燃气在烧嘴中的燃烧过程和烧嘴设计原理

网站编辑：admin │ 发表时间：2021-08-18 │

燃气在烧嘴从气体燃料到火焰是如何完成的？看似很简单的过程其实经历了复杂的物理变化和化学反应，从燃烧的原理分析整个过程可以更好的掌握设计烧嘴时原理，同时也方便后续烧嘴的调试工作。

本文主要以天然气这种气体燃料为主讲解、适用的烧嘴也是天然气烧嘴，其它类型的燃烧器可以做参考。天然气作为一种清洁能源其燃烧过程简单易控，温控自控精准，燃烧温度高，空气过剩系数小，炉压容易控制。天然气的燃烧是一个复杂的物理过程与化学过程，整过程可分为燃气空气的混合、燃气的着火、燃气的反应阶段，看似很长的过程其实它们是短时间快速完成的。

首先是燃气和氧气混合阶段。要实现燃气可燃部分的氧化反应，必须使甲烷分子能和氧气中氧分子接触，简单讲就是天然气和空气的充分混合。天然气与空气的混合是一种物理层面的变化，这个过程比燃烧反应过程本身慢得多。在天然气与空气分别通过烧嘴进气管和进风管入烧嘴导焰管时，天然气的燃烧速度主要和天然气与空气的混合速度。大科厂家在设计天然气烧嘴时，充分了解了天然气与空气混合的规律和影响因素，在烧嘴稳焰盘和混合结构上做了很大改进。

燃气烧嘴在生产时针对燃烧过程特征做的设计改变。为了使燃气与空气流充分混合，气流和空气流形成一定的交角，稳焰盘的气孔和风口角度成90度，这样可以让机械的搅动占主导地位。一般说来，两股气流的交角越大，混合越快。天然气发热量很大，所需的空气量也大，空气和燃气均匀混合更困难一些，这时烧嘴独特的稳焰装置，造成气流强烈的旋转运动，有利于混合。

烧嘴气帽孔径和间隙的精确计算，改变了气流状态。使天然气在喷出时在近距离空间内形成紊流，在紊流状态下，气流的扩散大大加强，混合速度也增大。

烧嘴孔径的设计也使天然气喷出流速处于良好的混合状态，大科厂家根据经验测量所得，采用较大的流速可以使混合改善。但改变气流和空气流的相对速度，有利于混合的改善，从而促进燃烧。

大科公司烧嘴气帽一般以数量多孔径小为主，特别是小功率烧嘴时更加明显，从另一个角度讲这样也增大了燃气与空气的接触面积，有利于加快混合速度。

另一方面是燃气与空气混合物的着火过程。燃气与空气的混合物达到一定浓度时，加热到一定温度才能着火燃烧。反应物质开始正常燃烧所必要的最低温度叫着火温度。在开始着火时，需要一火源把可燃气体与空气的混合物点燃。这一局部燃烧反应所放出的热，把周围可燃物又加热到着火温度，从而使火焰传播开来。

烧嘴点火高压包的选用时根据燃气着火温度选择的，目前大科公司烧嘴主要以高热值和低热值燃气为主，以DKGH天然气烧嘴为例，天然气的着火温度的是750-850℃，高压包选择意大利cofi TRE820P/4型号，点火效率比较高，对使用者来说属于经济实惠的配置。也有一些场合需要配置其他能量级别的高压包。

cofi TRE820P/4

在可燃混合物的燃烧过程中，火焰好像一层一层地向前推移，火焰锋面连续向前移动，这种现象叫火焰的传播。火焰前沿向前推移的速度叫火焰传播速度。引出支两个概念是因为有时会出现烧嘴回火和烧嘴脱火现象。

烧嘴的脱火和回火在大科技术支持里面单独讲解过，现在烧嘴为了减少脱火和回火的危险发生，大都采取措施进行避免，稳焰盘就是常用的方式。

最后一个过程就是空气中氧与燃气气中的可燃物完成化学反应，就是所说的燃烧。空气与燃气的混合物加热到着火温度以后，就产生激烈的氧化反应。化学反应的速度与反应物质的温度有关，温度越高，反应速度越快。燃烧反应本身的速度是很快的，实际上是在一瞬间完成的。对整个燃烧进程起最直接影响的是煤气与空气的混合过程。

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