加热炉基础知识Word格式.docx

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工业就是利用燃料燃烧的放热和发光的性质通过一定的手段加以利用。

无论那种气体燃料，在燃烧本质上都包含以下三个过程。

1、燃料气和空气的混合；

2、混合后的可燃气体的加热和着火；

3、完成燃烧化学反应。

第一个过程：

燃料气和空气的混合；

工程上一般燃烧所需空气都是从空气中获得，气体燃料的燃烧需要的提供燃烧所需要的一定数量的氧气。

各种燃料完全燃烧所需要的

空气量是不同的（又称燃料完全燃烧的理论空气量）

气体燃料的燃烧不仅要提供所需要的空气，而且燃料气可空气的均匀混合也是气体燃料燃烧进行的重要条件。

气体燃烧器（俗称火嘴，烧嘴）的设计和操作应对气体燃料与空气的混合给予重视。

影响混合的因素很多，主要的有以下几个方面：

1、燃料气与空气的流动方式主要可以归纳为四种，燃料气喷

射到静止的空气中；

燃料气和空气平行流动；

燃料气和空气流动时相互之间有一定的夹角；

燃料气和空气呈旋流运动。

这四种混合方式在各种不同的燃烧器中都有应用。

2、燃料气的流动速度燃料气的流动速度与火焰的长短有密切关系，在外混式燃烧器中，燃料气流速过大，会引起脱火；

在半预混燃烧器中，燃料气流速过小会引起回火。

3、燃料气，空气的相对速度二者之间的相对速度也对混合有极大的影响，速度差越大，混合就越快。

从加速混合的角度来说，希望燃料气和空气混合时的速度差大一些比较好。

4、燃料气流直径的影响气流直径越大，完全混合的时间越长。

为了加速混合，可以将大股气流分成若干小股气流。

这就是一些大功率的燃烧器有多个燃料气喷嘴的原因。

5、燃料气的发热值当其他条件相同时，燃料气的发热量越大，燃烧需要的空气量就越多，其混合时间也就越长。

当炉子的燃料由热值低的燃料改为高热值燃料时，为了保证其完全燃烧，燃烧器在设计时需要注意改善燃料气与空气的混合条件。

这个也是一个燃烧只能适

配一定种类燃料的原因

6、空气过剩系数增大空气过剩系数，可以加速混合，使火

焰变短，反之则混合缓慢，火焰拉长。

这两种情况都有一些实际利用的例子。

在使燃料能完全燃烧的情况下希望空气过剩系数越低越好。

但过低可能造成燃烧不完全，而过高将增加了炉内空气量，降低炉子的热效率，对于强制通风或引风，还将增加动力消耗，烟气中的氧含量过多也将增加对炉管和其他部件的损失。

第二个过程：

混合后的可燃气体的加热和着火。

燃料气与空气充分混合后并不能使燃料燃烧，要使燃料气燃烧还需要使燃料气达一定的温度，这个温度俗称着火温度。

为了使燃料达到着火温度，工程上开工时一般是人工点火或电点火。

在炽热的炉膛内，烧嘴砖以及回流的高温烟气等都可以使得新燃料气很快加热到着火温度并达到稳定的燃烧。

第三个过程：

完成燃烧化学反应。

燃料气和空气的混合物达到其着火温度之后，就立即开始剧烈的氧化反应过程，并放出大量的光和热，这就是可燃混合物的燃烧反映阶段。

气体燃料的燃烧时间由两部分组成。

燃料气与空气的混合时间较长而燃烧反应的时间很短。

在扩散燃烧时，由于燃料气与空气的混合时间远较燃烧反应时间长，燃烧时间主要取决于燃料与空气的混合时间。

所以扩散燃烧时燃料燃烧时间较长，火焰形状呈长火矩形。

预混性燃烧时，燃料气与空气在着火前已经混合好了，燃烧时间主要决定于燃烧反应时间。

燃烧反应时间短，燃烧反应速度快。

二、气体燃料的燃烧方式气体燃料的燃烧方式以其在燃烧前与空气的混合情况可以分为三种类型。

1、扩散燃烧；

2、预混燃烧；

3、半预混燃烧。

燃料气与空气的混合方式不同，燃烧状态也不相同。

1、扩散燃烧；

燃料气未与空气先混合而进行的燃烧为扩散燃烧。

