1、加熱爐01材料成型專業(yè)緒言在熱軋生產(chǎn)中，必須將金屬錠或坯加熱到一定的溫度，使它具有一定的可塑性，才能進(jìn)行軋制。就是采用冷軋工藝，也往往需要對金屬進(jìn)行熱處理。為了對金屬加熱，就需要使用各種類型的加熱爐。對加熱爐的要求是：1. 生產(chǎn)率高在保證質(zhì)量的前提下，物料加熱速度越快越好，這樣可以提高加熱爐的生產(chǎn)率，減少爐子座數(shù)或縮小爐子尺寸。快速加熱還能降低金屬的燒損和單位燃料消耗，節(jié)約維護(hù)費用。一般用單位生產(chǎn)率即爐底強(qiáng)度kg/(m2h)的高低來評價一座爐子工作的優(yōu)劣。例如推鋼式連續(xù)加熱爐的爐底強(qiáng)度為600800 kg/(m2h) ，步進(jìn)式加熱爐為700900 kg/(m2h) ，先進(jìn)的連續(xù)加熱爐可達(dá) 10

2、00 kg/(m2h) 。2. 加熱質(zhì)量好金屬的軋制質(zhì)量與金屬加熱質(zhì)量有密切的關(guān)系。加熱時物料出爐溫度應(yīng)符合工藝要求，斷面上溫度分布均勻，金屬燒損率低，防止過燒和表層的脫碳現(xiàn)象。3. 燃料消耗低軋鋼廠能量消耗的1015用于加熱爐上，節(jié)省燃料對降低成本和節(jié)約能源都有重大意義。一般用單位燃料消耗量來評價爐子的工作，如每kg鋼消耗的燃料量（kg）或熱量（kJ）。4. 爐子壽命長由于高溫作用和機(jī)械磨損，爐子不可避免會有損壞，必須定期進(jìn)行檢修。應(yīng)盡可能延長爐子的使用壽命，降低修爐的費用。5. 勞動條件好要求爐子的機(jī)核化及自動化程度高，操作條件好，安全衛(wèi)生，對環(huán)境無污染。以上五個方面是對加熱爐總的要求，在

3、對待具體爐子時，應(yīng)辯證地看待各項指標(biāo)之間的關(guān)系。如提高生產(chǎn)率、提高加熱質(zhì)量和降低燃料消耗量一般是統(tǒng)一的，但有時則有主有次，例如一些加熱爐過去強(qiáng)調(diào)有較高的生產(chǎn)率，但隨著能源問題的突出，則更多的是著眼于節(jié)能，而適當(dāng)降低爐子熱負(fù)荷和生產(chǎn)率。第一章 燃料及燃燒在自燃界的各種能源中，目前燃料仍占最重要的地位。冶金工業(yè)是燃料巨大消耗的行業(yè)。因而燃料工業(yè)的發(fā)展直接影響冶金工業(yè)的發(fā)展。目前冶金工業(yè)所用的燃料都是碳質(zhì)燃料。碳質(zhì)燃料根據(jù)其物態(tài)，可以分為固體燃料、液體燃料和氣體燃料。根據(jù)來源又可以分為天然燃料和加工的燃料。天然燃料（如煤炭和石油）直接燃燒在經(jīng)濟(jì)上不合算，在技術(shù)上也不合理，應(yīng)當(dāng)開展綜合利用，把天然燃料

4、首先作為化工原料，提取一系列重要產(chǎn)品?，F(xiàn)代冶金聯(lián)合企業(yè)主要是使用各類加工的燃料。一些主要碳質(zhì)燃料的分類見表11燃料的物態(tài)來源天然燃料加工燃料固體燃料液體燃料氣體燃料木柴、泥煤、褐煤、煙煤、無煙煤石油天燃?xì)饽咎俊⒔固俊⒎勖?、型煤、型焦汽油、煤油、柴油、重油、焦油、煤水漿高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、發(fā)生爐煤氣、水煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、石油裂化氣、第一節(jié) 燃料的一般性質(zhì)一、燃料的化學(xué)組成自燃界中的固體燃料和液體燃料，都是由有機(jī)物和無機(jī)物兩部分所組成。有機(jī)物是由碳、氫、氧及少量的氮、硫等構(gòu)成。這些復(fù)雜的有機(jī)化合物，分析十分困難，所以一般只測定碳、氫、氧、氮、疏的百分含量，與燃料的其他特性配合起來，幫助我們判斷燃料的

5、性質(zhì)和煤進(jìn)行燃燒計算。燃料的無機(jī)物部分主要是水分和礦物質(zhì)灰分。氣體燃料由CO、H2、CH4、C2H4、CmHm、CO2、N2、O2、H2S 、H2O等簡單的化合物或單質(zhì)混合組成，其中主要的可燃成分是CO、H2、CH4、C2H4、CmHm等， CO2、N2、O2、H2O等是不可燃成分。 固體燃料和液體燃料的元素組成用質(zhì)量百分?jǐn)?shù)表示，如C、H、O、N、S等。燃料中的水分和灰分分別以符號W及A表示。1. 碳碳是固體燃料和液體燃料中最主要的熱能來源。碳在燃燒時與空氣中的氧化合生成CO2，同時放出大量的熱 C+O2=CO2+33915（kJkg）燃料不完全燃燒時，碳與氧生成CO。 C+l/2O2=CO+

6、10258（kJkg）2 .氫氫也是燃料中重要的可燃成分。氫燃燒時生成水蒸汽，同時放出大量的熱。 H2+12O2=H2O（汽）+119915（kJ kg）固體燃料和液體燃料中的氫與碳、氧、硫結(jié)合成各種化合物狀態(tài)存在，與碳、硫結(jié)合的氫可以燃燒；與氧結(jié)合的氫形成了燃料內(nèi)的水分,不僅降低了燃料的可燃成分的比例，而且蒸發(fā)時還要消耗熱量。這種水分由于在干燥時不能除去，只有高溫下分解時才能被除掉。3. 氧氧是燃料中有害的組成部分，因為在固體燃料及液體燃料中，它與碳、氫等可燃成分結(jié)合呈化合物狀態(tài)存在。所以作為燃料使用時，它不僅不參與燃燒，反而約束了一部分可燃成分。4. 氮氮是惰性物質(zhì)，燃燒時一般不參加反應(yīng)而

7、進(jìn)入煙氣中。在溫度高和含氮量高的情況下，將產(chǎn)生較多的NOx造成大氣污染。5.硫硫是燃料有害的雜質(zhì)。燃料中有機(jī)硫和黃鐵礦硫在空氣中燃燒都能生成SO2 。呈硫酸鹽狀態(tài)存在的硫不能燃燒，燃燒時進(jìn)入灰分。有機(jī)硫及黃鐵礦硫燃燒時雖燃能夠產(chǎn)生一定熱量（10468kJ/kg）。但SO2，腐蝕金屬設(shè)備，會使鋼材表面燒損增加，嚴(yán)重影響鋼的加熱質(zhì)量，并污染環(huán)境造成公害。所以冶金燃料中的硫含量一般均有限制，在選用時必須加以考慮。 6.水分燃料中的水分是有害的成分。它的存在降低了可燃成分的比例，在燃燒時要吸收大量熱而蒸發(fā)，而且對燃料的運輸和加工都不利。煤中水分的含量波動范圍很大，不同炭化程度的保，水分含量相差也很大，

