20150515大氣式燃燒器穩(wěn)定試驗要點

1、實驗裝置參考指導書大氣式燃燒器穩(wěn)定性范圍實驗指導書I*9kl江油子耀科教設備有限公司網(wǎng)址：2015年05月、 實驗目的及要求1、基本原理1三、測試系統(tǒng)4公司網(wǎng)址:四、實驗準備工作 5五、 實驗步驟5六、實驗數(shù)據(jù)處理 8附表9-1大氣式燃燒器穩(wěn)定范圍實驗記錄表 9實驗裝置參考指導書大氣式燃燒器穩(wěn)定性范圍實驗一、實驗目的及要求引射式大氣式燃燒器是一種利用燃氣的壓力吸入一部分空氣預先混合、然后送至燃燒火孔處去燃燒的燃燒器。大氣式燃燒器的穩(wěn)定工作范圍決定了燃燒器正常工作的運行區(qū)間，是指導燃燒器穩(wěn)定工作的依據(jù)。本節(jié)采用一定的實驗方法測定大氣式燃燒器的穩(wěn)定工作范圍。要求理Jr1解離焰、回火、黃焰等基本概念

2、，能夠正確測定燃燒器的離焰、回火、黃 焰及CO的界限流速曲線，從而確定出其穩(wěn)定工作范圍。二、基本原理燃氣與一次空氣混合物自燃燒火孔流出點燃后，即產生一個雙層的大氣式火焰(內焰、外焰)，一次空氣系數(shù)a在0.400.75之間。1. 離焰與回火當燃氣與一次空氣的混合氣流在燃燒火孔出口處的速度增加時，火焰高度隨之增大。當混合氣流速度大到一定程度后，火焰開始離開燃燒火孔, 彳 1即發(fā)生離焰現(xiàn)象如圖9-1。(a)離焰前穩(wěn)定狀態(tài)(b)離焰狀態(tài)圖9-1離焰現(xiàn)象此時燃燒火孔出口處混合氣流速度稱為離焰界限流速。離焰時，有部 分燃氣未燃燒而流出，所以它不屬于穩(wěn)定工作范圍，是正常工作所不能允 許的。逐漸減小燃燒火孔出

3、口處的混合氣流速度，火焰高度也慢慢降低。當圖9-2燃燒器燃燒穩(wěn)定曲線圖混合氣流速度小到一定程度后，火焰竄入燃燒火孔，即發(fā)生回火現(xiàn)象。此 時燃燒火孔出口處混合氣流速度稱為回火界限流速。回火時，有大量未完 全燃燒產物，亦屬于不穩(wěn)定工作范圍。wf f2 .黃焰（或光焰）逐漸減小一次空氣時（a值逐漸減小），火焰變軟并加長。當達到一定界 限值時，火焰的局部會發(fā)生黃焰（通常在焰尖上發(fā)生），甚至會產生游離碳， 說明有燃燒不完全的現(xiàn)象。此現(xiàn)象稱為黃焰，也屬于不穩(wěn)定工作狀態(tài)，為 正常工作所不允許（工業(yè)爐中特殊要求除外）。產生黃焰時的燃燒火孔出口 處混合氣流速度稱為黃焰界限流速。3. CO含量標準對于大氣式火焰，

4、一般以煙氣中 CO含量值（COa =1）來評價其衛(wèi)生標 準。改變燃燒火孔出口處氣流速度時，會使煙氣中co含量改變。當Cea =1 達到標準值時的燃燒火孔出口處混合氣流速度，稱為co界限流速。當然超過CO標準值時，也是正常穩(wěn)定工作所不允許的4. 大氣式燃燒器的穩(wěn)定工作曲線離焰、回火、黃焰及CO界限流速值受一次空氣系數(shù) a的影響。對于某一種燃燒器，燃燒某種固定的燃氣時，以a為橫坐標、燃燒火孔出口處混合氣流速度 W0為縱坐標，可以通過實驗測出離焰、回火、黃焰及CO的界限流速曲線（圖9-2的1、2、3及4），這四條曲線所包圍的區(qū)域即為穩(wěn) 定工作區(qū)。此曲線圖稱為該燃燒器燃燒某種固定燃氣的穩(wěn)定曲線圖。當燃

