燃烧器结构设计

高温低氧燃烧时,燃料分为一次、二次燃料两路供入燃烧室,一次燃料流量比二次燃料流量少得多。空气经蓄热体预热后,升温膨胀的空气流经优化设计的喷嘴,与从一次燃料通道注入的一次燃料混合,发生高温空气燃烧,形成含氧体积浓度低于21 %的助燃气流,再以较高速度喷入炉膛。喷入的气流将剧烈带引周围静止气体或低速气流,形成回流区。气流喷入炉内速度越大,回流区越大。在一定范围内,两燃料入口间距越大、回流越强。一次燃料的燃烧将消耗掉助燃空气中的部分氧气,加上炉内烟气再循环进一步降低助燃气流中的含氧体积浓度,最终使得炉内燃烧气流含氧体积浓度低于15 %,满足燃烧所需的低氧浓度要求。燃烧器结构设计的重点是使之形成分级燃烧,以及达到高温低氧燃烧,要求高速高温空气的喷入,能形成低氧的气氛,并以此来设置燃气喷口的位置。采用分级燃烧的一次燃料量与二次燃料量之比需要满足下式 :

0 ≤M1/ M2 ≤0. 45

式中: M1 、M2 分别为一次燃料与二次燃料的量(标准状态) ,m3/ s。高温低氧燃烧主要是使预热空气的温度达到800℃～1 100 ℃,流速也达到一定的要求,以便于燃烧后的烟气在燃烧室内能形成回流区。一般情况下,要形成高温低氧燃烧,燃料喷口的位置和高温空气喷口直径之比需满足下式 :

0. 2 ≤D1/ D2 ≤0. 5

式中: D1 为高温空气入口的直径,m; D2 为燃气入口点与高温空气入口圆心的距离,m。此外,加入燃烧室的高温空气和燃气的流速也要满足一定的要求,高温空气的流速为(40～120) m/ s ,燃料气体的流速为(70～230) m/ s 。

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