8、見表12。表12不同炭化程度煤水分含量 泥煤褐煤煙煤無煙煤原始供水分含量，6090306041524空氣干燥后水分含量， 4050104018l2原始煤中水分含量比較高是由于進(jìn)在開采、洗選、運輸、貯存過程中，表面吸附了大量水分。這些水分在空氣中風(fēng)干時即可以除去，稱為外部水分。其余水分吸附在煤的小毛細(xì)管中，并以物理化學(xué)方式與煤質(zhì)相連接，需要加熱到102105才能除去，稱為內(nèi)在水分。此外煤的礦物質(zhì)中還常有少量結(jié)晶水，只有在更高溫度下才能除去。7.灰分煤中的灰分高，相對可燃成分的比例就減少，而燃燒時灰分本身的加熱和分解還要吸收熱量；灰分高的煤往往容易夾雜燒不透的可燃物，造成燃料的損失；清灰也是很繁重

9、的勞動。所以灰分的多少是衡量燃料經(jīng)濟(jì)價值的重要指標(biāo)。除了灰分的含量之外，在衡量固體燃料的質(zhì)量時，還必須考慮灰分的熔點?；曳秩埸c太低時，容易在爐柵上結(jié)成大塊，影響通風(fēng)，清灰除渣也困難。所以一般要求灰分的軟化溫度不低于1200。二、燃料組成的表示方法固體燃料和液體燃料的分析結(jié)果表示為各組成的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，但由于燃料中水分和灰分含量波動很大，往往受季節(jié)、運輸和貯存條件的影響而變動。冶金燃料基于不同的分析基準(zhǔn)常用的成分表達(dá)方式有三種：應(yīng)用成分、干燥成分和可燃成分。應(yīng)用成分反映了燃料在實際應(yīng)用時的組成。包括全部C、H、O、N、S和灰分（A）、水分（W），以上述組成的總和為100，即 C用+ H用+ O用+

10、 N用+ S用+ A用+ W用=100 （1-1）干燥成分水分不計在內(nèi)，各成分所占的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)稱為燃料的干燥成分，C、H、O、N、S 、 A六個組成的總和為100，即 C干+H干+ O干+ N干+ S干+ A干=100 （1-2）可燃成分采用無水無灰的基準(zhǔn)，以這種方式表達(dá)的質(zhì)量百分組成，即 C干+H干+ O干+ N干+ S干=100 （1-3） 圖11 各成分和基準(zhǔn)的關(guān)系工業(yè)分析 工業(yè)上為了對煤作出工藝評價，合理利用煤炭資源。工業(yè)分析包括測定煤的水分、灰分、揮發(fā)分和固定碳。水分、灰分和揮發(fā)分用定量法測定，固定碳用差余法算出。將煤放在坩堝內(nèi)，在隔絕空氣的條件下，以850士20的溫度加熱七分鐘，煤

11、熱分解后逸出的一些氣態(tài)產(chǎn)物，稱為燃料的揮發(fā)分，以符號V表示。煤在逸出揮發(fā)分以后的殘留物質(zhì)就是焦炭，其中的可燃部分稱為固定碳（FC），焦炭燃燒后留下的是灰分。因此，固定碳100-（水分+灰分+揮發(fā)分）。表13幾種煤的揮發(fā)分產(chǎn)率泥煤褐煤煙煤無煙煤揮發(fā)分產(chǎn)率，7040105510氣體燃料由一些簡單的氣體成分混合組成，它的化學(xué)組成的表示法就是用各種單一氣體的體積百分?jǐn)?shù)。包括水分在內(nèi)的稱為“濕成分”，不包括水分的成分稱為“干成分”，即CO濕+ H2濕+ CH4濕+ + N2濕+ H2O濕=100 （1-4） CO干+ H2干+ CH4干+ + N2干=100 氣體燃料的水分含量一般等于在某溫度下的飽和水

12、蒸汽量。當(dāng)溫度變化時，飽和水蒸汽含量也發(fā)生變化。所以H2O濕只是氣體燃料在一定溫度下的水分含量，在分析結(jié)果中要注明溫度。在濕成分又是實際應(yīng)用時的成分，在計算時常常需要煤行干濕成分的換算。三 、燃料的發(fā)熱量單位質(zhì)量或體積的燃料完全燒燒后所放出的熱量稱為燃料的發(fā)熱量。燃料的發(fā)熱量是評價燃料質(zhì)量的一項重要指標(biāo)。燃料的發(fā)熱量越高，經(jīng)濟(jì)價值也越大。固體燃料和液體燃料發(fā)熱量的單位是kJ/ kg ；氣體燃料是kJ/m3。由于燃料中含有水分，燃料中的氫及碳?xì)浠衔锶紵笠矔伤虼巳紵a(chǎn)物中必定有水存在。水以汽態(tài)或液態(tài)存在時，發(fā)熱量的值也有所不同。當(dāng)燃燒產(chǎn)物的溫度冷卻到使其中的水蒸汽冷凝成0的水時，所放出

13、的熱量稱為燃料的高發(fā)熱量，用Q高表示。當(dāng)燃燒產(chǎn)物中的水分不是呈液態(tài)，而是呈20的水蒸汽存在時，由于扣除了水分的汽化熱而使發(fā)熱量降低，這時得到的熱量稱為燃料的低發(fā)熱量，用Q低表示。在實際燃燒過程中，低發(fā)熱量比較有意義，計算采用得較多。高發(fā)熱量與低發(fā)熱量之間的換算關(guān)系如下：水在恒壓下由0的水變?yōu)?蒸汽的汽化熱近似地為25.12 kJ/ kg ，設(shè)每100 kg 燃料中的氫為Hkg，水為Wkg，則燃燒后總的水質(zhì)量為9H+W kg，故高發(fā)熱量與低發(fā)熱量之間的關(guān)系為Q高 Q低+25.12 (9H+W) (kJ/kg)(1-5)燃料的發(fā)熱量可以用熱量計直接測定，也可以根據(jù)燃料的元素分析值或工業(yè)分析值用計算

14、來確定。常用的利用元素分析值計算發(fā)熱量的公式，如門捷列夫公式：Q低339.1C用 +1256H用-108.9(O用-S用) 25.12(9H+W) (kJ/kg)(1-6)氣體燃料是一些獨立存在的可燃成分所組成，每種可燃成分的發(fā)熱量可以精確測定。所以只需把各可燃成分的發(fā)熱量加起來即可，其計算公式為Q低127.7CO濕 +107.6H濕+358.8CH4濕+ (kJ/kg)(1-6)各種燃料的發(fā)熱量差別很大，如果要比較各爐子的能耗，單講質(zhì)量是不確切的。為了便于比較，人為地規(guī)定了一個“標(biāo)準(zhǔn)燃料”的概念。每1kg標(biāo)準(zhǔn)都料的發(fā)熱量定為29270kJ（相當(dāng)于7000kcal），這樣就可以把各種然料折算為

