点火烧嘴是燃烧设备的重要组成部分, 它有助于燃料的着火和火焰的稳定,其性能的优劣将直接影响到锅炉的安全运行、能耗和环境。然而,锅炉点火烧嘴的工作条件比较恶劣,长期受炉膛高温辐射和火焰冲刷,容易造成蠕变、高温变形和损坏。
燃气在烧嘴从气体燃料到火焰是如何完成的?看似很简单的过程其实经历了复杂的物理变化和化学反应,从燃烧的原理分析整个过程可以更好的掌握设计烧嘴时原理,同时也方便后续烧嘴的调试工作。
本文主要以天然气这种气体燃料为主讲解、适用的烧嘴也是天然气烧嘴,其它类型的燃烧器可以做参考。天然气作为一种清洁能源其燃烧过程简单易控,温控自控精准,燃烧温度高,空气过剩系数小,炉压容易控制。天然气的燃烧是一个复杂的物理过程与化学过程,整过程可分为燃气空气的混合、燃气的着火、燃气的反应阶段,看似很长的过程其实它们是短时间快速完成的。
首先是燃气和氧气混合阶段。要实现燃气可燃部分的氧化反应,必须使甲烷分子能和氧气中氧分子接触,简单讲就是天然气和空气的充分混合。天然气与空气的混合是一种物理层面的变化,这个过程比燃烧反应过程本身慢得多。在天然气与空气分别通过烧嘴进气管和进风管入烧嘴导焰管时,天然气的燃烧速度主要和天然气与空气的混合速度。大科厂家在设计天然气烧嘴时,充分了解了天然气与空气混合的规律和影响因素,在烧嘴稳焰盘和混合结构上做了很大改进。
燃气烧嘴在生产时针对燃烧过程特征做的设计改变。为了使燃气与空气流充分混合,气流和空气流形成一定的交角,稳焰盘的气孔和风口角度成90度,这样可以让机械的搅动占主导地位。一般说来,两股气流的交角越大,混合越快。天然气发热量很大,所需的空气量也大,空气和燃气均匀混合更困难一些,这时烧嘴*特的稳焰装置,造成气流强烈的旋转运动,有利于混合。
烧嘴气帽孔径和间隙的精确计算,改变了气流状态。使天然气在喷出时在近距离空间内形成紊流,在紊流状态下,气流的扩散大大加强,混合速度也增大。
烧嘴孔径的设计也使天然气喷出流速处于良好的混合状态,大科厂家根据经验测量所得,采用较大的流速可以使混合改善。但改变气流和空气流的相对速度,有利于混合的改善,从而促进燃烧。
