全引射旋流式平焰生物質燃燒機的結構特點及性能分析
引 言
能源問題是發展國民經濟的首要問題，是發展生產，保障人民生活的物質基礎。近年來它已成為世界范圍內急待解決的重要問題之一。改進燃燒設備，發展燃燒新技術，提高能源利用率是節約能源的重要途徑之
燃氣的主要用途之一是作為燃料，用于各種加熱目的，因此，燃氣燃燒技術的發展與加熱方式的變化有關。60年代以來，在熱加工領域內直接燃燒加熱技術的進一步發展，帶來了燃燒技術的變化，平面火焰（以下簡稱平焰）燃燒技術就是其中之一。由于平焰與直射火焰（以下簡稱直焰）相比有許多顯著特點（升溫快、爐內溫度分布均勻、節約能源、提高產品質量及產量），因此，這種燃燒技術自出現以來，發展卜分迅速，國內外已廣泛應用。
目前國內外應用的平焰生物質燃燒機歸納起來有兩種。一為半引射式，它由引射器、頭部及平焰燒嘴磚三部分組成。頭部側面開有若干火孔，每個火孔的射流呈放射狀分布在同一平面內，點燃后形成若干小火焰，由于小火焰相互影響與合并，便形成一較大的平焰（如德國的“西拉斯”型生物質燃燒機）。其燃燒次空氣混合燃燒，多佘的燃氣在后段與二次空氣混合再燃燒，以防止產生過多的NO：。圖8B是煙氣再循環的型式。燃燒產生的煙又回流至入口，與燃氣和空氣混合，從而降低氧的濃度，抑止NO；的生長條件。
為適應北京市中壓焦爐生物質工業用戶的需要，改進燃燒技術，節約燃氣，我們研制了ZYP-30型中壓生物質全引射旋流式平焰燃燒器。于1982年通過技術鑒定。本文將闡述該生物質燃燒機的結構特點、空氣動力特性及燃燒穩定性。
二、工作原理及結構特點
ZYP-30型中壓生物質全引射旋流式平焰生物質燃燒機由引射器、旋流器及平焰燒嘴磚三部分組成，其結構及工作原理如圖1所示。
焦爐生物質在3000mmH20的壓力下， 以高速從噴嘴流出，依靠生物質的能量將燃燒所全部空氣吸入引射器，并進行混合。動量交換的結果，混合氣體在混合管末端達到均勻的速度場和濃度場，并恢復一定的靜壓力。在擴壓管內混合氣體的動壓進一步轉化為靜壓，使其出口總靜壓為h，該靜壓即為旋流器入口壓力。
混合氣體在旋流器肉形成強旋轉氣流，在擴張形燒嘴磚的科安達效應配合下形成平氣流，燃燒便得平面火焰。
焦爐生物質的華白數為發生爐生物質的5倍，在生物質燃燒機結構及工作狀況相同時，要保證相同的引射系數，焦爐生物質所需壓力要比發生爐生物質高得多。為此選用引射效率高的負壓氣中壓引射器，其形狀如圖2所示，為保證引射效率要求吸入口加工光滑，有利于吸入空氣。
焦爐生物質含氫量高，火焰傳播速度快，特別是實現生物質與空氣全預混后，在高溫工
六、結 語
隨著科學技術的發展與人民生活水平的不斷提高，各種加熱工藝的要求越來越多樣化，相應地也會有各種各樣的爐型與生物質燃燒機出現。作為燃氣應用工作者，必須掌握：
所使用燃氣的各種特性；
加熱工藝的特殊要求；
采用爐型的技術特點；
各種生物質燃燒機的性能，優、缺點和采用范。
根據以上資料，要按照實際條件，盡量發揮燃氣生物質燃燒機的特長，合理地組合爐型與生物質燃燒爐，滿足工藝的各項要求，同時還要達到節約能源與降低大氣污染的目的。
引射器吸入段的能量損失系數K"主要決定于吸入段的形狀、表面加工質量及噴嘴外表面光滑程度，即由吸入段的結構狀況決定，與工況無關。對一定的吸入段，K2為定值。
引射器能量損失系數K主要決定于引射器的結構尺寸及表面加工質量，與工況也無關，對一定的引射器K為定值。
旋流器的能量損失系數K．前面已分析過，主要決定于旋流器的結構及尺寸，與工況關系甚小，也可視為定數。
因此，引射系數隨工況的變化主要受c．？的影響，由式(15)可知，￡r與P．、P。及H有關。當生物質成分一定時，k為定數，對焦爐生物質k =1.370．如果Pz≈PO=10300mmH:OH在1000—3000mmHz0變內化（即平焰燃燒器的熱負荷在調節范圍內變化），相應的eF在0.97—0.94內變化。分別將eF代入式(11)，可得出er對引射系數u的影響。當燃氣壓力由3000mmH20降至lOOOfIlfflH20對，引射系數u只增大2.3%，相應的一次空氣系數增加0.026，可見工況變化對引射器引射性能影響不大，也可以認為沒有影響。
