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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、焦爐煤氣、轉爐煤氣、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，也是最容易實現(xiàn)自動調節(jié)，此外，氣體燃料可以進行高溫預熱，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最初的作用就是可以對低熱值燃料進行高溫預熱，提高其燃燒溫度，實現(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、碳氫化合物等，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雜的物理與化學過程的綜合，整個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、完成燃燒反應三個階段，他們是在極短的時間內完成的。
1.1煤氣與空氣的混合
要實現(xiàn)煤氣中可燃成分的氧化成分反應，必須是可燃物質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散現(xiàn)象。在工業(yè)爐上煤氣與空氣分別進入燃燒室的情況下，決定煤氣燃燒速度與火焰長度的主要因素是煤氣與空氣的混合速度。要強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應用設計中尤為重要。
1.2混合后的可燃氣體的加熱和著火
   將煤氣與空氣混合后加熱到著火溫度，著火靠點火來完成。在正常燃燒時，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，會產生滅火現(xiàn)象，反之噴出速度小于火焰?zhèn)鞑ニ俣仁菚�發(fā)生回火現(xiàn)象。因為煤氣與空氣已預熱到高溫，混合后的可燃氣體的加熱和著火在蓄熱式高溫空氣燃燒技術應用已不是主要問題。
1.3完成燃燒化學反應
   煤氣與空氣混合物著火后，產生機理的氧化反應這就是燃燒。燃燒反應的速度與反應物質的溫度有關，溫度越高反應速度越快。蓄熱式高溫空氣燃燒技術的燃燒化學反應極其快速。
   上述三個階段，對整個燃燒影響最直接是煤氣與空氣的混合過程，要提高燃燒強度，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先不混合，獨自進入爐內邊混合邊燃燒，混合與燃燒同時進行。
   無焰燃燒使燃料與空氣預先混合，進入爐內即著火燃燒，由于燃燒速度快，碳氫化合物來不及分解，看不到明亮的火焰。
   蓄熱式高溫空氣燃燒技術主要是有焰燃燒，但其燃燒邊界可以充分擴展至整個空間，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渣油的總稱，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。重油的著火點為500~600℃。
  一般液體燃料燃燒的全過程包括以下幾個階段：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)定和強化重油燃燒的方式主要有：改善霧化質量；供給適量的空氣，強化空氣與油霧的混合；保證點或區(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，需改善蓄熱式結構，增加除塵裝置。