15、標(biāo)準(zhǔn)燃料。常用于加熱爐的燃料有煤、重油、天然氣、高爐煤氣及焦?fàn)t煤氣、發(fā)生爐煤氣等。一、煤各種煤都是古代的植物經(jīng)過在地下長期炭化形成的。世界煤儲量估計為51012t，是豐富的能源。根據(jù)炭化程度的不同，煤又分為泥煤、褐煤、煙煤、無煙煤。炭化程度越高，煤中的水分、揮發(fā)分就越少，固定碳越多。泥煤是最年輕的煤，其中還保留了一部分植物殘體，含水量很高，工業(yè)上價值不大。褐煤是泥煤進(jìn)一步炭化的產(chǎn)物。它的外觀呈褐色或褐黑色，揮發(fā)分很高，可達(dá) 4555。褐煤的發(fā)熱量較低，化學(xué)反應(yīng)性強(qiáng)，在空氣中可以氧化或自燃，風(fēng)化后容易碎裂，在爐內(nèi)受熱破碎嚴(yán)重。褐煤可以作為氣化原料和化工原料，冶金廠有時用來燒鍋爐或低溫爐子。煙煤是

16、工業(yè)用煤中最主要的一種。煙煤比褐煤炭化更完全，水分和揮發(fā)分進(jìn)一步減少，固定碳增加。低發(fā)熱量一般在2300029300kJ/kg。無煙煤是炭化程度最完全的煤，其中揮發(fā)分很少。無煙煤化學(xué)反應(yīng)性較差，熱穩(wěn)定性差，受熱以后很容易爆裂。無煙煤由于揮發(fā)分少，燃燒時火焰很短，不適合直接作為工業(yè)燃料。二、重油加熱爐上所用的液體燃料主要是重油。重油是石油加工的產(chǎn)品。原油經(jīng)過加工，提煉了汽油、煤油、柴油等輕質(zhì)產(chǎn)品以后，剩下的分子量較大的油就是重油，也稱渣油。根據(jù)原油加工過程的不同，所得的重油還有常壓重油、減壓重油和裂化重油之分。三、天然氣天然氣是直接由地下開采出來的可燃?xì)怏w，是一種工業(yè)經(jīng)濟(jì)價值很高的氣體燃料。它的

17、主要成分是甲烷（CH4），含量一般在8098，還有少量重碳?xì)浠衔锛癏2、CO等可燃?xì)怏w，不可燃成分很少，所以發(fā)熱量很高，大多都在 3350046000kJm3。天然氣是一種無色、稍帶腐爛臭味的氣體，密度約 0. 730. 80kgm3，比空氣輕。天然氣容易著火，著火溫度范圍在640850之間，與空氣混合到一定比例（容積比為415），遇到明火會立即著火或爆炸。天然氣燃燒時所需的空氣量很大，每m3天然氣需914m3空氣，燃燒火焰光亮，輻射能力強(qiáng)，因為燃燒時甲烷及其他碳?xì)浠衔锓纸馕龀龃罅抗腆w碳粒。由于天然氣含情性氣體很少，發(fā)熱量高，可以作長距離輸送，是優(yōu)良的冶金爐燃料，同時又是優(yōu)良的民用燃料和化

18、工原料，可以制取化肥、塑料、橡膠、藥品、染料等，因此要根據(jù)天然氣產(chǎn)區(qū)的能源平衡作統(tǒng)籌的考慮，使國家的能源得到最合理的分配與使用。四、高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣1高爐煤氣高爐煤氣是高爐煉鐵的副產(chǎn)物。高爐每消耗一噸焦炭可以得到38004000m3的高爐煤氣。高爐煤氣含有大量的N2和CO2，所以發(fā)熱量比較低，通常只有33504200kJm3。高爐煤氣由于發(fā)熱量低，燃燒溫度也較低，火焰的輻射能力弱，在加熱爐上單獨使用困難，往往是與焦?fàn)t煤氣混合使用，或在燃燒前將煤氣與空氣預(yù)熱。高爐煤氣是鋼鐵聯(lián)合企業(yè)內(nèi)數(shù)量很大的副產(chǎn)品，所以被作為一項重要的能源。 高爐煤氣的成分（干成分）大致如下： CO H2 CH4 CO2 N

19、2 2231 23 0.30.5 1019 5758現(xiàn)代高爐往往采用富氧鼓風(fēng)和高壓爐頂技術(shù)，采用富氧鼓風(fēng)時，高爐煤氣的CO和H2升高，而N2含量降低，所以煤氣的發(fā)熱量相應(yīng)提高。采用高壓爐頂技術(shù)時，隨著爐頂壓力的升高，煤氣中CO略有降低，而CO2相應(yīng)升高，所以煤氣的發(fā)熱量也稍有下降。2.焦?fàn)t煤氣焦?fàn)t煤氣是煉焦的副產(chǎn)物。每煉制一噸焦炭可得400450m3焦?fàn)t煤氣。焦?fàn)t煤氣的主要可燃成分是H2、CH4、CO、C2H4等，此外還有H2S、焦油、氨、苯等，還有不可燃的CO2、N2和水分。由于煤氣中含有許多重要化工原料，所以在作為燃料以前應(yīng)在焦化廠中處理，回收各種化工產(chǎn)品，并除去煤氣中的水分、灰分、硫分等

20、。焦?fàn)t煤氣的成分（干成分）大致如下（）： H2 CH4 CnHm CO CO2 O2 N25560 2428 24 68 24 0. 40. 8 47由于焦?fàn)t煤氣內(nèi)的主要可燃成分是高發(fā)熱量的H2和CH4，并且含有焦油物質(zhì)，所以焦?fàn)t煤氣的發(fā)熱量為1600018800kJm3。如果煤的揮發(fā)分高，焦?fàn)t煤氣中 CH4等的含量將增高，煤氣的發(fā)熱量也將增高。焦?fàn)t煤氣由于含H2高，所以黑度小，較難預(yù)熱。同時密度只有0.40.5kgm3比其他煤氣輕，火焰的剛性差，往上飄。3高爐一焦?fàn)t混合煤氣在鋼鐵聯(lián)合企業(yè)里，可以同時得到大量高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣。焦?fàn)t煤氣與高爐煤氣產(chǎn)量的比值大約為1：10，單獨使用焦?fàn)t煤氣從企業(yè)

21、總的能量分配看來是不合理的。所以在企業(yè)里可以利用不同比例的高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣配成各種發(fā)熱量的混合煤氣，其發(fā)熱量為59009200kJm3，供企業(yè)內(nèi)各種冶金爐作為燃料。五、發(fā)生爐煤氣發(fā)生爐煤氣是以固體燃料為原料，在煤氣發(fā)生爐中制得的煤氣，這個熱化學(xué)過程叫固體燃料的氣化。根據(jù)工藝過程的不同，發(fā)生爐煤氣可以分為：空氣煤氣、空氣一蒸汽煤氣、水煤氣等。作為加熱爐燃料的主要是空氣一蒸汽煤氣，通常泛指的發(fā)生爐煤氣就是指這一種。圖12是在發(fā)生爐中制造煤氣的原理示意圖。原料自上方連續(xù)加入發(fā)生爐內(nèi)，空氣與蒸汽從下部進(jìn)入?？諝馀c蒸汽通過灰渣層被預(yù)熱后繼續(xù)上升，空氣中的氧與熾熱的焦炭在氧化層發(fā)生燃燒反應(yīng)，并放出大量的

