燃烧器特性分析[ 12-18 10:05 ]

图6.16和图6.17分别为烟气自循环燃烧器对炉膛入口处的空气含氧浓度和预热温度影响的模拟结果。由于实验条件的限制，采用实验仪器测量的难度较大，因此只进行了数值模拟。从图中可以看出，参与回流的高温烟气可以将高温空气进行二次稀释和加热，如空气预热温度为573K，含氧浓度为21%时，在引射器喉部处助燃空气氧浓度下降至16. 9%，空气温度上升至814K，在引射器出口即炉膛入口处，由于高速射流卷吸了周围的燃烧产物，进一步稀释和加热了助燃空气，此处的氧气浓度下降为16.7%温度上升到了831K。随着空气预热温度的升高，烟气

物理模型及边界条件[ 12-18 09:05 ]

本文所采用的燃烧系统模型如图3.1所示。烟气自循环燃烧器主要由回流管、混合室和扩压段三部分组成。空气预热器换热生成的高温助燃空气经空气喷管喷入，空气射流使引射器尾部产生负压，引射炉内烟气进入回流通道，空气与烟气混合后经引射器渐扩口喷入炉膛，中心管为燃气喷管，燃烧器后为炉膛及烟道部分。炉膛为长0.8m,内径为0.36m的圆柱形。本文对燃烧系统模型进行了简化，把八个空气喷管简化成一个环形喷管，烟气回流通道转化成规则的环形通道。在Gambit中画出模型并生成结构化网格，如图3.2所示，为了更好的分析气流的流动特性，根据气

实验中NOx的生成模型[ 12-18 08:05 ]

污染物NOx按照其生成来源主要分为:热力型NOx、快速型NOx和燃料型NOx。热力型NOx ( Thermal NOx)符合Zeldovich机理，由空气中的N:在高温环境下燃烧生成。热力型NO的生成速率随着反应温度T的升高呈指数形式增加。快速型NOx ( Prompt NOx)符合Fenimore机理，是在富燃料反应区附近快速生成，其生成时间只需60ms。燃料型NOx ( Fuel NOx)是由De Soete} Williams等人发展的经验机理，由C5H5N,C9H7N等含氮的有机化合物氧化而成，主要来源于燃

高温空气燃烧技术的现状[ 12-17 10:05 ]

众所周知，高温空气燃烧技术是以蓄热换向式燃烧技术为基础发展起来的，至今已有20多年的历史。早在20世纪90年代，口本和德国就率先对高温空气燃烧技术进行了研究。在1987-1993年间口本大学与企业就进行了初期的合作研究;自1993年以后的六年里，日本通产省将高温空气燃烧技术上升为了“国家级高性能工业炉开发”项目，并提供了100多亿日元科研开发经费;从1999年至2005年，日本政府又计划每年提供38亿日元用于该技术的工业推广，短短两年的时间就将该技术广泛应用到了加热炉、热处理炉和熔炼炉上，2

高温空气燃烧技术的优势[ 12-17 09:05 ]

高温空气燃烧技术同传统燃烧技术相比主要有以下几个方面的优势：1、高效节能。采用蓄热式换热装置，使烟气与空气在一定时间间隔内交替流过陶瓷蓄热体，极限回收排烟余热，预热助燃空气，使空气温度升高至800℃-1000℃以上。研究表明，高温空气燃烧技术可以提高助燃空气理论燃烧温度，实现节能30%以上。2、低污染。主要表现在3个方面:1)低NOX污染。热力型NO是燃烧产物中最主要的污染物。NO的生成主要受到炉内温度、O2和N2浓度以及在高温下的时间等的影响，其中炉内温度是主要因素。气体燃料在高温低氧气氛中与助燃空气蔓延燃烧，火

高温空气燃烧技术[ 12-17 08:05 ]