5、 氣性質及混合氣流的溫度改變時，穩(wěn)定曲線要改變；當燃燒器結構型式及« C * / 尺寸改變時，也要影響穩(wěn)定曲線。混合氣流速度，它們之間的關系為:(1)QDW0Fa% 一 278(1 川玄)為了設計、計算方便，常用燃燒火孔熱強度來代替燃燒火孔出口處的式中：Rq燃燒火孔熱強度（kJ/mm h）;W0Qd-燃燒火孔出口處混合氣流速度（Nm3/s）;-燃氣低位發(fā)熱量（kJ/Nm3）a一次空氣系數(shù)；Vo理論空氣需要量（Nm3/Nm3）;Fo燃燒火孔總面積（mm2）;I 燃燒器熱負荷（kW）。穩(wěn)定曲線是設計工作所依據(jù)的基本參數(shù)，測試時要有足夠精確度，并且在繪出穩(wěn)定曲線后，必須要注明燃氣成分、燃燒

6、器的火孔型式和尺寸、 燃燒器的火孔間距、以及混合氣流溫度等條件因素。二、測試系統(tǒng)測試穩(wěn)定曲線的方法很多，圖9-3是民用大氣式燃燒器穩(wěn)定曲線的測 試系統(tǒng)圖。燃氣經過干燥器后，通過調壓器分為兩路：一路去熱量計、比重計及 燃氣成分分析儀，用來測定燃氣性質；另一路接到本實驗裝置，經過轉子 流量計，進入燃燒器。在實驗時應對環(huán)境溫度、大氣壓力、燃氣熱值、相對密度或燃氣成分Jr1進行分析。如對學生進行教學實驗，可以由教師預先測試后給出。X仃X /空氣依靠空氣泵供給，經過干燥器及流量計，進入燃燒器。燃氣與空氣在燃燒器中混合后，自燃燒火孔流出，并被點燃，調節(jié)燃 氣與空氣的流量與比例，即可測出各條界限流速曲線。在

7、燃燒器上安置裝有水的鋁鍋，按照家庭炊事灶測試方法抽取煙 氣樣，并進行煙氣分析。鋁鍋底距燃燒器的距離，要保持使火焰尖剛好掃 到鍋底。煙氣分析采用燃燒效率分析儀，以便進行連續(xù)煙氣自動分析。熱電偶溫度計是為了監(jiān)測混合氣流在燃燒器頭部的溫度，以保證各測試結果均在同一溫度條件下。在燃燒器喉部處加金屬網(wǎng)，可防止火焰回竄。 巡檢儀各通道號：CH1 測頭部混合氣流溫度；CH2 燃氣壓力;CH3空氣壓力；CH4 燃氣壓力9-3大氣式燃燒器穩(wěn)定范圍實驗系統(tǒng)圖5 仃 J四、實驗準備工作1 .準備及校正儀器、儀表(1) 轉子流量計 因為離焰與回火都處于不穩(wěn)定狀態(tài)，采用轉子流量 計可以讀出燃氣與空氣的瞬時流量，可以提高

8、精度與節(jié)省時間。因為轉子流量計的量程范圍小，所以在測回火界限流速時，使用小型的轉子流量計。(2) 熱電偶溫度計測頭部混合氣流溫度可以采用鎳鉻-康銅熱電偶溫 度計。在安裝時，熱端可米用小型的防輻射罩。彳 12. 安裝測試系統(tǒng)按照圖9-3安裝測試系統(tǒng)。當燃氣成分會發(fā)生變化時，測試時應保證 燃氣成分穩(wěn)定。五、實驗步驟1. 開啟排風扇，保持室內通風，防止燃氣泄漏造成人員傷害；2 .系統(tǒng)氣密性檢驗 要求在1.5倍工作壓力的氣壓下，持續(xù)1分鐘, U形壓力計上壓力不下降。3 .燃氣成分分析及發(fā)熱量和比重的測定。4. 測量燃燒火孔尺寸要求精確地測量燃燒火孔的幾何尺寸，包括燃燒火孔截面尺寸、孔深、 孔間距及孔個

9、數(shù)。5. 測量離焰界限流速(1) 在一定燃氣流量下，點燃燃燒器。此時為擴散火焰，采用大流量計 測量流量。Hr i(2) 逐漸混入空氣，當達到離焰時，記錄燃氣與空氣的流量計讀數(shù)、溫x /度及壓力，同時觀測燃燒器頭部混合氣流溫度。(3) 分若干次減少燃氣流量，重復以上步驟，即可得到一組測量值。6. 測量回火界限流速當測試火焰?zhèn)鞑ニ俣容^慢的燃氣時，應選擇對應的燃燒器，否則回火曲線不易測出。(1) 在較小的燃氣流量下，點燃燃燒器。(2) 逐漸加大空氣流量，當發(fā)現(xiàn)回火時，記錄燃氣與空氣流量計讀數(shù)、 溫度與壓力，同時觀測燃燒器頭部混合氣流溫度。(3) 分若干次增加燃氣流量，重復以上步驟。(4) 當燃氣量增