22、熱。 CO2CO2406900（ J mol ）當(dāng)氣體上升時，生成的CO2在還原層又被熾熱的焦炭還原為CO，并吸收一定熱量。 CO2C2CO160700（J mol ）總的來看，以上兩個反應(yīng)式可以表達(dá)為 2CO22CO246200（ J mol ）這是放熱反應(yīng)，因此發(fā)生爐的溫度將不斷升高。為了在生產(chǎn)中控制反應(yīng)溫度，所以鼓風(fēng)中同時鼓入蒸汽，蒸汽在爐內(nèi)與熾熱焦炭相遇時，發(fā)生還原反應(yīng)。 H2O+CH2+CO118720（Jmol） 2H2O+C2H2+CO2 75240（ Jmol ） CO+H2O=CO2H243580（ Jmol ）由于這幾個反應(yīng)都是吸熱反應(yīng)，因此降低了空氣鼓風(fēng)時過高的爐溫，而且

23、生成了可燃?xì)怏wCO和H2，增加了煤氣的發(fā)熱量。氣體從還原層上升，再經(jīng)過干餾層和干燥層后由上部排出。發(fā)生爐出來的煤氣含有大量水分、焦油和灰塵。如加熱爐距離發(fā)生爐很近，為了利用煤氣的物理熱，可以直接使用熱煤氣，只需在干式除塵器中粗洗即可使用。如要輸送或儲存的煤氣，則要建立洗滌裝置，降低煤氣中的水分、焦油和含塵量。熱處理爐較多地是使用經(jīng)過凈化的冷煤氣。各種發(fā)生爐煤氣成分的舉例見表16。第三節(jié) 燃燒計算為了合理利用燃料，需要掌握燃料燃燒的若干熱工參數(shù)和進(jìn)行燃燒計算。燃燒計算包括空氣需要量和燃燒產(chǎn)物量的計算，燃燒產(chǎn)物成分和密度的計算，燃燒溫度的計算等。燃燒過程是很復(fù)雜的，為了使計算簡化，在燃燒計算中作如

24、下幾項假定：（1）氣體的體積都按標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（0和105Pa）計算，一切氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下每kmol的體積都是22.4m3;（2）在計算中不考慮熱分解的產(chǎn)物；（3）空氣的組成只考慮O2和N2，按表l7的比例。表 1-7 空氣的組成空氣的組成1kg氧相當(dāng)1m3氧相當(dāng)質(zhì)量容積質(zhì)量容積氧 23氮 77氧 21氮 79空氣 4.31kg氮 4.31kg空氣 4.76m3氮 3.76m3在進(jìn)行燃燒計算時，常常要用到以下兩個基本概念。1完全燃燒和不完全燃燒燃料中的可燃物質(zhì)和氧進(jìn)行了充分的燃燒反應(yīng)，燃燒產(chǎn)物中已不存在可燃物質(zhì)，稱為完全燃燒。如燃料中的碳全部氧化生成CO2，而不存在CO。不完全燃燒又有兩種情況：（1

25、）化學(xué)不完全燃燒燃料中的可燃成分由于空氣不足或燃料與空氣混合不好，而沒能得到充分反應(yīng)的燃燒，叫化學(xué)不完全燃燒。（2）機(jī)械不完全燃燒燃料的部分可燃成分沒有參加或進(jìn)行燃燒反應(yīng)就損失了的燃燒過程，叫機(jī)械不完全燃燒。如灰渣裹走的煤，爐柵漏下的煤，管道漏掉的重油或煤氣。2空氣消耗系數(shù)燃料燃燒時所需的氧氣通常是由空氣供給的。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式計算的每1kg或1m3燃料完全燃燒時所需要的空氣量，叫理論空氣需要量。由于空氣供給不足或燃料與空氣的混合不好，會造成化學(xué)不完全燃燒。因此，為了保證燃料的完全燃燒，所供給的空氣量實際上都大于理論的空氣需要量。令Ln代表實際供給空氣量，L0代表理論空氣需要量，則二者的比值

26、就稱為空氣消耗系數(shù)并用n表示，即n= Ln/ L0空氣消耗系數(shù)的大小與燃料種類、燃燒方法、燃燒裝置的結(jié)構(gòu)及其工作好壞都有關(guān)。各類燃料空氣消耗系數(shù)的經(jīng)驗數(shù)據(jù)如下： 固體燃料 n=1.20l.50 液體燃料 n=1.15l.25 氣體燃料 n=1.051.15一、固體燃料和液體燃料完全燃燒的分析計算固體燃料和液體燃料的主要可燃成分是碳和氫，還有少量的硫也可以燃燒。在計算空氣需要量和燃燒產(chǎn)物量時，是根據(jù)各可燃元素燃燒的化學(xué)反應(yīng)式來進(jìn)行的。例如 C O2 CO212kg 32kg 44kg1kmol 1kmol 1kmol 計算時一種是按質(zhì)量計，即 12kg碳與 32kg氧化合生成 44kg二氧化碳；

27、另一種是按kmol計，即 1kmol碳與1kmol氧化合，生成1kmol二氧化碳。這兩種表示法在實際計算中都采用，但后者顯然比較簡單，所以在運算中，往往先把質(zhì)量換算為kmol再行計算。具體的計算方法和步驟可以通過表l8來說明。根據(jù)表1-8的分析，可得出各有關(guān)燃燒參數(shù)的計算公式1.空氣需要量2.燃燒產(chǎn)物量n=1時的理論燃燒產(chǎn)物量nl時的實際燃燒產(chǎn)物量3.燃燒產(chǎn)物成分各成分的體積百分?jǐn)?shù)為：4.燃燒產(chǎn)物密度當(dāng)不知燃燒產(chǎn)物成分時，可根據(jù)質(zhì)量守恒定律（參加燃燒反應(yīng)的原始物質(zhì)的質(zhì)量應(yīng)等于燃燒反應(yīng)生成物的質(zhì)量），用下式計算燃燒產(chǎn)物的密度：當(dāng)已知燃燒產(chǎn)物的成分時，燃燒產(chǎn)物的密度式中CO2、H2O 為100m3

28、的燃燒產(chǎn)物中各成分的體積數(shù)，m3。二、氣體燃料完全燃燒的分析計算已知氣體燃料的濕成分CO濕+ H2濕+ CH4濕+ + N2濕+ H2O濕=100 氣體燃料的燃燒計算方法與固體燃料、液體燃料的燃燒計算相似，而且更為簡便。因為任何氣體每1kmol的體積為22.4m3，所以參加燃燒反應(yīng)的各氣體與燃燒生成物之間的mol之比，就是其體積比。例如 CO 1/2O2 CO21 kmol 0.5 kmol 1 kmol 1 m3 0.5 m3 1 m3因此，氣體燃料的燃燒計算可以直接根據(jù)體積比進(jìn)行計算。三、燃燒溫度的計算燃燒時燃燒產(chǎn)物所能達(dá)到的溫度稱為燃料的燃燒溫度。燃燒產(chǎn)物所含的熱量，可以由燃燒過程的熱平

