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	在傳統(tǒng)的工業(yè)爐設(shè)計中，燃燒器的火焰速度大約為每秒幾米，當(dāng)燃燒產(chǎn)物溫度在600 °C～800 °C時，爐內(nèi)對流換熱與輻射換熱各占50％；在燃燒產(chǎn)物溫度為800 ℃以上時，以輻射換熱為主；在燃燒產(chǎn)物溫度達(dá)到1 400 ℃時，輻射換熱是對流換熱的10倍,所以大部分爐窯設(shè)計中,是以輻射換熱為基礎(chǔ)。但是在采用高速氣體燃燒器后，即使在高溫區(qū)，爐內(nèi)被強(qiáng)化的對流換熱在綜合換熱中所占的比重大大提高，具體說明如下：

采用普通燃燒器時，火焰速度低，燃燒產(chǎn)物在被加熱物表面的流動為層流，層流的對流換熱系數(shù)為h1-Nu＊λ/d。

式中 努謝爾特數(shù)Nu=0.332Pr1/3＊Re1/2；Pr為普朗特數(shù)；Re為雷諾數(shù)；λ為氣體的導(dǎo)熱系數(shù)；d為流道當(dāng)量直徑。

采用高速氣體燃燒器, 火焰噴射速度高(100 m/s～300 m/s),被加熱體表面流動以紊流為主，紊流附面層局部放熱系數(shù)為h2=Nu＊λ/d。式中Nu=Pr1/3(0.036Re0.8-836)

設(shè)加熱爐內(nèi)腔尺寸為6.45m×2.3m×2.9m，燃燒產(chǎn)物溫度為1 790 ℃，被加熱體溫度為900 ℃。

采用普通燃燒器，燃燒產(chǎn)物流速為5 m／s時，燃燒產(chǎn)物與被加熱體表面之間的對流換熱比熱流為q1=h1(tg-tw)=2671X4.18kJ/h＊m2。

采用高速氣體燃燒器，燃燒產(chǎn)物流速為150 m/s時，燃燒產(chǎn)物與被加熱體表面之間的對流換熱比熱流為q2=h2(tg-tw)=10685X4.18kJ/h＊m2。q2是q1的4倍。

國外曾就輻射加熱爐和高速對流加熱爐進(jìn)行過比較試驗(yàn)，在0 ℃～1 200 ℃的加熱過程中，輻射加熱爐所需加熱時間是高速對流加熱爐的6倍，在750 ℃～1 200 ℃的加熱過程中，輻射加熱爐所需加熱時間是高速對流加熱爐的10倍。

1980年，國內(nèi)引進(jìn)高速氣體燃燒器在井式加熱爐上進(jìn)行技術(shù)改造，原有的輻射加熱爐從0 ℃～650 ℃升溫需要24 h，而采用了高速氣體燃燒器的加熱爐從0 ℃～650 ℃升溫只需4 h，并且燃料消耗量也由于采用了高速氣體燃燒器可以節(jié)省25%～30％。在油田，用高速氣體燃燒器改造成三合一加熱爐，加熱效率提高了1倍，而燃料消耗量節(jié)約了20％。

高速氣體燃燒器的燃燒產(chǎn)物高速沖進(jìn)加熱爐內(nèi)，攪動多倍的爐內(nèi)氣體隨之摻混，可以大大提高爐內(nèi)溫度均勻度。國外一家工廠用高速氣體燃燒器改造加熱爐后，爐內(nèi)溫度均勻度可由±15 ℃提高到±2 ℃。國內(nèi)井式加熱爐采用高速氣體燃燒器后，爐溫均勻度達(dá)到±7 ℃。


目前，燃燒系統(tǒng)有三種：全手操、全自動位式、全自動比例調(diào)節(jié)。

全手操：這種燃燒方式就是燃油或燃?xì)庖怨潭ǖ牧髁亢涂諝庖怨潭ǖ牧髁炕旌线M(jìn)行燃燒，主要分布在大慶、勝利、遼河、西部等各大油田，燃料主要以原油為主，部分為重油；這是一種只重燃燒效果不重運(yùn)行費(fèi)用和的燃燒方式，造成大量的能源浪費(fèi)和事故；在市場經(jīng)濟(jì)效益為主導(dǎo)的新形勢下，這樣的燃燒系統(tǒng)逐漸被精明的用戶所放棄，例如：石油大學(xué)（東營）勝華煉油廠40T蒸汽鍋爐，經(jīng)過嚴(yán)密的論證，決定采用先進(jìn)的燃燒系統(tǒng)－進(jìn)口油氣混合燃燒器。