一般是将燃料气直接通入炉膛中，燃料气与助燃空气边混合边燃烧。

这是典型的扩散燃烧的例子。

通常所说的扩散燃烧有两中形式，层流扩散和紊流扩散。

层流扩散是分子之间的扩散，紊流扩散是燃料气分子团与空气分子团之间的转移。

紊流燃烧时，火焰表面被破坏，气体混合物分裂成许多微小的分子团散布在燃烧产物中燃烧，使得火焰面积增大，燃烧速度加快。

扩散燃烧火焰稳定性好，不会发生回火现象。

脱火的可能性也很小。

只有当气流的初速度超过某一极限值，周围的空气有供给不足或分子扩散的空气量过多，燃料气被空气冲淡时才可能发生脱火。

扩散燃烧的优点是可以在较大范围内改变燃料气出火孔速度，使负荷变化范围大。

但扩散燃烧火焰较长，容积热强度比较小；

需要的过剩空气系数较大；

容易造成燃烧不完全。

2、预混燃烧，半预混燃烧

气体燃料在燃烧前就部分或全部与空气均匀混合好，这种燃烧方

式为半预混燃烧或预混燃烧

观察气体燃料从扩散燃烧逐步地改变成半预混燃烧的变化过程可以更加清楚地了解半预混燃烧燃烧，预混燃烧的特点。

在扩散燃烧时，火焰的形状是长矩形，火焰内部是燃料气，外部是助燃空气，燃料气与空气的混合是依靠扩散方式进行。

当开始预混空气后，火焰的形状开始发生变化。

当一次空气系数a<

1时，火焰由两个锥体组成。

内锥体燃料气与空气是预混的，为动力燃烧，外锥体则是燃料气与空气的扩散燃烧。

这种火焰结构就是本生火焰。

（本生火焰造型请zsx加个图片吧。

我知道你有，就麻烦你了。

）

随着一次空气系数a的增大，火焰逐渐变短。

当燃料气与空气在燃烧前已经全部混合均匀时，如果出口处有高温火源时，就形成无焰燃烧。

在石油化工工业炉上半预混燃烧的气体燃烧器得到广泛的应用。

我主要和大家聊聊火焰传播速度，燃烧脱火和回火。

1、火焰传播速度完全均相的可燃混合物着火后在着火处形成了燃烧焰面。

焰面之后是高温的燃烧产物，之前是尚未燃烧的可燃混和物。

由于可燃混合物的热传导和所形成的温度差，热量便开始向前传播，邻近的未燃气层的温度便升高，达到着火温度后就形成了新的燃烧焰面。

这种燃烧焰面不断向未燃气体方向传播的现象叫做火焰的传播过程，垂直与燃烧焰面的传播速度在一定条件下可以用实验方法测得。

这个速度一般称为法向火焰传播速度或火焰传播的基本速度。

在静止的气流或层流状态下可燃混合物的法向火焰传播速度很小，一般为每秒几厘米；

对于最易燃烧的氢也只是每秒几米。

紊流火焰传播速度目前尚无数据。

按照火焰传播速度理论，要保持火焰的稳定，始终在固定位臵上燃烧，就要使可燃物想燃烧焰面移动的速度与法向火焰传播速度相等。

当混合燃料气出火孔速度小于火焰传播速度时将发生回火；

当混合燃料气出火孔速度大于火焰传播速度时将发生脱火。

回火或脱火都会使燃烧器和炉子不能正常工作，甚至发生事故，是应当避免的。

2.燃烧脱火

燃料气与空气的混合物在燃烧焰面法线方向的速度分量大于该混合物的火焰传播速度，则火焰被推出火孔，开始离焰，直到火焰被吹跑造成火焰熄火——脱火。

燃烧器发生脱火是不允许的。

脱火与燃料气的性质，一次空气系数，燃料气离开火孔的速度等因素有关。

石油化学工业炉燃料气与空气混合物离开火孔速度一般都比较高，都超过其火焰传播速度。

但是燃烧器在结构上都有相应的措施保证不发生脱火现象，使火焰稳定燃烧。

这些措施是在混合燃料气出口处设有炽热的烧嘴砖或设有回流装臵使得炉中高温烟气的一部分在混合燃料气出火孔处造成回流区。

所以尽管混合燃料气喷口速度较高，仍能保证火焰稳定的燃烧，不发生脱火现象。

燃料气与空气的混合物在燃烧焰面法线方向的速度分量大于该混合物的火焰传播速度，则火焰被推出火孔，开始离焰，直到火焰被

吹跑造成火焰熄火——脱火。

燃烧器发生脱火是不允许的

我来说一下加热炉的简单控制.