29、衡求出。根據(jù)能量守恒，燃料燃燒時燃燒產(chǎn)物的熱量收入和熱量支出應(yīng)當(dāng)相等。由熱量收支關(guān)系可以建立熱平衡方程式，根據(jù)熱平衡方程式即可求出燃燒溫度。1燃燒過程中熱量收入在燃燒過程中，熱量的收入項包括：（1）燃料燃燒的化學(xué)熱Q化；（2）燃料帶入的物理熱Q燃；（3）空氣帶入的物理熱空。2燃燒過程中熱量支出熱量的支出項包括：（1）燃燒產(chǎn)物包含的熱量t理Vnc。，在簡單的理想情況下，沒有熱量消耗與損失，燃燒產(chǎn)物所得到的熱量都用以提高自身的溫度，這時的燃燒溫度稱為理論燃燒溫度t理。VVN 是燃燒產(chǎn)物的體積m3/kg或m3/m3 ；c為燃燒產(chǎn)物的平均比熱kJ/（m3）。（2）由于燃燒產(chǎn)物的熱分解而損失的熱量Q解，

30、燃燒產(chǎn)物中的部分CO2和H2O在約2000 高溫下要發(fā)生熱分解，消耗一部分熱量，即 CO2 CO + OQ解 H2O H + OHQ解 因此，可以建立燃燒過程的熱平衡方程式如下：Q低+ Q燃+ Q空 t理Vnc + Q解 t理 （Q低+ Q燃+ Q空Q解）/ Vnc （131）理論燃燒溫度是燃料能完全燃燒，而沒有其他熱支出時，燃燒產(chǎn)物所能達(dá)到的最高溫度。但是，在實際的燃燒條件下，由于向周圍介質(zhì)散失的熱量和燃料不完全燃燒造成的損失，實際燃燒溫度比理論燃燒溫度低得多。因為熱損失，特別是不完全燃燒的熱損失從理論上計算很困難，所以不可能進(jìn)行實際燃燒溫度的理論計算。通過對各類爐子長期實踐，總結(jié)出爐子的理

31、論燃燒溫度與實際燃燒溫度的比值大體波動在一個范圍內(nèi)，即T實= t理 （ 132）式中的系數(shù)稱為爐溫系數(shù)。加熱爐和熱處理爐的爐溫系數(shù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)如表110所示。 表110 經(jīng)驗數(shù)據(jù)爐 型 爐 溫 系 數(shù) 室狀加熱爐連續(xù)加熱爐 爐底強(qiáng)度200300kg/(m2h) 爐底強(qiáng)度500600kg /(m2h)均 熱 爐熱 處 理 爐0.750.800.750.80 0.700.75 0.680.73 0.650.70理論燃燒溫度的計算方法中比較簡便的是利用it圖（圖13）。此法精確性差一些，但應(yīng)用較普遍。先求出燃燒產(chǎn)物的總熱含量i，再從圖表上查出理論燃燒溫度。由式（131）可得ct理 （Q低+ Q燃+ Q空

32、Q解）/ Vn 式中 ct理i ，指1m3燃燒產(chǎn)物的熱含量，它包括：i化 Q低/ Vn i燃 Q燃/ Vn c燃t燃/ Vn i空 Q空/ Vn Ln c空t空/ Vn 式中i化、i燃、 i空分別代表1m3燃燒產(chǎn)物中由于燃料化學(xué)熱、燃料物理熱、空氣物理熱所帶入的熱量。c燃、c空和 t燃、 t空分別代表燃料與空氣的平均比熱和溫度。燃燒產(chǎn)物在高溫下熱分解所造成的熱損失與燃燒溫度有關(guān)，而燃燒溫度是未知數(shù)，因此心的計算很困難。使用it圖表時，一般可不進(jìn)行這一計算，所以：ii化+i燃+ i空 (133)燃燒溫度還與燃燒產(chǎn)物中的過剩空氣量有關(guān)，在利用it圖時，必須求出燃燒產(chǎn)物中過?？諝獾陌俜趾縑L，即

33、VL （Ln L0 ）/ Vn 100 (134)例15求例14條件下，空氣預(yù)熱到300，煤氣預(yù)熱到200時的理論燃燒溫度。解由例14已知四、空氣消耗系數(shù)過?？諝獾亩嗌僖蛉剂戏N類、燃燒方法、爐子及燃燒裝置的構(gòu)造而異。過?？諝馓?，會降低燃燒溫度和增加鋼的氧化與脫碳。因此，在燃燒情況好的煙氣中不完全燃燒產(chǎn)物和過剩空氣量都較少。應(yīng)該在盡可能小的空氣消耗系數(shù)下，保證燃料的完全燃燒，避免過剩空氣量過多或空氣供給量不足?？刂七m當(dāng)?shù)目諝庀南禂?shù)直接與節(jié)約能源有關(guān)?？諝庀南禂?shù)可以根據(jù)經(jīng)驗選定，由于多種原因（如燃料量波動、漏風(fēng)漏氣、計量不準(zhǔn)等），爐內(nèi)實際的情況與規(guī)定的數(shù)值往往有出入。所以有時要根據(jù)測得的燃燒

34、產(chǎn)物成分來計算空氣消耗系數(shù)，再按計算結(jié)果去調(diào)整空氣供給量?？諝庀南禂?shù)的計算法較多，常用的有氮平衡法和氧平衡法，前者適用于在空氣中的燃燒，后者還可用于富氧空氣中的燃燒?？諝庀南禂?shù) n=Ln/L0氣體燃料與固體燃料和液體燃料相比，其燃燒過程簡單，容易控制，爐內(nèi)溫度、壓力、氣氛容易調(diào)節(jié)；與空氣容易混合，用最小的空氣消耗系數(shù)即可以實現(xiàn)完全燃燒；可以預(yù)熱，能得到較高的燃燒溫度；并且輸送方便，燃燒時勞動強(qiáng)度小。 一、氣體燃料的燃燒過程氣體燃料的燃燒是一個復(fù)雜的物理過程與化學(xué)過程的綜合。整個燃燒過程可以視為混合、著火、反應(yīng)三個彼此不同又有密切聯(lián)系的階段，它們是在極短時間內(nèi)連續(xù)完成的。1煤氣與空氣的混合

35、要實現(xiàn)煤氣中可燃成分的氧化反應(yīng)，必須使可燃物質(zhì)的分子能和空氣中氧分子接觸，即使煤氣與空氣均勻混合。煤氣與空氣的混合是一種物理擴(kuò)散現(xiàn)象，這個過程比燃燒反應(yīng)過程本身慢得多。在煤氣與空氣分別通過燒嘴送入燃燒室的情況下，決定煤氣燃燒速度的主要因素是煤氣與空氣的混合速度。研究煤氣燒嘴時，必須了解煤氣與空氣兩個射流混合的規(guī)律和影響因素、混合的均勻程度基本上取決于煤氣與空氣相互擴(kuò)散的速度。要強(qiáng)化燃燒過程必須改善混合的條件，提高混合的速度。改善混合條件的途徑有：（l）使煤氣與空氣流形成一定的交角，這是改善混合最有效的方法之一。由于二者相交，它不僅是擴(kuò)散，而是機(jī)械的攪動占了主導(dǎo)地位。一般說來，兩股氣流的交角愈大