全自動位式：這種燃燒系統(tǒng)具備所有全自動、保護(hù)功能，只是燃料和空氣的調(diào)節(jié)是一段、兩段或三段式調(diào)節(jié)，適合于小型鍋爐或工業(yè)爐。

全自動比例調(diào)節(jié)：采用比例調(diào)節(jié)儀、PLC、DCS、BLM等實(shí)現(xiàn)燃料、空氣混合燃燒邏輯運(yùn)算配比，真正到完全燃燒，限度地節(jié)約了能源，保護(hù)了環(huán)境。國內(nèi)典型范例：北京雙榆樹熱力廠114MW鍋爐6臺、上海金山石化35T鍋爐、天津焦化三廠35T鍋爐、勝華煉油廠油氣混燒40T蒸汽鍋爐等。

善用能源、保護(hù)環(huán)境是二十一世紀(jì)可持續(xù)發(fā)展國策的重要議題，隨著科學(xué)發(fā)展意識與理念的進(jìn)步，先進(jìn)的燃燒系統(tǒng)正在被大力推廣應(yīng)用。

鍋爐節(jié)能運(yùn)行方式：在滿足技術(shù)要求的情況下，盡量低負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行。即節(jié)約了運(yùn)行費(fèi)用，又延長了鍋爐壽命。這種運(yùn)行方式和優(yōu)點(diǎn)，早已被北京眾多用戶和專家證實(shí)并推廣，僅此一項(xiàng)可節(jié)能8－15％，而只有比例調(diào)節(jié)燃燒系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)這種運(yùn)行模式。



沸騰燃燒流化床：一種介于固定床和懸浮床之間的氣固兩相床層。流化床根據(jù)不同的流化速度劃分為鼓泡床、湍流床和快速床。A鼓泡流化床結(jié)構(gòu)由給煤裝置、布風(fēng)裝置、風(fēng)室、灰渣溢流口、沸騰層、懸浮段等。特點(diǎn)對煤種適應(yīng)行強(qiáng)、能強(qiáng)化轉(zhuǎn)熱，節(jié)省鋼材，便于灰渣的綜合利用，對環(huán)境污染較煤粉爐輕，鍋爐本體結(jié)構(gòu)簡單。B循環(huán)流化床是新一代，低污染潔凈煤燃燒技術(shù)。其特點(diǎn)是在于燃料及脫硫劑在流化床狀態(tài)下經(jīng)過多次循環(huán)，反復(fù)的進(jìn)行低溫燃燒和脫硫反應(yīng)。C循環(huán)流化床和鼓泡流化床燃燒過程中主要的區(qū)別在于1、循環(huán)流化床沸騰層內(nèi)流化速度很高一般為3～10m/s可達(dá)10m/s，鼓泡流化床鍋爐的流化速度為1～3m/s。

煤粉鍋爐的燃燒設(shè)備：煤先經(jīng)磨煤設(shè)備，然后噴入爐膛內(nèi)燃燒，整個燃燒過程是在爐膛內(nèi)呈懸浮狀進(jìn)行，這種鍋爐稱為煤粉爐。其特點(diǎn)能改善與空氣的混合，加快點(diǎn)火盒和燃燒，煤種適用性廣，適應(yīng)于大中型鍋爐。煤粉鍋爐的燃燒設(shè)備有煤粉設(shè)備、制粉系統(tǒng)和煤粉燃燒器。

燃油燃燒器：有噴油嘴和調(diào)風(fēng)器組成；是將燃料油霧化，并于空氣強(qiáng)烈混合后送入爐膛，使油氣混合物在爐膛內(nèi)呈懸浮狀態(tài)的一種燃燒設(shè)備。燃油燃燒器是燃油鍋爐的關(guān)鍵設(shè)備，按使用燃料種類可分輕質(zhì)油燃燒器和重質(zhì)油燃燒器，重油黏度大，在重油燃燒器內(nèi)一般設(shè)置預(yù)熱器。工業(yè)燃油鍋爐大多配置輕質(zhì)油燃燒器。