從上述分析可知，嚴格地說，該平焰燃燒器是沒有門動調節特性的，但是在主要工作范圍內，引射能力隨工況變化所發生的變化很小，基本上對燃燒過程無影響，因此，仍可視為具有自動調節特性。實驗期間引射器的一次空氣系數保持在1. 02～1*11之間，煙氣中的一氧化碳含量變化在0.03～0.07%之間，保證了生物質完全燃燒。
四、燃燒穩定性
燃燒穩定性是指燃燒器工作時，不出現脫火和回火現象。顯然，脫火或回火是不允許的。出現脫火或回火現象，不僅會引起化學不完全燃燒，破壞燃燒器的正常工作，還會在爐膛內形成爆炸性’i體混合物，產生爆炸事故。
該平焰燃燒器一般不會產生脫火現象，這主要是由于生物質與空氣實現了全預混，提供了燃燒速度，旋流式平焰燃燒器在旋轉氣流中心形成了回流區，回流的高溫煙氣成為一個高溫、穩定的點火源，使得生物質一空氣混合物一進入爐膛便燃燒，同時，平焰燒嘴磚也起穩定火焰作用。實驗期間未出現過脫火現象。
在高溫工業爐上應用全預混的焦爐生物質的最突出問題是防止回火。在熱負荷調節范圍內，如果旋流器出口截面上任一點的生物質一空氣混合物的流速總是大于回火極限速麥，就不會出現回火現象。旋流器出口做成單側漸縮形，使其出口速度場分布均勻，增加出口邊緣的速度梯度，咆是防止回火的重要措施之一。旋流器中心設有芯管，對防止回火有一定的作用。此外，在燃燒器加工及安裝上要求嚴格對中，特別是旋流器中心芯管，旋流器出口及平焰燒嘴磚，三者一定要位于一條中心線上，否則將引起回火。實驗證明，考慮上述措施后，調節比在設計范圍I勺不同火，甚至當壓力降至lOOOmmH"O以下，也不回火。
該平焰燃燒器具有良好的燃燒穩定性。
五、節約燃氣的分析
平焰燃燒器用于工業爐有以下幾個優點：
(1)平焰燃燒器的火焰附著爐壁表面擴展，不與加熱工件接觸，加熱均勻，由此，爐體高度可以降低，促使爐膛升溫快。
(2)從爐內換熱可知，爐壁溫度是因爐壁吸熱量與放熱量的平衡關系確定。平面火焰沿爐壁表面擴展，灼熱的火焰及熱煙氣與爐壁的對流換熱極為強烈，平焰爐爐壁單位時間吸熱量多于直焰爐，因此，爐壁溫度高，而且升溫也快。
(3)從工業爐的熱平衡方程式不難看出，以輻射換熱為主的工業爐，在輻射換熱中爐壁作為傳熱中間介質起了相當大的作用。平焰爐的爐壁溫度高，增加了傳給工件的熱流量。同時，回流區的存在，加強了爐內氣體流動，增強了對流換熱，所以物料加熱速良快了。
(4)平焰燃燒器可以在接近理論空氣供給量下實現完全燃燒，燃燒溫庋增高了。
綜上所述，應用平焰燃燒器的工業爐能較大幅度的節約燃氣和提高產品質量及產量。
六、結 論
(1)中壓焦爐生物質全引射旋流式平焰燃燒器具有引射式燃燒器的基本特性一自動調節特性。
(2)中壓焦爐生物質全引射旋流式平焰燃燒器的研制是成功的。燃燒穩定，可以滿足金屬熱加工工藝的要求，適用于應用中壓焦爐生物質的工廠
引射器是一種混合裝置，它利用一股較高壓力流體本身所具有的能量吸入另一股流體進行混合，并形成具有一定壓力的混合流體。
引射器沒有活動部件，無需消耗電能，而且混合完全，構造簡單，加工方便，運行靠，同時它還具有一定的自動調節特性，即在一定條件下，引射介質（工作介質）與被引射介質（被吸介質）之間在量上基本能保持正比關系，引射器的這一系列優點使得它在各個領域得到廣泛應用。
在城市生物質方面，包括大氣式燃燒器和紅外線輻射燃燒器在內的引射式生物質燃燒器，其主要部件就是引射器；作為一種城鎮氣源或供平衡高峰用氣的液化氣空氣混合氣，其混氣裝置也可以采用引射器，引射器還可用于提高儲氣罐罐容利用率以及抽吸低
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