燃烧设备运行的强度通常用面积热强度和容积热强度来表示。
面积热强度和容积热强度之间有联系,但却有不同的物料意义。面积热强度直接与可燃气体混合物的初速度成正比,它表示可燃混合物进行燃烧反应的速度。容积热强度
泽宇燃烧室的长度有关,它表示燃烧设备的紧凑程度。面积热强度相同的两个燃烧室,可能有不同的容积热强度。对作用不同的两种燃烧设备来说,低负荷的可能有较大的容积热强度,高负荷的可能只有较小的容积热强度。然而,对同一燃烧设备来说,面积热强度确定以后,容积热强度也就确定了。
一、燃烧过程强化的途径
如前所述,燃气燃烧速度混合速度和
化学反应速度。混合速度由流体动力学因素来确定;化学反应速度则由燃气性质、氧化剂性质和可燃混合物的浓度、温度、压力等因素确定。
在工程上最容易得到且价廉的氧化剂就是空气中的氧,其性质是一定的,而燃烧通常又都是在
大气压力下进行的。所以氧化剂性质和压力这两个因素是相对固定的。因此,强化燃烧过程主要应从提高温度和加强气流混合等方面来考虑。实用的强化燃烧的主要途径有以下
几方面
1.预热燃气和空气
预热燃气和空气可以提高火焰传播速度,增加反应区内的反应速度,提高燃烧温度,冬儿从而增加燃烧速度。
在实际工程中,常常是利用烟气余热来预热空气,这样既可使燃烧强化,又可提高燃烧设备的
热效率。
2.加强素动
不论是大气式燃烧,还是扩散式燃烧,加强紊动都能增加燃烧强度
在实际工程上采取的办法就是在火焰稳定性允许的范围内尽量提高炉子入口或燃烧室中的气流速度,并在入口处采用一些阻力较大的挡板来增加紊动尺度。20世纪60年代出现的高速烧嘴就是利用增加紊动的原理强化燃烧。燃气在燃烧室或火道前半部基本实现完全燃烧,然后高温烟气以100~-300m/s的高速喷出,这样可大大提高加热速度和节约燃料
3,烟气再循环
将一部分燃烧所产生的高温烟气引向燃烧器,使之与尚未着火的或正在燃烧的燃气空气混合物相混合,可提高反应区的温度,从而增加燃烧强度。
烟气再循环的方式通常有内部再循环和外部再循环两种。前者是在炉膛内部实现的;后者则是在炉膛外部实现的。但是烟气循环量不能太大。当烟气量超过某一最佳数值是,由于惰性物质对可燃混合物的稀释,燃烧速度反而会下降,甚至发生缺氧和不完全燃烧
二、减少氟氧化物生成量的措施
根据
氮氧化物生成的条件可以确定,减少氮氧化物生成的主要途径是降低
火焰温度和减少过剩空气量。
在实际工程上采取的措施有以下几方面:
1,分段燃烧在炉子总的过剩空气量保持不变的前提下,把送往烧嘴的空气量减少到低于理论空气量。将另一部分空气在燃烧室上方送入炉膛,当未燃尽的燃气上升时,遇到上方送入的空气而得到完全燃烧。这种燃烧方式就称为分段燃烧。
2,烟气再循环将炉窑尾部排出的分布低温烟气同燃烧用的空气在燃烧器入口以前相混合。当烟气达到一定循环量时,炉膛温度将进一步下降,因而使烟气中的
氮氧化合物的含量更加减少。
3·设计新型燃烧器如上所述,可以利用较冷的燃烧产物来降低燃烧温度,以减少氮氧化物的发生量。如果烧嘴设计合理,也可以利用
空气动力学原理在炉膛内达到这一要求