1、重庆大学能源与环境研究所Institute of Energy & Environment, Chongqing University第七章 气体燃料燃烧热能与动力工程系气体燃料的燃烧 火焰类型气体燃料预混式燃烧气体燃料扩散式燃烧重庆大学能源与环境研究所Institute of Energy & Environment, Chongqing University第一节 概述热能与动力工程系气体的燃烧过程扩散式燃烧 火焰部分预混式燃烧 火焰完全预混式燃烧 火焰重庆大学能源与环境研究所Institute of Energy & Environment, Chongqing University 3
2、l 任何一种 气体的燃烧过程基本上都包括以下 三个阶段 ： 1）可燃气体与空气的混合； 2）混合后的可燃气体的加热和着火； 3）完成燃烧化学反应。l 燃气与空气的 混合 是一种物理过程 ，需要消耗能量和一定的时间才能完成。混合后的可燃气体只有 加热 到它的着火温度时才能进行燃烧反应 ；着火 以后，可燃气体的加热是靠其本身燃烧产生的热量而实现的。l 影响气体燃料燃烧速度的主要矛盾不在燃烧反应本身，而在气体燃料与空气的混合以及混合后的可燃气体的加热升温速度方面 ， 可燃气体与空气的混合与加热 对整个燃烧过程起着更为重要的作用。重庆大学能源与环境研究所Institute of Energy & En
3、vironment, Chongqing University l 对于气体燃料的燃烧可分为 扩散式燃烧 ， 部分预混式燃烧和 完全预混式燃烧 。4（ a）完全预混火焰； （ b）部分预混火焰； （ c）扩散火焰重庆大学能源与环境研究所Institute of Energy & Environment, Chongqing University （一） 完全预混式燃烧 特征l 1. 完全 预 混式燃 烧 是指气体燃料和燃 烧 所需的全部空气在燃 烧 器中已均匀混合 ， 预 混可燃气体的 过 量空气系数 为 为 1.051.10，因此，燃 烧过 程 只有着火燃烧一个阶段 。 燃烧速度主要取决于化
4、学反应速度 。l 2. 预 混火焰的燃 烧 温度高 ，燃 烧 强 烈 ，燃 烧 完全 ， 无黑烟 ， 火焰呈透明状，无明显轮廓 。 也称为 无焰燃烧 。l 3. 由于燃料和空气在燃烧前已均匀混合，所以 有 回火 的危险 ，应严格控制预热温度。为了防止回火和爆炸，燃烧器的燃烧功率不能太大。5重庆大学能源与环境研究所Institute of Energy & Environment, Chongqing University （二） 扩散式燃烧 特征l 1. 扩 散式燃 烧时 ,由于燃料和空气在 进 入炉膛前没有 预 先混合，而是分别 送入炉膛后，一 边 混合，一 边 燃 烧 ，燃 烧 速度 较
5、慢 。 其燃 烧过 程有两个阶段 ，一是可燃气体和空气的混合 阶 段，二是化学反 应阶 段。l 2. 燃 烧 主要在 扩 散区 进 行，燃 烧 速度的大小主要取决于 混合速度 ， 为实现 完全燃 烧则 需要 较 大的燃 烧 空 间 。 为 了减小不完全燃 烧热损 失，要求 较 大的 过 量空气系数，一般 为 1.151.25。l 3.由于燃气和空气在进入炉膛前不混合，所以 无回火和爆炸 的危险 ，可将燃料和空气分别预热到较高的温度，以利于提高炉内温度水平，提高热效率。6重庆大学能源与环境研究所Institute of Energy & Environment, Chongqing Univer
6、sity （三） 部分预混式燃烧 特征l 1. 部分 预 混式燃 烧 是指气体燃料和燃 烧 所需的 部分空气在 喷 出 喷 口前，在燃 烧 器中 预 先混合（一次空气系数一般 为 0.5 0.6），在 喷 口外再和燃 烧 所需的其余 二次空气逐步混合并 继续 燃 烧 。l 2. 它兼有 扩 散式燃 烧 和完全 预 混燃 烧 的特点，燃 烧 反 应速度很快，燃 烧 得以 强 化，火焰温度也提高了。有 时 也称为 半无焰燃烧 。7重庆大学能源与环境研究所Institute of Energy & Environment, Chongqing University l 在锅炉设备中广泛采用 扩散燃烧
7、 ，保证火焰 稳定 ；l 同时利用人工的 扰动 和 涡流 的方法来 加速 可燃物和空气的混合 过程， 强化燃烧 。8重庆大学能源与环境研究所Institute of Energy & Environment, Chongqing University第二节 气体燃料预混式燃烧热能工程系流动速度分布规律火焰传播速度火焰长度 LB出口中心线上火焰传播速度湍流火焰长度 LB重庆大学能源与环境研究所Institute of Energy & Environment, Chongqing University 动力燃烧火焰形状 10预先将 可燃气体燃料及空气均匀混合后 的可燃气体混合物送入燃烧器内，并且在 可燃气体混合物中的空气含量足以保证可燃气体燃料的完全燃烧。 可燃预混气的动力燃烧l 在层流运动工况下，化学均匀的可燃气体混合物的火焰形状（即动力火炬的形状）如图所示。
