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煤气烧嘴分有焰烧嘴和无焰烧嘴两类。有焰烧嘴的特点是:煤气与助燃空气在烧嘴内部只进行部分混合或不进行混合,喷到炉内后再边混合边燃烧,火焰较长并有明显的轮廓,如低压煤气烧嘴、平焰烧嘴、自身预热烧嘴等。无焰烧嘴的特点是:煤气与空气在烧嘴内部即已达到完全混合,混合气喷出烧嘴后能立即着火燃烧,火焰很短且无明显轮廓,如高压喷射式烧嘴。
平焰烧嘴的特点是燃料与助燃空气以强烈的旋转运动喷出烧嘴,并沿垂直于烧嘴中心的炉壁(或炉墙)展开,在紧靠炉壁表面的一层空间内完全燃尽,形成圆盘形平火焰,能在相当大的平面内造成均匀的温度场,而且火焰黑度大,可实现均匀加热、快速加热,而取得一定的节能效果。
平焰烧嘴有鼓风式煤气平焰烧嘴和引射式煤气平焰烧嘴。
高速烧嘴的基本原理是:燃料在燃烧室内即实现完全燃烧。由于燃烧室是密闭的,并保持足够的正压力,使高温燃烧产物以高速喷出,因而强化了对流传热,促进炉内气流循环,均匀了记温。如果增大一、二次风的过剩量,还可以调节出口气体的温度,使之接近于工件的加热温度,防止工件过烧,保证加热质量,这种烧嘴又称高速调温烧嘴。
我国天然气和煤制气(原料为煤)资源丰富,且属于洁净能源,顾有着良好的社会经济效益。燃气燃烧机符合我国产业政策,市场前景很好,大有发展前途。然而在燃气燃烧机研制设计中,燃气特性—易燃、易爆及毒性,控制的首要问题。下面介绍一下燃气燃烧机的控制要求 :
根据燃气在炉膛内的燃烧特性,对其控制要求内容主要有预吹风、自动点火、燃烧状态监控、点不着火的保护、熄火的保护、燃气压力高低限保护、空气压力不足保护、断电保护、燃气泄漏事故的措施等。
预吹风:燃烧机在点火前,必须有一段时间的预吹风,把炉膛与烟道中余气吹除或稀释。因为燃烧机工作炉膛内不可避免地有余留的燃气,若未进行预吹风而点火,有发生爆炸的危险.必须把余气吹除干净或稀释,保证燃气浓度不在爆炸极限内。预吹风时间与炉膛结构及吹风量有关一般设置为15-60秒
自动点火:燃气燃烧机宜采用电火花点火,便于实现自动控制。可用高压点火变压器产生电弧点火,要求其输出能量为:电压≥3. 5K V、电流≥15mA , 点火时间一般为:2~5秒。
使燃气和空气分别或混合后进入燃烧区而实现稳定燃烧的装置。燃气燃烧器是民用燃气用具和燃气工业炉的基本组成部分。燃气燃烧器种类繁多。按一次空气系数(预先和燃气混合的助燃空气量与燃气完全燃烧所需的理论空气量之比)分类,有扩散式、大气式和无焰式燃烧器;按空气供给方式分类,有引射式和鼓风式燃烧器;按用气压力分类有低压(5千帕以下)、中压(5~300千帕)和高压燃烧器。
扩散式燃烧器:依靠燃气从火孔逸出后的扩散作用,实现燃气和空气的混合并稳定燃烧的燃烧器。燃气逸出火孔前不同空气预先混合,一次空气系数为0。扩散式燃烧器结构简单、使用方便、火焰稳定。但其燃烧速度较慢、火焰较长,为达到完全燃烧需要较多的过剩空气,因此燃烧温度较低。扩散式燃烧器适用于温度不高但要求温度比较均匀的工业炉和民用燃具。小型扩散式燃烧器也常用作点火器。