燃?xì)馊紵鳎核侨細(xì)忮仩t的主要的燃燒設(shè)備。燃?xì)馊紵饔袛U(kuò)散式燃燒器、大氣式燃燒器和完全預(yù)混式燃燒器。

高壓點(diǎn)火又稱為電火花點(diǎn)火，是應(yīng)用廣泛的一種點(diǎn)火方法。當(dāng)電火花從燃?xì)饣蜢F化的燃油中通過時，燃料很快由良好的絕緣體變?yōu)榱己玫膶?dǎo)電體。隨著兩極間電壓的增高，電場逐漸加強(qiáng)，燃料中的帶電體被電場加速，運(yùn)動著的帶電粒子與分子發(fā)生非彈性碰撞。當(dāng)碰撞劇烈到一定程度，分子就被電離，從而也變成了帶電粒子。帶電粒子的濃度以指數(shù)級數(shù)增加，開始時的小電流被放大幾百萬倍，產(chǎn)生一個大電流。這一過程所需時間取決于所加電壓與擊穿電壓的比值。擊穿電壓取決于燃料成分、電極形狀、極間距離以及燃料的溫度與壓力條件。


高壓點(diǎn)火裝置的比較包括固態(tài)繼電器電子點(diǎn)火器與點(diǎn)火變壓器電子點(diǎn)火器的比較；單極型、雙極型以及中間接地的雙極型電子點(diǎn)火器的比較；不同燃料燃燒器電極布置的比較以及不同放電位置優(yōu)劣的比較。 

采用固態(tài)繼電器的電子點(diǎn)火器與采用點(diǎn)火變壓器的電子點(diǎn)火器相比，使用了較為先進(jìn)的固態(tài)繼電器升壓技術(shù)，具有體積小、重量輕、發(fā)熱低和工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。但由于采用了價格較為昂貴的固態(tài)繼電器，從而使整個電子點(diǎn)火器的成本增加，價格較采用點(diǎn)火變壓器的電子點(diǎn)火器高出許多。對于上述知名品牌的點(diǎn)火變壓器電子點(diǎn)火器，經(jīng)過了數(shù)十年的現(xiàn)場使用證明，其工作可靠性與壽命不比固態(tài)繼電器電子點(diǎn)火器差，與電熱絲點(diǎn)火器相比，要強(qiáng)出許多。后者是早期使用(國內(nèi)現(xiàn)在尚有使用)的用于燃油燃?xì)馊紵龣C(jī)的點(diǎn)火裝置，該點(diǎn)火裝置雖點(diǎn)火可靠，但點(diǎn)火速度慢、點(diǎn)火絲壽命短，所需的功率也較大，目前在國外已被淘汰。 

電子點(diǎn)火器的輸出分為單極型、雙極型以及中間接地的雙極型，以適應(yīng)不同的燃燒器設(shè)計。所謂單極型，其輸出只有一個電極，另一個電極在點(diǎn)火器的內(nèi)部或外部接地(即接燃燒機(jī)外殼)。在工作時，電極對地放電，產(chǎn)生火花，引燃燃料氣體。其特點(diǎn)是較為可靠，使用方便，僅需引出一個電極加以絕緣即可。需要注意的是對于外部接地的單極型電子點(diǎn)火器，切記不能將兩極接反否則可能會引起電子點(diǎn)火器乃至整個控制設(shè)備毀壞。所謂雙極型，其內(nèi)部與單極型的內(nèi)部基本一樣，只是另一個電極不接地。在工作時，是兩極間放電來引燃燃料氣體的。其特點(diǎn)是使用靈活，但性不如單極型，且需對兩個引出電極加以絕緣。中間接 地的雙極型是采用帶有中間抽頭的點(diǎn)火變壓器或采用兩個固態(tài)繼電器來實(shí)現(xiàn)的。在工作時，它可以用兩極間的放電來引燃燃料氣體，也可以用兩極分別對地的放電來引燃燃料氣體(不常有)，此時要求有較高的輸出電壓。采用兩極間放電的特點(diǎn)是布置靈活，可放置在理想的點(diǎn)火位置而不受噴嘴位置的影響，適用于對點(diǎn)火位置要求較嚴(yán)的燃料。與單極型相比，每個電極對地所具有的電壓僅為單極型的一半，這有益于電極引線的絕緣，相對來說也比較。


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