高温空气燃烧技术就是在人们越来越重视能源与环境的背景下产生的。在余热不被利用的年代，系统的排气损失、炉壁热损失都很大。长久以来，国内外政府部门、企业和科研院所曾投入大量人力物力，致力于高温烟气余热的极限回收，并将其用于加热助燃空气，获得了大量的科研成果，为高温空气燃烧技术的发展奠定了理论基础。高温空气燃烧技术(High Temperature Air Combustion，简称HiTAC)，亦称无焰燃烧技术，是一种集高效节能、环保、低污染等多重优势于一体的全新燃烧技术是国际燃烧界公认的一次燃烧技术的革命。早在上世纪

低NOx燃烧技术[ 12-16 10:05 ]

在工业生产过程中有效的控制氮氧化物(NOx)所造成的污染危害逐步成为了一个不容忽视的问题。人们对于低NOX燃烧技术的研究主要分为三个阶段:1、燃烧开始前对气体燃料和空气进行预处理:如在燃料中添加新物质，抑制燃烧过程中与NOX生成相关的化学反应;采用空气分离技术将O2从空气中分离并参与燃烧;应用高温空气燃烧技术回收烟气的余热用于加热助燃空气，使空气温度预热至1000℃以上，并在炉内与燃料混合燃烧。2、对燃烧装置进行优化设计，合理配置空气和燃料的当量比:在燃烧过程中可以通过调节过量空气系数，来抑制热力型NO的大量生成。

燃气工业炉燃烧器的主要结论[ 12-16 09:05 ]

通过对实验炉、燃烧器以及测试系统进行详细分析，实验合理解决测试系统注意要点，引入燃气工业炉的评价指标:加权平均温度、炉膛内最大温差、测点与平均温度偏差率、升温速度、烟气温度、烟气成分。针对各烧嘴一1#直焰、2#平焰、3#旋流盘焰和3#旋流杯焰燃烧器，控制燃烧工况分别点火对炉膛进行加热，测试参数求取评价指标值。课题主要通过横向对比实验研究，分析旋流盘焰和杯焰燃烧器在炉膛内的燃烧效果，以及纵向对比分析过剩空气系数对旋流燃烧效果的影响，为燃气工业炉旋流燃烧更为广泛的应用提供依据。有课题实验结果及数据分析可得以下结论:1)

各燃烧器烟气成分对比[ 12-16 08:05 ]

通过具体实测1#, 2#, 3#烟气的温度与成分，针对烟气中的氧气，由于在对比试验中，控制过剩空气系数相等，烟气中的氧气成分也差别不大，因此横向对比烟气参数表如下烟气中主要成分的主要成分包括过剩的O2, N2, CO2, CO, NO, NOx，其中NOx和CO对环境影响比较大，也是评价工业炉燃烧产物的主要参数指标，因此实验过程将CO, NO和NOx作为测试的重点，如上表可得结论:①由于1#直焰燃烧器加热时，测点2处的温度可达1021 0C，为保证设备仪器的安全和可靠性，停止加热，但此时炉膛平均温度低于2#, 3#

炉墙炉衬[ 12-15 10:05 ]

固定炉墙炉衬是由角铁和钢板支撑的一面炉墙，炉衬上固定有实验用的燃烧器，与可移动炉体车配合完成某一个燃烧器的燃烧实验，固定炉墙炉衬结构如下图所示由上图，固定炉墙炉衬厚度为300mm，固定结构为钢架和角铁，如三视图中的侧面图所示。固定炉墙炉衬的实物图如下炉墙炉衬为安装燃烧器的部位，耐火材料与火孔的结构尺寸如下表凤谷工业炉集设计研发,生产销售,培训指导,售后服务一体化,专利节能技术应用,每年为企业节省40%-70%的能源成本,主要产品加热炉,工业炉,节能炉,蓄热式炉,垃圾气化处理设备，欢迎致电咨询:0510-888189

实验测试参数的确定[ 12-15 09:05 ]

