氣體燃燒器
氣體燃燒器種類較多, 以下按空氣供給方式介紹幾種工業鍋爐上應用較多的燃燒器。
1. 自然供風燃燒器
如圖3-45 所示, 按爐膛形狀可以選擇圓形或矩形燃燒
器, 低壓燃氣通過管子上的火孔流出, 與空氣事先元預混合, 是一
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次空氣系數α l=0 的擴散燃燒方式, 因而也稱為擴散文燃燒器。
這種燃燒器燃燒穩定, 運行方便, 而且結構簡單, 可以利用300~400Pa 的低壓燃氣。但爐膛過量空氣系數較大, α= 、1.2~1.6; 排煙熱損失q2 和氣體不完全燃燒熱損失q3 偏大; 火焰較長, 要求爐膛容積大; 燃燒速度低, 只用于很小容量的鍋爐。
2. 引射式燃燒器
它的種類繁多。按燃燒方式分, 它有部分空氣預混合的本生燃燒方式和空氣預混合的無焰燃燒方式兩種。所用的引射介質可以是空氣, 也可以是一定壓力的燃氣, 前者需要鼓風裝置。
(1) 大氣式引射燃燒器
如圖3-46 所示。燃氣以一定流速自噴嘴進入引射器, 在引射器的縮口處將一次空氣( α1=0.45~
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0.65) 引入, 兩者經混合后流向燃燒器頭部, 由直徑為2~10mm 的火孔流出, 以本生火焰形式燃燒。這種燃燒器也只用于小型鍋爐, 它適用于各種低壓燃氣, 而且不需要鼓風裝置。但熱負荷太大, 結構笨重。
(2) 空氣引射式燃燒器
如圖3-47 所示。壓頭為5000~600OPa 的空氣經噴嘴通過引射器的縮口處時, 形成負壓, 把低壓的燃氣從四個管孔吸人, 兩種氣體在混合管中混合形成均勻的氣體混合物, 它流向火孔出口, 并在與出口處相連接的穩焰火道中燃
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燒。圖中所示的燃燒器是與全部燃燒空氣預混合的無焰燃燒器, 爐膛出口過量空氣系數小, 燃燒強度高, 但需要鼓風裝置, 耗電大, 適用于帶有空氣預熱器的阻力較大的正壓鍋爐。
3. 鼓風式燃燒器鼓風式燃燒器一般由分配器、燃氣分流器和火道組成。種類較多, 常用的有旋流式和平流式兩種。
這兩類燃燒器的配風器與燃油燃燒器基本相似, 燃氣分流器的基本形式為單管式和多管式。其結構簡單。燃燒形成的火焰特征與通常旋流式和直流式燃油燃燒器也相似, 這里不再一一敘述。以下列舉一種常用的燃氣燃燒器的例子。圖3-48 是周邊供氣蝸殼式燃燒器。
從圖中可知, 空氣通過蝸殼產生強烈旋轉, 后進入內筒繼續旋轉向前, 燃氣由管子進入內環套, 從內筒中部和端部的兩排小孔噴出、并與高速噴人的空氣流強烈混合后進入火道燃燒。在內筒的進口處的圓周
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上均布著一排曲邊矩形孔, 一小部分空氣從這些小孔通過進入外環套, 作為二次空氣在內筒端部環縫流出, 它有冷卻燃燒器頭部的作用。這種燃燒器混合強烈, 燃燒完善, 過量空氣系數小( α=1 ? 05), 但阻力較大。
4. 進口燃氣燃燒器
圖3-49為進口燃氣燃燒器構造圖。
(6)
主要由三部分組成,即氣系統、風系統和控制系統o
氣系統功能是提供燃燒需要的燃氣。主要由過濾器、穩壓器、壓力開關、安全閥、電磁閥、流量調節閥、分配器等組成。
風系統的功能是提供燃燒所需要的一定數量和壓力的空氣。: 主要由機殼、風機葉輪、風門、穩焰器( 配風盤) 、燃燒頭、軸、滑桿、風門刻度盤、測壓孔、燃燒頭調整螺絲等組成。控制系統的功能使燃燒器按規定的程序工作。主要由接線端子、穿線孔、控制盒、接觸器、熱繼電器、點火變壓器、點火電極、電機( 含伺服電機) 、光電管( 火焰傳感器) 等組成。
