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在传统的工业炉设计中,燃烧器的火焰速度大约为每秒几米,当燃烧产物温度在600 °C~800 °C时,炉内对流换热与辐射换热各占50%;在燃烧产物温度为800 ℃以上时,以辐射换热为主;在燃烧产物温度达到1 400 ℃时,辐射换热是对流换热的10倍,所以大部分炉窑设计中,是以辐射换热为基础。但是在采用高速气体燃烧器后,即使在高温区,炉内被强化的对流换热在综合换热中所占的比重大大提高,具体说明如下:
采用普通燃烧器时,火焰速度低,燃烧产物在被加热物表面的流动为层流,层流的对流换热系数为h1-Nu*λ/d。
式中 努谢尔特数Nu=0.332Pr1/3*Re1/2;Pr为普朗特数;Re为雷诺数;λ为气体的导热系数;d为流道当量直径。
采用高速气体燃烧器, 火焰喷射速度高(100 m/s~300 m/s),被加热体表面流动以紊流为主,紊流附面层局部放热系数为h2=Nu*λ/d。式中Nu=Pr1/3(0.036Re0.8-836)
设加热炉内腔尺寸为6.45m×2.3m×2.9m,燃烧产物温度为1 790 ℃,被加热体温度为900 ℃。
采用普通燃烧器,燃烧产物流速为5 m/s时,燃烧产物与被加热体表面之间的对流换热比热流为q1=h1(tg-tw)=2671X4.18kJ/h*m2。
采用高速气体燃烧器,燃烧产物流速为150 m/s时,燃烧产物与被加热体表面之间的对流换热比热流为q2=h2(tg-tw)=10685X4.18kJ/h*m2。q2是q1的4倍。
国外曾就辐射加热炉和高速对流加热炉进行过比较试验,在0 ℃~1 200 ℃的加热过程中,辐射加热炉所需加热时间是高速对流加热炉的6倍,在750 ℃~1 200 ℃的加热过程中,辐射加热炉所需加热时间是高速对流加热炉的10倍。
1980年,国内引进高速气体燃烧器在井式加热炉上进行技术改造,原有的辐射加热炉从0 ℃~650 ℃升温需要24 h,而采用了高速气体燃烧器的加热炉从0 ℃~650 ℃升温只需4 h,并且燃料消耗量也由于采用了高速气体燃烧器可以节省25%~30%。在油田,用高速气体燃烧器改造成三合一加热炉,加热效率提高了1倍,而燃料消耗量节约了20%。
高速气体燃烧器的燃烧产物高速冲进加热炉内,搅动多倍的炉内气体随之掺混,可以大大提高炉内温度均匀度。国外一家工厂用高速气体燃烧器改造加热炉后,炉内温度均匀度可由±15 ℃提高到±2 ℃。国内井式加热炉采用高速气体燃烧器后,炉温均匀度达到±7 ℃。
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燃气泄漏事故的措施:
提醒市民,在停止使用管道煤气时,关闭煤气管道上与胶管连接的旋塞阀。同时还提醒市民,春季使用热水器时还要特别注意以下几点:注意浴室的通风换气。使用热水器时要开启排气扇,在春季阴雨天气,大多数人担心空气潮湿而门窗紧锁,这样不利于室内空气流通。注意热水器安装是否符合规范。热水器安装一定要请有资质的施工单位安装,避免发生事故。注意煤气胶管的使用状况。胶管与电器和热源要保持距离,胶管不可以穿墙。注意强排式热水器安装需符合规范。热水器电机的电源插座要联接好地线和漏电保护开关,以防春季天气潮湿使用时触电。使用热水器时还要注意,市民选购的热水器必须与气源相适配,超过使用期限的热水器不得再继续使用,两者出现问题都容易导致事故的发生。
燃气泄漏包括二个方面,一指燃气通过管路向环境泄漏,二指燃气通过电磁阀阀芯端面向炉内泄漏。
环境泄漏可能引起人员中毒、工作现场爆炸事故,必须高度重视。首先确保管路密封,定期对管路检漏,若管路泄漏须排除方可继续使用;其次,避免造成中毒与爆炸的燃气浓度,要求工作现场通风良好:配置性的通风孔和强制通风装置;另外,要求工作现场禁止烟火、电气件防爆。
炉内泄漏可能引起炉内爆炸。解决炉内泄漏问题有三个途径:一是加强预吹风时间和吹风量,吹除或稀释炉内燃气;二是燃气管路采用二个电磁阀串联结构,提高系统性;三是使用管路泄漏检测装置,在点火前对燃气管路进行检测,若燃气泄漏达到一定量即锁定燃烧机工作。燃气泄漏措施属外围控制,一般不纳入燃烧机本体控制。
家用燃气壁挂炉是集使用水、电、气(火)于一体,能够提供生活热水和独立采暖的先进设备,使用既方便又不受外界因素的影响。业主如果能正确使用,不但能提高壁挂炉的使用效率,更能延长其使用寿命,主要的是大大的节约了能源,壁挂炉产品与建筑方面有着密切的关系,房屋的隔热、墙体的厚度、保温材料、窗户提出三层,屋顶很大的很浪费,墙体阳光是有角度、移动、短暂的,特别是有屋顶的住户,要做好相关保温措施,不要一说壁挂炉太耗气了,用不起。
锅筒内部装置包括汽水分离和蒸汽清洗装置、给水分配管、排污和加药设备等。其中汽水分离装置的作用是将从水冷壁来的饱和蒸汽与水分离开来,并尽量减少蒸汽中携带的细小水滴。中、低压锅炉常用挡板和缝隙挡板作为粗分离元件;中压以上的锅炉除广泛采用多种型式的旋风分离器进行粗分离外,还用百页窗、钢丝网或均汽板等进行进一步分离。锅筒上还装有水位表、阀等监测和保护设施。
为了考核性能和改进设计,锅炉常要经过热平衡试验。直接从有效利用能量来计算锅炉热效率的方法叫正平衡,从各种热损失来反算效率的方法叫反平衡。考虑锅炉房的实际效益时,不仅要看锅炉热效率,还要计及锅炉辅机所消耗的能量。
单位质量或单位容积的燃料完全燃烧时,按化学反应计算出的空气需求量称为理论空气量。为了使燃料在炉膛内有更多的机会与氧气接触而燃烧,实际送入炉内的空气量总要大于理论空气量。虽然多送入空气可以减少不完全燃烧热损失,但排烟热损失会增大,还会加剧硫氧化物腐蚀和氮氧化物生成。因此应设法改进燃烧技术,争取以尽量小的过量空气系数使炉膛内燃烧完全。
锅炉烟气中所含粉尘(包括飞灰和炭黑)、硫和氮的氧化物都是污染大气的物质,未经净化时其排放指标可达到环境保护规定指标的几倍到数十倍。控制这些物质排放的措施有燃烧前处理、改进燃烧技术、除尘、脱硫和脱硝等。借助高烟囱只能降低烟囱附近地区大气中污染物的浓度。
烟气除尘所使用的作用力有重力、离心力、惯性力附着力以及声波、静电等。对粗颗粒一般采用重力沉降和惯性力的分离,在较高容量下常采用离心力分离除尘静电除尘器和布袋过滤器具有较高的除尘效率。湿式和文氏—水膜除尘器中水滴水膜能粘附飞灰,除尘效率很高还能吸收气态污染物。
二十世纪50年代以来,人们努力发展灰渣综合利用,化害为利。如用灰渣制造水泥、砖和混凝土骨料等建筑材料。70年代起又从粉煤灰中提取空心珠,作为耐火保温等材料。
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