燃气工业炉的主要性能测试参数包括炉子的生产量、炉内高温气体压力、过剩空气系数、温度及其分布等。而在本课题实验的主要目的是确定燃气工业炉旋流燃烧的优势与不足，同时测试旋流燃烧的主要影响因素。受到实际条件的限制，燃烧器对炉膛加热实验过程中，炉子处于空炉状态，主要研究炉子的各类燃烧器的燃烧效果，在满足实验要求的前提条件下，缩短实验时间、降低实验成本。因此实验生产量、热效率等参数不能测试。综上，实验中主要测试的参数包括炉膛内温度测量及分布、过剩空气系数、炉子负荷(燃气流量)、烟气温度及烟气成分。凤谷工业炉集设计研发,生产销

燃气工业炉性能测试参数[ 12-15 08:05 ]

燃气工业炉的热工性能测试主要是通过热平衡试验，测出炉膛热效率、总体效率、炉内平均温度、温度均匀性、烟气成分含量等参数，鉴定炉窑是否符合设计要求，同时要确定最佳工艺操作规程与运行参数。①炉窑参数:生产量、压力、过剩空气系数、炉料含水量以及工艺操作要求等;当炉窑为间歇工作时，应统计出平均生产量和间歇工作的规律。②燃气与空气参数:当燃气流量不是常数时，应测出燃气随时间变化的曲线，以及随阀门开度变化的规律，同时要注意到工艺上要求燃气与空气的最佳比例;③温度参数:炉膛内部的平均温度、炉膛内温度的均匀性是否满足炉子生产的要求;

燃气炉的热效率计算[ 12-14 10:05 ]

燃气工业炉中热效率可分为工业炉的总体效率和炉膛效率，炉子的总体热效率定义为有效利用的热量(有效热)与供给炉子的热量(燃气的燃烧热)之比;而工业炉炉膛效率是在燃气工业炉中，当只考虑炉料在炉膛内的热交换时，其效率为炉膛热效率。①工业炉窑的总体热效率根据定义，炉子的热效率计算公式为其中，刃为炉子总体热效率在测试实验中只要燃气的热值、物料利用的热量以及用气量即可算出炉子的总体热效率。但此种方法只能求得炉子的总体热效率，确定影响热效率因素，从而分析提高热效率。因此在实验测试中，也可以通过测试炉子的各项热损失，从而计算炉子热效

炉子燃气用量的确定[ 12-14 09:05 ]

在做炉子设计时，炉子的燃气用量B的确定是炉子负荷和产量计算的关键。燃气用气量确定时，可以通过炉子的热力平衡计算求得，也可以通过经验法选定燃气用量。经验方法计算有实际生产数据作为依据，工作量小，但不能分析方案中热量耗散的分布情况，经分析确定炉子的燃气用气量计算公式为炉子的热负荷是燃气用量B与燃气的低热值(炉子尾气中的水分主要是水蒸气排处)计算求得。而实际工程中，根据要求设计的炉子产量和燃气用量，可以求出单位产品的热耗，单位热耗是衡量炉子的一个重要指标。凤谷工业炉集设计研发,生产销售,培训指导,售后服务一体化,专利节能

燃气工业炉的热平衡计算[ 12-14 08:05 ]

①炉膛热平衡把炉膛作为一个区域系统，热量收支应处于平衡。如果忽略物料在炉膛内的放热或吸热反应，那么连续式加热炉炉膛热平衡的公式为当燃气燃烧较完全时Qch可以忽略，则式可以简化为该式表达了炉膛热平衡状态，炉膛的收入热主要包括:燃气燃烧能释放的热量以及入炉时空气、燃气、物料带入的物理热;热支出主要包括:物料和烟气带出炉膛的热量以及炉膛的热损失。②空气预热器的热平衡助燃空气如果经过预热，炉内的燃烧温度可以明显提高，对节约能源有很好的左右。若预热器紧接炉膛烟气出口，炉膛烟气直接进入预热器，针对空气预热器的表达公式如下表所示

燃气工业炉窑的特点[ 12-13 10:05 ]

