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燃烧机回火现象及其预防措施

  在燃烧机化工生产中,很多工艺加热炉以气体燃料燃烧作为热源,可燃气体燃烧需要很多空气,如:人工煤气需1.2~4.0 (m3/m3),天然气和液化石油气则需10~25 (m3/m3)。 可见欲使燃气充分燃烧须有大量空气与之混合方可。因此,燃气与空气的混合方式,对燃烧情况有很大影响,也关系到燃烧系统能否正常安全运行。燃烧系统运行时,如果产生回火现象将烧坏燃烧器或发生安全事故。
  1、燃气的燃烧方法及特点
  根据燃烧机燃气与空气混合情况不同将燃烧分为三种方式,即扩散式燃烧、预混部分空气燃烧(大气式燃烧)和无焰燃烧。燃烧过程处于哪一类是根据一次空气系数a1(一次空气量与燃烧理论空气量之比)来判断的。
  1. 1  扩散式燃烧
  燃气未预先和空气混合而进行的燃烧称为扩散式燃烧,其a1=0。扩散式燃烧的燃烧速度与燃烧完全程度主要取决于燃气与空气分子间的扩散速度和完全程度。
  扩散式燃烧的特点:
  (1) 燃烧稳定、在燃烧机燃气系统不产生负压、空气不被吸入的情况下,不会回火,燃烧器工作稳定。
  (2) 过剩空气多,燃烧速度慢,火焰温度低。对燃烧碳氢化合物含量较高的可燃气体时,在高温下由于火焰面内氧气供应不足,碳氢化合物分解出碳粒、氢和重碳氢化合物。碳粒和重碳氢化合物很难燃烧,结果造成化学不完全燃烧。一般说来,对天然气不宜采用扩散燃烧法。
  (3)燃烧强度低,在工业炉上为提高燃烧强度多采用机械鼓风方式的燃烧器。
  1. 2  预混部分空气燃烧
  其0<a1<1。在这种情况下,由于可燃混合物中空气量较小,因此,部分燃烧按纯动力学方法燃烧,其余燃气则按扩散燃烧方法进行燃烧。
  预混部分空气燃烧的特点:
  (1) 在绝大多数情况下能保证燃烧机以任何比例的燃气与空气进行工作。因此,设备热负荷的调节范围大。
  (2) 由于先吸入部分空气,所以克服了扩散燃烧的一些缺点,提高了燃烧速度,降低了不完全燃烧程度。
  (3) 当一次空气系数a1合适时,此种燃烧方法有一定的稳定范围。
  (4) 一次空气系数a1越大,燃烧稳定范围就越小,因此,一次空气系数a1不可选取过大。
  1.3  无焰燃烧
  燃气与空气预先按化学计量比混和,即a=1 (工业装置上无焰燃烧=1.05~1.10),此可燃混合物在高温的稳燃装置(火道、燃烧室)配合下,瞬时完成燃烧过程,这种燃烧方法称为无焰燃烧)。
  无焰燃烧的特点:
  (1) 热强度大,约为每立方米燃烧室容积可达11.63x 104kW~11.63x105kW。
  (2) 燃烧机燃烧温度高,其接近于理论燃烧温度,热能利用得好。
  (3) 燃烧完全,几乎不存在化学不完全燃烧。
  (4) 燃烧稳定性差,容易回火。
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