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平焰燃燒器您了解多少?

 

平焰燃燒技術(shù)稱平展流火焰燃燒，是在強(qiáng)旋轉(zhuǎn)式射流燃燒技術(shù)基礎(chǔ)上形成的一種新型、高效、潔凈燃燒技術(shù)，工業(yè)部門尤其在冶金工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。平焰燃燒器可有效應(yīng)用與多種 ，如煅造爐、熱處理爐、環(huán)形加熱爐和耐熱材料隧道窯爐等。采用平沿燃燒技術(shù)可取的增產(chǎn)10%--20%，節(jié)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(jìn)入渦殼，形成強(qiáng)烈的旋轉(zhuǎn)氣流從噴口噴出，與從軸線流出旋轉(zhuǎn)氣流或霧化油霧混合后燃燒，借助于旋轉(zhuǎn)氣流的離心力，使氣流獲得較大的徑向速度。當(dāng)氣流從燃燒器噴出后，在離心力作用下會(huì)使燃燒火焰沿喇叭型燃燒器擴(kuò)張口擴(kuò)散形成圓盤形火焰。火焰貼附在爐腔內(nèi)壁形成一個(gè)均勻的灼熱面，使?fàn)t內(nèi)的輻射傳熱效果得到顯著提高，與傳統(tǒng)的直焰燃燒器相比，平焰燃燒器有火焰穩(wěn)定性好、火焰溫度分布均勻、NO_x生成排放量少等優(yōu)點(diǎn)。該燃燒器所產(chǎn)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(nèi)表面等特點(diǎn)。因此，平焰燃燒器的熱工特性、流場(chǎng)特性越來越受國(guó)內(nèi)外研究者的關(guān)注。平焰燒嘴器美國(guó)在20世紀(jì)60年代末首先用于加熱爐和熱處理爐。只有當(dāng)旋轉(zhuǎn)氣流的強(qiáng)度達(dá)到足夠大時(shí)，才能獲得較理想的平展氣流。氣流通過喇叭型通道時(shí)，這種燃燒器是利用火焰能貼服爐壁流動(dòng)的“考安大”效應(yīng)，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(chǎng)、流場(chǎng)、壓力場(chǎng)較普通燃燒器相比可提高加熱質(zhì)量和升溫速度，縮短加熱時(shí)間，提高并增加鋼料總的輻射傳熱，以節(jié)約燃料，并可減少氧化熱損失，燃燒穩(wěn)定，延長(zhǎng)爐體壽命。目前，國(guó)外已經(jīng)廣泛在加熱爐上采用平焰燃燒器，國(guó)內(nèi)也正在推廣使用，并取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效果。燃輕油的平沿燃燒已經(jīng)相當(dāng)成熟。
在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中間常見的火焰均為直焰，火焰形狀為錐形。燃?xì)饣蛉細(xì)饪諝饣旌衔飶幕鹂琢鞒鰰r(shí)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?xì)狻⒖諝饣蛉細(xì)馀c空氣混合物離開燃燒器時(shí)必須形成平展氣流，燃?xì)庠谄秸箽饬髦腥紵�得平焰。燃料從燃燒器的中心管噴出，被切向進(jìn)入燃燒器后強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)的高壓空氣流帶動(dòng)，沿著擴(kuò)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(zhuǎn)氣流強(qiáng)度，擋流板形狀和尺寸（設(shè)置于燃燒器出口）和擴(kuò)張性通道的流線型。
平焰燃燒器的特點(diǎn)：①加熱均勻。平焰附著于爐壁表面，與爐內(nèi)工件不發(fā)生接觸。在旋流式平焰中心處會(huì)形成一穩(wěn)定的回流區(qū)，使得爐氣有規(guī)律地循環(huán)流動(dòng)，并起到了攪動(dòng)混合作用，促使溫度場(chǎng)和熱流均勻。因此，即使加熱薄板也不會(huì)過熱，②爐子升溫速度快。結(jié)合爐內(nèi)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(duì)爐壁壁面的輻射換熱及對(duì)流換熱，加熱工件對(duì)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(duì)爐氣、工件的輻射及爐墻對(duì)大氣的散熱。對(duì)于應(yīng)用普遍直焰燃燒器的工業(yè)爐來說，爐氣對(duì)爐壁的對(duì)流換熱量較少，而該部分熱量與爐墻對(duì)周圍大氣之間的散熱基本相當(dāng)。因此，爐氣對(duì)流換熱對(duì)爐壁溫度影響小。在其他條件相同的情況下，應(yīng)用平沿燃燒器的工業(yè)爐，由于平焰的燃燒過程與煙氣的擴(kuò)展流動(dòng)過程均是貼著爐壁內(nèi)表面進(jìn)行的，灼熱的火焰及熱煙氣對(duì)爐壁的對(duì)流換熱極為強(qiáng)烈，比普通直焰爐大得多。同時(shí)，平焰與爐壁直接接觸，對(duì)爐壁的輻射換熱也比直焰爐強(qiáng)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(nèi)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(shù)要求較高，在工業(yè)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(gè)因素決定。其一是旋轉(zhuǎn)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(jìn)行有效的摻混，形成一個(gè)能生成良好形狀火焰的濃度分布。除了必須有足夠的旋轉(zhuǎn)速度以提供足夠展開氣流的離心力之外，擴(kuò)張形展開噴口的形狀需要特殊的設(shè)計(jì)，以保證展開氣流不產(chǎn)生離壁分離。與此同時(shí)，燃料噴嘴的噴出方式也必須進(jìn)行特殊的設(shè)計(jì)，以使燃料噴流能與展開其體做最恰當(dāng)?shù)钠ヅ洹?br />