大气式燃烧器:预先混合部分空气的燃烧器。一次空气系数通常取0.4~0.7。燃气以一定压力自喷嘴喷出进入混合管(即引射器),借高速喷射形成的负压将周围一部分空气吸入,在混合管中混合后从燃烧器头部火孔逸出而燃烧。大气式燃烧器燃烧比较完全,使用方便,但负荷较大时结构较庞大笨重。多孔大气式燃烧器(图1)广泛用于民用燃具。
鼓风式燃烧器:由鼓风机供给燃烧所需全部空气的燃烧器。一次空气系数为 0。燃烧热强度和火焰长度取决于燃气和空气的混合情况。为了强化燃烧,采取各种措施使燃气和空气混合均匀,因此鼓风式燃烧器又有套管式、旋流叶片式、蜗壳式和平流式等多种型式。与相同热负荷的引射式燃烧器相比,鼓风式燃烧器结构较紧凑;当燃气和空气混合得较好时,火焰较短;热负荷调节范围较大;空气具有一定压力,提供了预热空气的可能性。但这种燃烧器需配有鼓风机,燃烧器本身也不能自动调节燃气和空气的混合比例。鼓风式燃烧器主要用于各种工业炉和大型锅炉。
无焰燃烧器:燃气和燃烧所需的全部空气预先混合,燃烧过程火焰很短甚至完全看不见火焰的燃烧器。一般采用引射器吸入空气,与燃气充分预混,在高温火道中瞬间完成燃烧。火道热强度很高,燃烧温度也较高。无焰燃烧器在工业加热和烘干工艺中应用很广泛。
燃烧状态监控:燃烧状态必须予以动态监控,一旦火焰探测器感测到熄火号,必须在极短时间内反馈到燃烧机,燃烧机随即进人保护状态,同时切断燃气供给。火焰探测器要能正常感测火焰号,既不要敏感,也不要迟钝。因为敏感,燃烧状态如有波动易产生误动作而迟钝,反馈火焰号滞后,不利于运行。一般要求从熄火到火焰探测器发出熄火号的响应时间不超过0.2秒。
点不着火的保护:燃烧机点火时,通入燃气,燃气着火燃烧。点火动作要求发生在燃气通入前,先形成点火温度场,便于着火燃烧。如果点不着火,火焰探测器感测不到火焰号,燃烧机进入保护状态。从点火到进入保护状态的时间要适当,既不能过短也不能过长。若过短,来不及形成稳定火焰;过长,点不着火时造成大量燃气时入炉膛。一般要求在通入燃气2-3秒,燃烧机对火焰探测器感测的火焰号进行判断,未着火则进入保护状态,着火则维持燃烧。
熄火保护:燃烧机在燃烧过程中,若意外熄火,燃烧机进入保护状态。由于炉膛是炽热的.燃气进入易发生爆燃,故须在极短时间内进入保护状态,切断燃气供给。
从发生熄火到燃烧机进人保护状态,该过程的响应时间要求不超过1秒。
燃气压力高低限保护:燃气燃烧机稳定燃烧有一定范围,只允许燃气压力在一定范围内波动。限定燃气高低压的目的是确保火焰稳定性:不脱火、不熄火也不回火,同时限定燃烧机的输出热功率,保证设备经济运行。当燃气压力超出此范围,应锁定燃烧机工作。燃烧机设计一般用气体压力开关感测压力号,并输出开关量号,用以控制燃烧机的相应工作。
空气压力不足保护:燃气燃烧机设计热强度大,其燃烧方式采用鼓风强制式。如果风机发生故障造成空气中断或空气不足,立即切断燃气,否则会发生炉膛爆燃或向风机回火。因此在提高风机质量的同时,燃气控制必须与空气压力连锁,当空气压力不足时,应立即切断燃气供给。一般用气体压力开关感测空气压力号,并输出开关量号,用以控制燃气电磁阀的相应工作。
断电保护:燃烧机在工作过程中突然断电,必须立即切断然气供给,保护设备。燃气控制电磁阀必须是常闭型的,一旦断电,自动关闭切断燃气供给。电磁阀关闭响应时间≤5s。
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