36、，混合愈快。顯然，在煤氣與空氣流動速度很慢，并成為平行的層流流動時，其相互的擴(kuò)散很慢，混合所經(jīng)歷的路徑很長。在燃燒高發(fā)熱量煤氣時，所需的空氣量大，均勻混合更困難一些，這時在燒嘴上安設(shè)旋流導(dǎo)向裝置，造成氣流強(qiáng)烈的旋轉(zhuǎn)運動，有利于混合。（2）改變氣流的速度。在層流情況下，混合完全靠擴(kuò)散作用，與絕對速度的大小無關(guān)。在紊流狀態(tài)下，氣流的擴(kuò)散大大加強(qiáng)，混合速度也增大。實驗證明，在流量不變的情況下，采用較大的流速可以使混合改善。但改變兩股氣流的相對速度，使兩股氣流速度的比值增大，有利于混合的改善，而且混合速度僅與速度比有關(guān)，而與絕對速度無關(guān)。（3）縮小氣流的直徑。氣流流股的直徑越大，混合越困難。如果把氣流

37、分成許多細(xì)股，可以增大煤氣與空氣的接觸面積，有利于加快混合速度。許多燒嘴的結(jié)構(gòu)都是基于這一點，把氣流分割為若干細(xì)股，或采用扁平流股，使煤氣與空氣的混合條件改善。2煤氣與空氣混合物的著火煤氣與空氣的混合物達(dá)到一定濃度時，加熱到一定溫度才能著火燃燒。反應(yīng)物質(zhì)開始正常燃燒所必要的最低溫度叫著火溫度。各種氣體燃料與空氣混合物的著火溫度如下： 焦?fàn)t煤氣550650 高爐煤氣700一800 發(fā)生爐煤氣700800 天然氣 750850在開始點火時，需要一火源把可燃?xì)怏w與空氣的混合物點燃。這一局部燃燒反應(yīng)所放出的熱，把周圍可燃物又加熱到著火溫度，從而使火焰?zhèn)鞑ラ_來。當(dāng)可燃混合物中燃料濃度太大或太小時，即使達(dá)

38、到了正常的著火溫度，也不能著火或不能保持穩(wěn)定的燃燒。燃料濃度太小時，著火以后發(fā)出的熱量不足以把鄰近的可燃混合物加熱到著火溫度；燃料濃度太大時，相對空氣的比例不足，也不能達(dá)到穩(wěn)定的燃燒。要保持穩(wěn)定的燃燒，必須使煤氣處于一定的濃度極限范圍。著火濃度極限與煤氣的成分有關(guān)，也和氣體的預(yù)熱溫度有關(guān)，如果煤氣與空氣預(yù)熱到較高溫度，則濃度極限范圍將加寬。在正常燃燒時爐膛內(nèi)溫度很高，可以保證燃燒穩(wěn)定地進(jìn)行。3空氣中的氧與煤氣中的可燃物完成化學(xué)反應(yīng)空氣與煤氣的混合物加熱到著火溫度以后，就產(chǎn)生激烈的氧化反應(yīng)，這就是燃燒?；瘜W(xué)反應(yīng)的速度和反應(yīng)物質(zhì)的溫度有關(guān)，溫度越高，反應(yīng)速度越快。和混合速度與加熱相比，燃燒反應(yīng)本身

39、的速度是很快的，實際上是在一瞬間完成的。對整個燃燒進(jìn)程起最直接影響的，是煤氣與空氣的混合過程。根據(jù)煤氣與空氣在燃燒時混合情況的不同，氣體燃料的燃燒方法（包括燃燒裝置）分為兩大類，即有焰燃燒法和無焰燃燒法。二、有焰燃燒有焰燃燒主要的特點是煤氣與空氣預(yù)先不經(jīng)混合，各以單獨的流股進(jìn)入爐膛。邊混合邊燃燒，混合與燃燒兩個過程是在爐內(nèi)同時進(jìn)行的。如果燃料中含有碳?xì)浠衔?，容易熱分解產(chǎn)生團(tuán)體碳粒，因而可以看到明亮的火焰，所以火焰實際表示了可燃質(zhì)點燃燒后燃燒產(chǎn)物的軌跡。碳粒的存在能提高火焰的輻射能力，對于爐氣的輻射傳熱有利。能否看到“可見”的火焰，不僅與混合條件有關(guān)，也要看煤氣中是否含有大量可分解的碳?xì)浠衔?/p>

40、，如果沒有這些碳?xì)浠衔?，采用“有焰燃燒”時的火焰實際上是輪廓不明顯的。有焰燃燒法的主要矛盾是煤氣與空氣的混合，混合得愈完善，則火焰愈短，燃燒在較小的火焰區(qū)域內(nèi)進(jìn)行，火焰的溫度比較高。當(dāng)供氣與空氣的混合不好，則火焰拉長，火焰溫度較低。可以通過調(diào)節(jié)火焰來控制爐內(nèi)的溫度分布。由于煤氣和空氣流股是分別進(jìn)入燒嘴和爐膛的，因此可以把煤氣與空氣預(yù)熱到較高的溫度，而不受著火溫度的限制，預(yù)熱溫度越高，著火越容易。但是，由于是邊混合邊燃燒，混合條件不好時容易造成化學(xué)不完全燃燒。所以有焰燃燒法的空氣消耗系數(shù)比無焰燃燒高。現(xiàn)代對環(huán)保的重視，要求煙氣的NOx減少，為此應(yīng)注意調(diào)整一、二次空氣的比例與速度?？諝庀南禂?shù)增

41、大時，氧的濃度增大，因此燃燒完全，火焰長度縮短。但是空氣消耗系數(shù)達(dá)到一定值以后，火焰長度基本保持不變，而會影響氫氧化合物的生成。在實踐中，改變火焰長度的辦法主要是從改變混合條件著眼，即噴出的速度、噴口的直徑、氣流的交角以及機(jī)械攪動等。這些影響因素就是設(shè)計和調(diào)節(jié)燒嘴的依據(jù)。在燃燒過程中，火焰好象一層一層地向前推移，火焰鋒面連續(xù)向前移動，這種現(xiàn)象叫火焰的傳播?；鹧媲把叵蚯巴埔频乃俣冉谢鹧?zhèn)鞑ニ俣?。各種可燃?xì)怏w的火焰?zhèn)鞑ニ俣仁强繉嶒灧椒y定的。火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊母拍顚θ紵b置的設(shè)計與使用是很重要的，因為要保持火焰的穩(wěn)定性，必須使煤氣與空氣噴出的速度與該條件下的火焰?zhèn)鞑ニ俣认噙m應(yīng)。否則如果噴出速度超過火焰

