒
   在工業(yè)爐上使用的液體燃料主要是重油，重油從廣義來說，是原油加工后各種殘?jiān)�油的總稱，他主要可燃元素是C和H，他們占重油可燃成分的95%以上，一般來說，重油的粘度越大，含C量越高，含H量越低。重油的著火點(diǎn)為500~600℃。
  一般液體燃料燃燒的全過程包括以下幾個(gè)階段：霧化——受熱——蒸發(fā)——熱解與裂化——與空氣混合成可燃的氣體混合物——著火與燃燒。
   穩(wěn)定和強(qiáng)化重油燃燒的方式主要有：改善霧化質(zhì)量；供給適量的空氣，強(qiáng)化空氣與油霧的混合；保證點(diǎn)或區(qū)域和燃燒室的高溫。
   目前蓄熱式加熱爐較少使用液體燃燒，主要在小型室式加熱爐上應(yīng)用。
2.2固體燃料的燃燒
   固體燃料的燃燒方式主要有層狀燃燒法、粉煤噴流燃燒法、旋風(fēng)燃燒法、沸騰燃燒法四種。目前蓄熱式加熱爐很少使用固體燃料，需改善蓄熱式結(jié)構(gòu)，增加除塵裝置。