控制系統的功能使燃燒器按規定的程序工作。主要由接線端子、穿線孔、控制盒、接觸器、熱繼電器、點火變壓器、點火電極、電機( 含伺服電機) 、光電管、( 火焰傳感器) 等組成。
一、油燃燒器
1. 油的燃燒特點
油是一種液體燃料, 而液體燃料的沸點總是低于它的著火溫度, 因此油的燃燒實際上是在氣態下進行的。油在燃燒時, 直接參加燃燒的不是液體狀態的油, 而是“ 油氣“ 。所以說油滴的燃燒包括蒸發、擴散和燃燒三個過程, 而且是同時進行的。具有以下特點:
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(1) 油在蒸發氣化狀態下燃燒;
(2) 油具有擴散燃燒的特點;
(3) 油需要霧化后再燃燒;
(4) 油在不同的條件下, 具有不同的熱分解特性。
2. 油燃燒器的分類
燃燒器是把燃油輸送及霧化裝置與調風裝置通過電路組合在一起的設備。組合為一體, 稱為整體燃燒器。它除了能保證較好供給鍋爐燃料并使之完全燃燒外, 還設有自動控制、報警及保護裝置。也有分體去礎, 即油系統, 風系統分開, 因而電路系統也分開。根據燃料不同, 燃燒器分為輕油( 煤油、柴油〉、重油( 渣油) 及油氣兩用燃燒器。
根據燃燒器的油嘴數量與調節方式不同, 燃燒器又分為一級( 單段〉、二級( 雙段) 、三級( 三段) 和比例式。一級有一個噴油嘴, 二級有兩個噴油嘴, 三級有三個噴油嘴。比例式是燃燒器的負荷隨著鍋爐出力大小連續調整變化, 而其他是根據改變油嘴數量的變化來調整鍋爐出力的大小。
國外進口的燃燒器品種較多, 其中常見的有德國威索、法國貴諾、意
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大利百得和利雅路、日本奧林匹及韓國水國等。國內燃燒器產地主要在廣東、貴州、江西、江蘇、黑龍江等地。
3. 油燃燒器的結構為使燃料油燃燒良好, 必須提高油的霧化質量, 使油霧與空氣充分混合, 這主要借助于燃燒器來實現。燃燒器是燃油鍋爐的關鍵設備, 它由噴油部分( 霧化器) 、調風器部分、點火及穩燃裝置、電氣系統和電機及伺服馬達等構成, 如圖3-36 所示。
（9）
噴油部分由油泵、油泵調節閥、濾網、油預熱器、電磁閥、噴油嘴、回油調節閥等組成; 調風器部分由風機、空氣擋板、調節套筒、外殼等組成。
點火及穩燃裝置由變壓器、點火電極等組成, 穩燃裝置由調風盤及燃燒頭組成。
電氣系統由火焰傳感器、燃燒程序控制器、燃油加熱控制器等組成。
電機伺服馬達為鳳機、油泵、風門調節、回油調節提供動力。
4. 油霧化噴嘴
(1) 機械霧化
機械霧化油嘴是利用較高的油壓, 將油從噴孔中高速噴出實現霧化的。通常使用的機械霧化油嘴都是離心式油嘴
（10）
簡單機械霧化油嘴是由霧化片: 、旋流室、分油件以及油嘴螺帽等組成, 如圖3-37 所示。
圖3-38 是機械霧化油嘴結構圖。具有一定壓力、溫度的燃油, 通過進油孔和均油槽進入切向槽, 獲得很高的速度, 然后進入旋流室。油在旋流室內產生強烈的離心旋轉, 造成槽向脈動, 從噴孔噴出, 形成空心錐形薄膜。由于油在紊流情況下, 經噴孔擴散, 加之離心
作用, 形成了表面張力而被粉碎成許多細小的油粒, 達到霧化的目
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的。
(2) 轉杯霧化
圖3-39 是轉杯式油嘴。它的工作原理是燃料油通過空心轉軸送到3000~5000r/min 的高速旋轉的杯形裝置中, 在離心力的作用下, 油在轉杯中緊帖轉杯內壁形成很薄的油膜, 沿杯口飛出, 而被霧化成很細的油粒。與此同時, 裝在同一軸上的風機葉片將一次風沿轉杯口經
（12）
導向片吹出, 一次風旋轉方向與油滴的方向相反, 使油滴進一步霧化。
3) 蒸汽霧化蒸汽霧化的原理是利用高速蒸汽通過噴射將油帶出并破碎為油粒, 再由蒸汽的膨脹和油在爐膛中受煙氣加熱, 使油粒進一步粉碎為更細的油霧。