目前工业炉窑所采用的主要能源有电、煤、油、气四种。而燃煤、油、气三种工业炉采用燃料与空气混合燃烧，通过烟气辐射和对流换热，此三种炉子都称火焰炉。燃气工业炉作为火焰炉的一种，与燃煤、燃油炉相比具有以下优点:①无公害气体燃料一般都经过脱硫处理且含氮量较少，燃烧烟气中SO2,NOx含量比燃煤燃油少，并且因高温而生成的NOx也更容易控制。因此气体燃料有无公害的特点。②易于自动控制对于燃气工业炉来说，气体燃烧器的调节比幅度宽，过剩空气量更易控制而比其他燃料小且微调灵敏性好，容易炉子热工参数的自动控制。③清洁、卫生、操作方便燃

燃气工业炉窑的分类[ 12-13 09:05 ]

①按用途分类按用途是一种最常用的分类方法，根据生产用途可分为5类:1)熔炼炉将金属等固体物料从固态熔化为液态，再加入其他合金元素进行精炼。加热目的是熔化金属等物料，如冲天炉、平炉、熔铜炉、熔铝炉和玻璃熔池炉等。2)锻轧加热炉加热目的是为了增大金属在轧制、锻造、冲压和拉拔前的可塑性，如轧钢加热炉、锻造加热炉等。3)热处理炉加热目的是为了改变金属结晶组织，使其满足不同的热处理工艺要求，如淬火、退火、回火、渗碳及氮化等。4)焙烧炉又称焙烧窑，加热目的是使物料发生物理或化学变化，以获得新的产品，如白云石、石灰石和耐火材料的

低NOx燃烧技术[ 12-13 08:05 ]

低NOx燃烧技术主要是通过合理选择燃烧器、科学控制燃烧过程和改进设备运行方式来抑制NOx生成，从而降低NOx的排放。目前，低NOx燃烧技术主要包括空气分级燃烧技术、燃料分级燃烧技术、浓淡燃烧技术和烟气再循环等。1)空气分级燃烧技术空气分级技术是将燃气燃烧所需的空气分为两个阶段送入，两个阶段中过剩过剩空气系数都偏离1，燃烧温度降低，能够很好的控制燃烧过程中NOx的生成，使主要的燃烧过程分为两个区域:a<1区域和a>1区域。a<1区域中燃烧过程中缺少氧气，燃烧不完全，燃烧速度与温度都烧到限制，热力型N

烟气净化技术[ 12-12 10:05 ]

烟气净化技术与燃烧过程关系并不密切，根据燃烧产物的介质可选择湿式脱氮和干式脱氮。湿式脱氮技术主要是将NO氧化后，用水或碱溶液进行吸收处理。干式脱氮技术是利用还原剂或高能电子束等手段，将NOx还原为氮气或者是转化为硝酸盐并进行回收或利用。应用较多的是选择性催化还原(Selective Ctalyticreduction. SCR)和非选择性催化还原(Selective Non-Ctalytic reduction.SNCR)，两种都以NH3作为还原剂将NOx还原为氮气的技术。凤谷工业炉集设计研发,生产销售,培训指导,

针对燃烧机理影响因素的控制[ 12-12 09:05 ]

降低燃料燃烧过程中NOx的总生成量是一项十分复杂的技术，燃烧过程NOx的生成途径多、影响因素广、中间产物复杂，而同一因素在不同条件下的影响程度也有很大区别，因此在控制NOx生成时，要综合考虑燃烧的效率、经济性、技术简单性、控制效果等各项因素，采用合理技术。①针对燃烧机理影响因素的控制通过对NOx的生成机理分析介绍，镇对不同的生成机理各因素的影响程度也有所区别，如温度对三种生成机理的影响区别较大。针对NOx不同的生成机理，采用合理的控制参数及控制方法如下表所示凤谷工业炉集设计研发,生产销售,培训指导,售后服务一体化,