由于下面的图片上传上来看不清楚.请下载word里面的图形看.

炉出口温度与燃料油或燃料气的串级控制,给炉出口温度一个设定值,通过调整燃料油或燃料气流量控制炉出口温度

炉膛负压一般采用单回路定值控制，根据炉膛内压力的高低来调整烟道挡板角度

氧含量也采用单回路定值控制，根据实测的烟气中氧含量与设定的氧含量的偏差来调节进空气蝶阀开度

空气量随燃料量的变化存在较大滞后，燃料量已经发生了变化，而空气量只有在检测到烟气中氧含量发生变化时，才由氧含量控制回路调整空气量的大小。

燃料量的变化会引起炉膛内压力的变化，只有在检测到炉堂内压力变化时，才由炉膛压力控制回路来调节烟道挡板角度，加热炉达到一个新的稳态需要较长的时间，影响加热炉的燃烧效果。

燃料与空气配比控制

具体的控制图形见附件

通过控制空气-燃料比保持烟道中规定的氧含量可实现加热炉的

优化控制

燃料流量与氧含量调节器的输出经过运算作为空气流量调节器的设定值，可消除空气流量随燃料流量变化的滞后，使加热炉烟气中氧含量保持在规定的范围内，改善燃料流量变化过程中加热炉的燃烧效果，使燃烧达到最佳状态，提高加热炉的热效率

油气混合燃烧控制

具体的控制流程图见附件,因为直接上传图形看不清楚.

瓦斯的可用性通过低值选择器受到背压调节器（PC）的限制，其流量经压力补偿之后，在加法器中与燃料油量相加。

加法器的刻度是基于事先计算好且考虑了这两种燃料的发热值以及它们的流量范围。

加法器的输出表示进入系统的总的热流量，该信号作为流量调节器（FC）的测量值，受炉子出口温度调节器的控制，同时FC的测量值也作为空气流量控制系统的输入。

当背压调节器将瓦斯的可用性限制在流量调节器所需的燃料量之下时，及时打开燃料油阀门，增加燃料油量，从而保证了炉出口温度在规定的范围内。

同时，燃料流量的变化作为空气流量控制的输入，及时地改变了空气流量大小，又保证了加热炉烟气中氧含量的稳定。

达到了多烧瓦斯少烧油，降低了能耗，提高了加热炉热效率。

氧含量控制:

燃烧是一种氧化反应，若氧气不足则燃烧不完全，烟气中将带走大量co若氧气过量，则排烟量增多，烟气带走的热量多，同时，由于冷空气增多，一部分燃料白白消耗在为冷空气加热上，降低了火焰温度，导致热效率降低。

因此，氧气的量既要足够使燃料充分燃烧，又不能过剩太多，即应处于低氧（适当的）燃烧状态。

把氧含量作为热效率的主要控制参数，将炉膛压力作为副参数，组成串级调节系统来调整烟道挡板的转角。

由于炉子的热效率与进料及燃料油（气）的波动有直接或间接的联系，这些影响又集中反映在炉子的出口油品温度上，为此可用炉出口温度调节燃料流量和压力并前馈调节风门位臵，以提高热效率。

炉膛压力控制:

若炉膛压力过高，则火焰窜出，影响安全，且辐射室高温烟气的热量透过炉膛大量散失

若炉膛压力过低，则高温烟气流速加大，带走的热量多

若炉膛压力过低，则高温烟气流速加大，带走的热量多炉膛压力是一个分布参数，由下向上逐渐升高，且受进风量及雾化蒸汽（燃油炉）等的影响。

为准确检测炉膛压力，可在炉膛的上、中、下各取一点，取其压力平均值进行控制，调节烟道挡板可有效地控制炉膛压力。

炉膛压力是一个分布参数，由下向上逐渐升高，且