蒸汽霧化油嘴按油和蒸汽的混合位置不同, 可分為內混式油嘴和外混式油嘴兩種, 蒸汽與油在噴嘴內混合的為內混式; 蒸汽與油在噴嘴外混合的為外混式。
蒸汽霧化質量較好, 油粒細而均勻, 一般油粒的平均直徑小于100
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μ mo 蒸汽霧化油嘴可燃用各種燃料油。
圖3-40 所示的Y 形噴嘴就是蒸汽霧化噴嘴的一種。在Y 形噴嘴中蒸汽通過內管5 流入噴嘴頭部的幾個小孔, 叫做汽孔; 油由外管4 也流入噴嘴頭部的另幾個小孔, 叫做油孔; 油和汽在幾個直徑稍大一些的孔中相遇, 這些孔叫做混合孔; 泊在這里和汽流撞擊, 然后噴進爐內, 霧化成細霧。Y 形噴嘴的油壓一般為0.5~2.OMPa 左右, 汽壓為0.6~1.OMPa 左右。
(4) 空氣霧化
空氣霧化油嘴根據所用空氣壓力的不同, 分為高壓、中壓和低壓等三類。高中壓空氣霧化油嘴為獲得高壓空氣, 必須使用空氣壓縮機, 故在鍋爐上應用較少, 在鍋爐上采用的多是如圖3-41 所示低壓空
（13）
氣霧化油嘴。
油在較低壓力下從噴嘴中噴出, 利用速度較高的空氣（約80 m/s) 從油的四周射入, 從而將油霧化。低壓空氣霧化-般用于工業鍋爐上, 所需風機壓頭約為2000~7000Pa
5.調風及穩燃裝置
（1）單級、兩級燃燒器調風裝置
1）單級燃燒器的調風裝置
對于單級(ON/OFF) 燃燒器來說, 其風門經調試后是固定不變的。
2) 兩級燃燒器的調風裝置兩級燃燒器具備一個由伺服馬達驅動的風門調節裝置。當風門轉動時, 進氣口的開度就發生變化, 由此改變了進風量。
（14）
圖3-42 為兩級燃燒器使用的伺服馬達, 型號為SQN30- 111, 共有四組(I~N ) 輔助開關。在調試時, 必須進行如下機械調整:
?設定小火時風門開度。號噴嘴運行) 一一凸輪開關III;
?設定大火時風門開度( 兩個噴嘴同時運行) 一一凸輪開關I ;
?設定2 號噴嘴的投運一一凸輪開關N ;
?在上述設定后于進行煙氣測試一一*終設定III 及I 。
凸輪IV 不應超出調節范圍I~III 的2/3, 否則由于風量過大, 火焰
（15）
將會被吹熄。
(2) 滑動型燃燒器的調風裝置1) 風油調節原理
凸輪機構在伺服馬達的驅動下沿順時針方向轉至大火位置, 可調彈簧帶, 帶動風門擋板連接件并為前吹掃打開風門。
在前吹掃末期, 伺服馬達驅動凸輪盤頂開油量調節閥, 使風門擋板轉到點火負荷位置, 在此位置上, 油量調節器壘開, 這就表示只有一小部分泊在噴嘴里霧化, 大部分通過回油管回流至油箱。與此同時, 風門關小, 以使供風量滿足霧化油量的需要。伺服馬達驅動聯動機構由小火向大火作連續運動, 風門打開, 油調節器關小, 只有小部分油回流至油箱, 其結構如圖3-43 所示。
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2) 風量調節
通過調節聯動機構上的滑動螺絲, 帶動空氣擋板開度, 并: 在各負荷點測量煙氣成分, 使風量適合油量, 在上述調整完成后, 要將外側的鎖緊螺釘旋緊。
3) 油量調節
用內六角扳手, 轉動內六角螺絲, 使偏心鋼片凸起或凹下, 通過偏心鋼片來頂動油量調節器( 油壓升高或降低), 從而達到油量調節的目的。風、油調節應協調進行。
(3) 穩燃裝置( 風碟)
安裝在燃燒器的出風口, 形如圓盤百葉窗, 如圖3-44 所
（17）
在燃燒器風葉高速旋轉的情況下, 空氣從吸風口經氣道進入穩燃盤, 形成高速旋轉氣流與噴油嘴噴出的油霧, 快速混合成油氣。
各種類型燃燒器的穩燃盤均裝在出風口上, 其位置有一定的詢節范圍, 根據燃燒器使用條件的不同, 可進行適當的調節, 往里調火焰形狀變尖, 風壓增高, 出風量減小; 往外調火焰形狀變寬, 風壓降低, 出風量增大。經驗證明穩燃盤調整至火焰呈擴散狀, 光線不刺眼, 呈蛋黃色為佳。