42、傳播速度，火焰就會發(fā)生斷火（或脫火）而熄滅；反之，如果噴出速度小于火焰?zhèn)鞑ニ俣?，火焰會回竄到燒嘴內(nèi)，出現(xiàn)回火現(xiàn)象。氣體燃料的燃燒裝置稱為燒嘴。有焰燒嘴的結(jié)構(gòu)形式主要根據(jù)煤氣的種類、火焰長度、燃燒強(qiáng)度來決定。加熱爐常用的燒嘴型式有套管式燒嘴、渦流式燒嘴、扁縫渦流式燒嘴、環(huán)縫渦流式燒嘴、平焰燒嘴、火焰長度可調(diào)燒嘴、高速燒嘴、自身預(yù)熱燒嘴、低NOx燒嘴等。第四節(jié) 氣體燃料的燃燒l套管式燒嘴（結(jié)構(gòu)如下圖所示）特點：A）煤氣與空氣平行流動，所以混合較慢，是一種長火焰燒嘴B）它的結(jié)構(gòu)簡單，氣體流動的阻力小 2低壓渦流式燒嘴（DWI型，結(jié)構(gòu)如下圖所示）特點：A）煤氣與空氣在燒嘴內(nèi)部就開始混合，并在空氣通道內(nèi)

43、安裝有渦流葉片，使空氣發(fā)生旋轉(zhuǎn)，所以混合條件較好，火焰較短；B）煤氣的壓力不高，但因為空氣通道的渦流葉片增加了阻力，因此所需空氣壓力比套管式燒嘴大。當(dāng)空氣預(yù)熱時，燒嘴的結(jié)構(gòu)不變，但燒嘴的燃燒能力有所降低。 3扁縫渦流式燒嘴（DW一型，結(jié)構(gòu)如下圖所示）特點：A）在煤氣通道內(nèi)安裝一個雄形的煤氣分流短管，空氣則自煤氣管壁上的若干扁縫沿切線方向進(jìn)入混合管?？諝馀c煤氣在混合管內(nèi)就開始混合，混合條件較好，火焰較短。B）由于火焰較短，這種燒嘴主要用在要求短火焰的場合，如大型鍛造室狀爐及熱處理爐。4環(huán)縫渦流式燒嘴（結(jié)構(gòu)如下圖所示）特點：A）這種燒嘴有一個圓柱形煤氣分流短管，煤氣經(jīng)過噴口的環(huán)狀縫隙進(jìn)入燒嘴頭，空

44、氣從切線方向進(jìn)入空氣室，經(jīng)過環(huán)縫出來在燒嘴頭與煤氣相遇而混合。B）混合條件較好的，煤氣要干凈，否則容易堵塞。1煤氣入口 2煤氣噴嘴3環(huán)縫 4燒嘴頭5空氣室 6空氣環(huán)縫5平焰燒嘴（結(jié)構(gòu)如下圖所示）特點：A）平焰燒嘴氣流的軸向速度很小，得到的是徑向放射的扁平火焰，火焰不直接沖擊被加熱物，而是靠燒嘴磚內(nèi)壁和扁平火焰輻射加熱。B）平焰燒嘴比軸流式供熱有更均勻的溫度分布和熱流分布，金屬的燒損量小。平焰燒嘴近年發(fā)展比較迅速，用作連續(xù)加熱爐或鍛造室狀爐的爐頂燒嘴，也用于罩式退火爐和臺車式爐上。6火焰長度可調(diào)燒嘴（結(jié)構(gòu)如下圖所示）生產(chǎn)實踐中有時需要通過調(diào)節(jié)火焰長度來改變爐內(nèi)的溫度分布。一次煤氣是軸向煤氣，二次

45、煤氣是徑向煤氣，通過調(diào)節(jié)一次及二次煤氣量和空氣量，可以改變火焰的長度。7高速燒嘴近年來開始將高速氣流噴射加熱技術(shù)用于金屬加熱與熱處理上，為此采用了高速燒嘴。煤氣與空氣按一定比例在燃燒筒內(nèi)流動混合，經(jīng)過內(nèi)筒壁的電火花點火而燃燒，混合氣體在筒內(nèi)燃燒8095，其余在爐膛內(nèi)完全燃燒。大量熱氣體以100300m/s的高速噴出，這樣在爐內(nèi)產(chǎn)生了強(qiáng)烈的對流傳熱效果。三、無焰燃燒如果將煤氣與空氣在進(jìn)行燃燒以前預(yù)先混合再進(jìn)入爐內(nèi)，由于較快地進(jìn)行燃燒，碳?xì)浠衔飦聿患胺纸?，火焰中沒有或很少游離的碳粒，看不到明亮的火焰，或者火焰很短。這種燃燒方法稱為無焰燃燒。無焰燃燒器的原理如下圖所示。煤氣以高速由噴口1噴出，空氣

46、由吸入口3被煤氣流吸入，因為煤氣噴口的尺寸已定，煤氣量加大時，煤氣流速增大，吸入的空氣量也按比例自動增加、空氣調(diào)節(jié)閥2可以沿?zé)燧S線方向移動，用來改變空氣吸入量，以便根據(jù)需要調(diào)節(jié)過剩空氣量。煤氣與空氣在混合管4內(nèi)進(jìn)行混合，然后進(jìn)入一段擴(kuò)張管5，它的作用是使混合氣體的靜壓加大。 以便提高噴射效率?；旌蠚怏w由擴(kuò)張管出來進(jìn)入噴頭6，噴頭是收縮形，以保持較大的噴出速度，防止回火現(xiàn)象。最后混合氣體被噴火燃燒坑道7，坑道的耐火材料壁面保持很高的溫度，混合氣體在這里迅速被加熱到著火溫度而燃燒。無焰燃燒的主要特點是：（1）只需較少的過?？諝猓╪1.031.05）。（2）燃燒溫度高，高溫區(qū)集中。（3）火焰輻射能

47、力不及同溫度下有焰燃燒。（4）不能預(yù)熱到過高的溫度，一般限制在混合后溫度不超過400450。（5）噴射式無焰燒嘴的空氣是靠煤氣的噴射作用吸入的，必須有煤氣加壓設(shè)備。（6）無焰燒嘴的燃燒強(qiáng)度大，燃燒空間熱強(qiáng)度可達(dá)（42167）106kJ/(m3h)，燒嘴數(shù)量比有焰燒嘴多，同時燃燒坑道在爐墻上占的位置大。l. 冷風(fēng)噴射式燒嘴（結(jié)構(gòu)如下圖所示）冷風(fēng)噴射式燒嘴適用于冷煤氣冷空氣或熱煤氣冷空氣的場合，由于沒有空氣管道，所以也叫單管噴射式燒嘴?？諝馐潜桓咚俚拿簹鈳氲模簹鈮毫υ礁?，帶入的空氣量越多，燒嘴的燃燒能力越大。這種燒嘴用來燒 37709200kJ/m3的低發(fā)熱量煤氣，煤氣在燒嘴前的壓力為5000

