平焰燃烧器您了解多少?

 

平焰燃烧技术称平展流火焰燃烧，是在强旋转式射流燃烧技术基础上形成的一种新型、高效、洁净燃烧技术，工业部门尤其在冶金工业中得到广泛的应用。平焰燃烧器可有效应用与多种 ，如煅造炉、热处理炉、环形加热炉和耐热材料隧道窑炉等。采用平沿燃烧技术可取的增产10%--20%，节能15%--30%的小狗。平焰燃烧器的燃烧火焰是圆盘形的薄层火焰。平焰燃烧器喷出的火焰是贴着炉壁向四周伸展的圆盘形薄层，即形成张角为180º的平展火焰。空气以切线进入涡壳，形成强烈的旋转气流从喷口喷出，与从轴线流出旋转气流或雾化油雾混合后燃烧，借助于旋转气流的离心力，使气流获得较大的径向速度。当气流从燃烧器喷出后，在离心力作用下会使燃烧火焰沿喇叭型燃烧器扩张口扩散形成圆盘形火焰。火焰贴附在炉腔内壁形成一个均匀的灼热面，使炉内的辐射传热效果得到显著提高，与传统的直焰燃烧器相比，平焰燃烧器有火焰稳定性好、火焰温度分布均匀、NO_x生成排放量少等优点。该燃烧器所产生的火焰呈平盘状辐射型，具有火焰厚度薄、面积大并紧贴于炉墙或炉顶内表面等特点。因此，平焰燃烧器的热工特性、流场特性越来越受国内外研究者的关注。平焰烧嘴器美国在20世纪60年代末首先用于加热炉和热处理炉。只有当旋转气流的强度达到足够大时，才能获得较理想的平展气流。气流通过喇叭型通道时，这种燃烧器是利用火焰能贴服炉壁流动的“考安大”效应，有利于形成平展气流。形成直径600—2000mm、厚为100—200mm的圆盘形火焰。该火焰的温度场、流场、压力场较普通燃烧器相比可提高加热质量和升温速度，缩短加热时间，提高并增加钢料总的辐射传热，以节约燃料，并可减少氧化热损失，燃烧稳定，延长炉体寿命。目前，国外已经广泛在加热炉上采用平焰燃烧器，国内也正在推广使用，并取得了明显的经济效果。燃轻油的平沿燃烧已经相当成熟。
在工业生产和日常生活中间常见的火焰均为直焰，火焰形状为锥形。燃气或燃气空气混合物从火孔流出时成自由射流，燃烧后形成直焰。与直焰相比，平焰火焰形状为圆盘形。燃气、空气或燃气与空气混合物离开燃烧器时必须形成平展气流，燃气在平展气流中燃烧得平焰。燃料从燃烧器的中心管喷出，被切向进入燃烧器后强烈旋转的高压空气流带动，沿着扩张型通道流出，边混合边燃烧，形成平焰火焰。影响具有接近180º张角的平展火焰的因素有：旋转气流强度，挡流板形状和尺寸（设置于燃烧器出口）和扩张性通道的流线型。
平焰燃烧器的特点：①加热均匀。平焰附着于炉壁表面，与炉内工件不发生接触。在旋流式平焰中心处会形成一稳定的回流区，使得炉气有规律地循环流动，并起到了搅动混合作用，促使温度场和热流均匀。因此，即使加热薄板也不会过热，②炉子升温速度快。结合炉内换热情况可知，炉壁温度是由炉壁吸收的热量与散失的热量之间的热平衡来确定；吸收的热量包括炉气对炉壁壁面的辐射换热及对流换热，加热工件对炉壁的辐射换热及炉膛自身辐射换热。支出的热量包括卢比对炉气、工件的辐射及炉墙对大气的散热。对于应用普遍直焰燃烧器的工业炉来说，炉气对炉壁的对流换热量较少，而该部分热量与炉墙对周围大气之间的散热基本相当。因此，炉气对流换热对炉壁温度影响小。在其他条件相同的情况下，应用平沿燃烧器的工业炉，由于平焰的燃烧过程与烟气的扩展流动过程均是贴着炉壁内表面进行的，灼热的火焰及热烟气对炉壁的对流换热极为强烈，比普通直焰炉大得多。同时，平焰与炉壁直接接触，对炉壁的辐射换热也比直焰炉强烈，因此，加热过程中，炉壁温度提高很快，即炉子升温快。由于炉子升温快，吸收热量较多，故排烟温度低。③炉内压力均匀，烟气中NO_X含量低。④降低燃料消耗。⑤平焰燃烧器的制造、安装技术要求较高，在工业窑炉上布置方位将受到一定限制。
平焰烧嘴器的工作性能主要由两个因素决定。其一是旋转气流是否能展开成理想的圆形平盘，其二是在展开的圆形平盘中燃料是否和空气进行有效的掺混，形成一个能生成良好形状火焰的浓度分布。除了必须有足够的旋转速度以提供足够展开气流的离心力之外，扩张形展开喷口的形状需要特殊的设计，以保证展开气流不产生离壁分离。与此同时，燃料喷嘴的喷出方式也必须进行特殊的设计，以使燃料喷流能与展开其体做最恰当的匹配。