10、加到一定程度后，增加空氣量后會發(fā)生離焰，這說明a值已接近于1。這時只要再稍減少一些燃氣，即可發(fā)生回火現(xiàn)象。整個過 程：先逐步增加燃氣，相應地增加空氣量，得到a =0- 1間的數(shù)個測量點，然后再逐步減小燃氣量，相應地減小空氣量，就可以得到a >1的數(shù)個測量點，從而得到整個曲線。7. 測量黃焰界限流速(1) 在一定燃氣流量下，點燃燃燒器。(2) 慢慢混入空氣，觀察火焰。當黃焰剛剛消失后，再減小一點空氣量, 記錄剛剛出現(xiàn)黃焰時的燃氣與空氣的流量計、溫度及壓力讀數(shù)。同時記錄 燃燒器頭部混合氣流溫度。(3) 改變燃氣流量，重量以上步驟。8 .測量CO界限流速(1) 安裝鋁鍋及煙氣采樣、測量系統(tǒng)。、

11、ax /(2) 在一定燃氣流量下，點燃燃燒器。(3) 逐漸加大空氣量直到黃焰界限時，抽取并分析煙氣成分。通常這時 的CCa =1值超過標準允許值。(4) 再加大空氣量，直到煙氣中 CC含量降低到標準值時，記錄燃氣與 空氣的流量計讀數(shù)、溫度及壓力。同時觀測燃燒器頭部混合氣流溫度。(5) 改變燃氣流量，重復以上步驟。9 .注意事項f #(1) 因燃燒器上所有火孔不允許同時離焰或回火，所以測試時，可以按 1/4數(shù)目以上的火孔發(fā)生離焰或回火時為標準。(2) CC含量允許標準也可以用 CC/CC2來確定。(3) 測試各界限速度時，要求燃燒器頭部混合氣流溫度不變。在測試回 火界限流速時，更要注意此項要求，

12、因為回火會引起混合氣流溫度升高。 當發(fā)現(xiàn)溫度升高時，應停止測試，待溫度恢復后再測試。六、實驗數(shù)據(jù)處理1.混合氣體總流量因為采用轉子流量計，所以應先記錄流量計讀數(shù)，然后根據(jù)實測的密度、溫度與壓力進行折算，分別求出燃氣流量及空氣流量，二者之和即為混合氣體的總流量。浮子流量計折算關系式Vn 二 Vs:SFT NN RTs式中：Vn 分度標定狀態(tài)下氣體的體積流量（m3 20C、1.01 x 105Pa使用狀態(tài)下氣體的體積流量（m 3/s）:n 分度標定時氣體介質的密度（20 C時空氣的密度=1.2045kg/m3）:S 被測氣體介質的密度（kg/m3）Vs分度標定狀態(tài)下氣體的絕對溫度（293 K）Ts

13、FNPs使用狀態(tài)下氣體的絕對溫度（K）分度標定狀態(tài)下氣體的絕對壓力 使用狀態(tài)下氣體的絕對壓力(Pa)I (Pa)2. 一次空氣系數(shù)求得燃氣流量與空氣流量后，可算出一次空氣系數(shù)理論空氣需要量可用如下公式估算：0。式中:VoQD 燃氣低位發(fā)熱值、，0. 2 1 v°二Q10003 °2Q1000(5)33(Nm3/Nm3)當 QD 11000kJ/Nm3時當 QD <11000kJ/Nm3時(kJ/Nm3)理論空氣需要量也可根據(jù)燃氣成分的體積百分數(shù)由下式計算理論空氣需要量:47 0.5CO0.5H21.5H2S ' (m n)CmHn-O2100 _4一次空氣系數(shù)

14、:二生（7）VgVo式中：Vk 空氣流量（Nm3/h）;3Vg 燃氣流量（Nm /h）。3. 火孔面積計算F out =0.785d2Fz= FoutX n式中：Fout單個火孔面積（mm2）; n火孔數(shù)量；Fz火孔總面積（mm2）4. 燃燒火孔出口處氣流速度及熱強度求得混合氣體總流量后，即可根據(jù)燃燒火孔的總面積算出其在燃燒火 孔出口處的流速 W0。并可根據(jù)式（1）、（2）算出熱強度Rq。附表9-1大氣式燃燒器穩(wěn)定范圍實驗記錄表姓名： 日期： 指導教師: 燃燒器型號： 燃燒火孔尺寸： 燃燒火孔深度： 燃燒火孔間距： 燃燒火孔個數(shù)： 燃燒火孔總面積：項目J結果室 內 參 數(shù)干球溫度（C ）濕球溫度（C ）相對濕度(%)大氣壓力(Pa) f燃氣 性