48、20,000Pa，煤氣發(fā)熱量越高，所需的空氣量越多，煤氣壓力也越大。冷風(fēng)噴射式無焰燒嘴分為直頭和彎頭兩種。彎頭燒嘴比較緊湊，但煤氣的阻力比直頭燒嘴稍大，故應(yīng)適當(dāng)提高煤氣壓力。上圖為直頭冷風(fēng)噴射式燒嘴的結(jié)構(gòu)圖。2. 熱風(fēng)噴射式燒嘴（結(jié)構(gòu)如下圖所示）這種燒嘴可用于有空氣預(yù)熱的爐子。因為有熱空氣管道，所以又稱雙管噴射式燒嘴。使用熱風(fēng)噴射式燒嘴時，應(yīng)當(dāng)注意：1.不使預(yù)熱溫度過高，如果煤氣與空氣的混合氣體超過了燃料的最低著火溫度，就會在燒嘴內(nèi)部著火。所以煤氣預(yù)熱溫度限制在300以下，空氣預(yù)熱溫度限制在500以下。燃燒含碳?xì)浠衔锔叩拿簹?，還要考慮到預(yù)熱溫度過高會使碳?xì)浠衔餆岱纸?，產(chǎn)生的碳粒將堵塞噴口。

49、2.提高混合氣體的出口速度 熱的混合氣體使火焰?zhèn)鞑ニ俣忍岣?，因此要相?yīng)提高混合氣體的出口速度，以免發(fā)生回火現(xiàn)象，為此要求提高煤氣的壓力。一、重油的燃燒過程1重油的霧化和煤氣一樣，燃燒必須具備使液體燃料質(zhì)點能和空氣中的氧接觸的條件。為此，重油燃燒前必須先進(jìn)行霧化，以增大其和空氣接觸的面積。重油霧化是借某種外力的作用，克服油本身的表面張力和粘性力，使油破碎成很細(xì)的霧滴。這些零滴顆粒的直徑大小不等，在10200m左右，為了保證良好的燃燒，小于50 m的油霧顆粒應(yīng)占85以上。常用的霧化方法有三種，即低壓空氣霧化、高壓空氣（或蒸汽）霧化、油壓霧化。影響霧化效果的因素有以下幾點：（l）重油溫度提高重油溫度

50、可以顯著降低油的粘度，表面張力也有所減小，可以改善油的霧化質(zhì)量。要保證重油在油燒嘴前的粘度不高于5120 E。（2）霧化劑的壓力和流量低壓油燒嘴和高壓油燒嘴都是用氣體作霧化劑的。霧化劑以較大的速度和質(zhì)量噴出，依靠氣流對油表的沖擊和摩擦作用進(jìn)行霧化。當(dāng)外力大于油的粘性力和表面張力時，油就被擊碎成細(xì)的顆粒；此時的外力如仍大于油顆粒的內(nèi)力時，油顆粒將繼續(xù)碎裂成更細(xì)的微粒，直到油顆粒表面上的外力和內(nèi)力達(dá)到平衡為止。（3）油壓采用氣體霧化劑，油壓不宜過高。因油壓過高。霧化劑來不及對油流股起作用使之霧化。低壓油燒嘴的油壓在 105Pa以下，高壓油燒嘴可到 5105Pa左右。但機(jī)械霧化油燒嘴是靠油本身以高速

51、噴出，造成油流服的強(qiáng)烈脈動而霧化的，所以要求有較高的油壓，約在(1020)105Pa之間。（4）油燒嘴結(jié)構(gòu)常采用適當(dāng)增大霧化劑和油流股的交角，縮小霧化劑和油的出口斷面（使斷面成為可調(diào)的），使霧化劑造成流股的旋轉(zhuǎn)流動等措施，來改善霧化質(zhì)量。2加熱與蒸發(fā)重油的沸點只有200300 ，而著火溫度在600 以上，因此油在燃燒前先變?yōu)橛驼羝?，蒸汽比液滴容易著火，為了加速重油燃燒，?yīng)使油更快地蒸發(fā)。3熱解和裂化油和油蒸汽在高溫下與氧接觸，達(dá)到著火溫度就可以立即燃燒。但如果在高溫下沒有與氧接觸，組成重油的碳?xì)浠衔锞蜁軣岱纸?，生成碳粒，即CnHmnC+m/2 H2重油燃燒不好時，往往見到冒出大量黑煙，就是

52、因為在火焰中含有大量固體碳拉。會在油燒嘴中發(fā)生結(jié)焦現(xiàn)象。4. 油霧與空氣的混合與氣體燃料相同，油霧與空氣的混合也是決定燃燒速度與質(zhì)量的重要條件。在霧化與蒸發(fā)都良好的情況下，混合就起著更重要的作用。但油與空氣的混合比煤氣與空氣的混合更困難，因而不像煤氣燃燒那樣容易得到短火焰和完全燃燒。如混合不好，火焰將拉得很長，或者造成不完全燃燒，爐子大量冒黑煙，而爐溫升不上去。在實際生產(chǎn)中，控制重油的燃燒過程，就是通過調(diào)節(jié)霧化與混合條件來實現(xiàn)。5著火燃燒油蒸汽及熱解、裂化產(chǎn)生的氣態(tài)碳?xì)浠衔铮c氧接觸并達(dá)到著火溫度時，便激烈地完成燃燒反應(yīng)，這種氣態(tài)產(chǎn)物的燃燒屬平均相反應(yīng)，是主要的；其次，固態(tài)的碳粒、石油焦在這

53、種條件也開始燃燒，屬于非均相反應(yīng)。作為一個油顆粒來說，受熱以后油蒸汽從油滴內(nèi)部向外擴(kuò)散，外面的氧向內(nèi)擴(kuò)散，兩者混合達(dá)到適當(dāng)比例（n1.0）時，被加熱到著火溫度便著火燃燒。在火焰的前沿面上溫度最高，熱不斷傳給鄰近的油顆粒，使火焰擴(kuò)展開來。由于重油燃燒時不可避免地?zé)峤馀c裂化，火焰中游離著大量碳粒，使火焰呈橙色或黃色，這種火焰比不發(fā)亮光的火焰輻射能力強(qiáng)。為了提高火焰的亮度和輻射能力，可以向不含碳?xì)浠衔锏娜剂现屑尤胫赜妥鳛槿斯ぴ鎏紕?，這種方法叫火焰增碳。燃燒的各環(huán)節(jié)是互相聯(lián)系又互相制約的，一個過程不完善，重油就不能順利燃燒，一個過程不能實現(xiàn)，火焰就會熄滅。重油的燃燒過程重油的霧化加熱與蒸發(fā)熱解和裂化油霧與空氣的混合著火燃燒重油的燃燒裝置（油燒嘴又稱噴嘴）的型式很多。按霧化方法的不同，加熱爐常用的油燒嘴有三類：低壓油燒嘴、高壓油燒嘴，機(jī)械油燒嘴，各類油燒嘴都應(yīng)具有以下基本要求：有較大的調(diào)節(jié)范圍；在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)保證良好的霧化質(zhì)量和混合條件，燃燒穩(wěn)定；火焰長度和火焰張角能適應(yīng)爐子生產(chǎn)的要求；結(jié)構(gòu)簡單、輕便，容易安裝和維修；調(diào)節(jié)方便。各種油燒嘴的特性