天然气烧嘴的特性.doc

天然气高速烧嘴类型及特点
高速烧嘴是工业窑炉应用较广的一种速热燃烧装置，通常情况下，本身带有一个燃烧室，燃料和空气混合，在燃烧室内能够实现完全燃烧（≥85％），燃烧后形成的高温烟气借助于膨胀压力从烧嘴喷口高速喷出。高速烧嘴的基本原理相当于简单的喷气式发动机。燃料在燃烧室或燃烧坑道前半部基本上能够燃烧完全，原因是密闭的燃烧室能保持足够的压力，是高温的燃料气体以100~300m/s的高速喷出，高速气流可促使炉内气体循环，强化对流传热，同时可提高炉内温度的均匀性，实现工业窑炉快速加热，并可减少工件氧化烧损，达到节能与提高生产质量的目的。如果在燃烧室出口处或燃烧坑道的后半部供给能够调解的二次风，即可实现燃烧气流的温度的调节，构成高速调温烧嘴。另外，天然气高速烧嘴可通过调节过剩空气和燃气来改善其工作性能，甚至还能使用多种燃料进行燃烧，燃料适应性非常强。采用高速烧嘴技术可使窑炉结构明显简化、成本大大降低，通常可使窑炉节能30％左右，具有良好的经济效益。
(1)天然气高速烧嘴的特点：
该烧嘴的优点：高速烧嘴可使燃料以超高热负荷完全燃烧。烧嘴自身的燃烧室容积很小，燃料在其中能够基本完全燃烧，故其燃烧室的容积热强度很高，最高值可达到6.28×108kj（m3▪h）。同时由于燃烧气体流速较高，可强化对流传热，改善了炉温的均匀性。研究表明，天然气炉窑炉温在850~1150℃时，温差为±7℃。炉内气氛易于调节成氧化性或还原性，过量空气系数很高时，仍能够稳定燃烧。最大过剩空气量可达50.0，远高于普通烧嘴的2.5倍，高速烧嘴燃烧气流温度可以通过调节一、二次风及煤气量，在200~1800℃范围内自由调节（过量空气系数α在1~50之间),使得设计生产的高速烧嘴能适应各种燃气窑炉的要求。
高速烧嘴的高温烟气在燃烧室内剧烈膨胀，燃烧室出口设有烟气缩口，所喷出的烟气速度非常高，喷出速度90~120m/s，最高喷出速度可达200~300m/s。由于喷射速度过高促使噪声急剧增高，从而限制了应用中选取的速度。高温烧嘴的喷出动量远远高于普通烧嘴。高速喷出的高温烟气可引射大量较低温度的天然气炉内烟气，形成强烈的烟气回流，起到搅拌作用，促使烟气喷射速度改变时，引射的回流烟气量也随之改变。通常回流烟气量在20~200倍范围内变化。
高速烧嘴可降低燃料消耗，使炉窑节能效果显著，由于燃烧效率高，节约燃料，通常情况下可降低产品燃料消耗15％~50％左右。炉内气体的强烈循环及搅拌效果好，燃烧室小，散热损失小，炉内气氛容易调节等因素，是燃料消耗量减少。与普通天然气炉相比较，便于控制和操作。其调节比通常达到1：15，远远高于普通烧嘴的调节比（1:10），且该烧嘴操作灵活，能实现自动化流水线生产。可以降低NO的生成，由于燃烧过程中氧气的浓度可控制到最低，烟气在高温区域内停留时间短，高温高速烟气引射炉内较低温度的烟气后，本身迅速稀释而降低温度，炉内烟气与被加热物料的强烈换热，使烟气温度急速降低，因而抑制了NO的生成。
设计生产高速烧嘴也是低NO烧嘴。可减少烧嘴数目，应用普通烧嘴时，需采用数量较多的烧嘴来保证炉温均匀，而高速气流能够使炉温均匀，故可使烧嘴数量减少，便于自动控制。该烧嘴的缺点需要较高的燃气、空气压力。燃烧室要求特殊的耐高温、耐冲刷材料。
（2）天然气高速烧嘴的类型：
高速烧嘴可使用气体燃料和液体燃料。通常是采用气体燃料和轻质燃油，目的是为了便于组织燃烧和方便调节。根据高速烧嘴的用途进行划分，一般可分为两种类型：高速不调温烧嘴。主要用于快速加热，这种烧嘴不供二次空气，过剩空气系数变动范围不大，燃烧气体的温度调节范围小。‚高速调温烧嘴，该烧嘴通常用于热处理和干燥炉，且大多数带有二次风，过剩空气系数变化幅度很大，通常在1~50之间，燃烧气体的温度调节范围也很大，容积内的热强度达到4600~630×106kj（m3▪h）。
高速烧嘴按燃气和空气的混合方式可分为：煤气空气非预混式和煤气空气预混式烧嘴。前者为煤气与空气分别地送入烧嘴内混合燃烧。后者为煤气与空气预先在混合器内混合，然后进入燃烧室内燃烧。预混式高速烧嘴的调节范围小，且它不能低于某一流量，否则会出现回火现象。非预混式不受此点限制，可以供给与热空气按燃烧室的结构型式分为带有陶瓷燃烧室（碳化硅烧嘴）和带金属空冷燃烧室（耐高温不锈钢燃烧管）两种。（文章属资料整理摘抄所得）