第六章扩散式燃烧器第一节燃烧器的分类与技术要求一、燃烧器的分类(一) 按一次空气系数分类α=。

1. 扩散式燃烧器燃气和空气不预混，一次空气系数'0α=。

2. 大气式燃烧器燃气和一部分空气预先混合，'0.2~0.8α≥。

3. 完全预混式燃烧器燃气和空气完全预混，'1(二) 按空气的供给方法分类1．引射式燃烧器空气被燃气射流吸入或者燃气被空气射流吸入。

2．鼓风式燃烧器用鼓风设备将空气送入燃烧系统。

3．自然引风式燃烧器靠炉膛中的负压将空气吸入燃烧系统。

(三) 按燃气压力分类1．低压燃烧器燃气压力在5000Pa以下。

2．高(中)压燃烧器燃气压力在5000Pa至3⨯105Pa之间。

更高压力的燃烧器目前尚未使用。

第二节自然引风式扩散燃烧器按照扩散式燃烧方法设计的燃烧器称为扩散式燃烧器。

扩散式燃烧器的一次空气系数α=，燃烧所需要的空气在燃烧过程中供给。

'0一、自然引风式扩散燃烧器的构造及工作原理Array(三) 冲焰式扩散燃烧器(四) 炉床式扩散燃烧器二、自然引风式扩散燃烧器的火孔热强度(一) 炼焦煤气四、自然引风式扩散燃烧器的计算(一)管式扩散燃烧器的计算p 6p 10lq v H(6-1)式中 p v ——火孔出口速度(Nm/s)；p q ——火孔热强度(kW/mm 2)；l H ——燃气低热值(kJ/Nm 3)p pQ F q =(6-2)式中 p F ——火孔总面积(mm 2)； Q ——燃烧器热负荷(kW)。

p2p 4F n d π=(6-3)g p 2F F ≥ (6-4)2pg g 2p 12288v T h h ρμ=⋅+∆ (6-5)式中 h ——头部所需压力(Pa)；p μ——火孔流量系数，与火孔的结构特性有关。

在管子上直接打孔时，p μ=0.65~0.70。

在管子上直接钻直径较小的孔时(p d =1~1.5mm)，当phd =0.75，p μ=0.77；当p h d =1.5，p μ=0.85(h —火孔深度)。

对于管嘴，当ph d =2~4时，p μ=0.75~0.82，对于直径小、孔深浅的火孔，p μ取较小值；p v ——火孔出口速度(Nm/s)；g ρ——燃气密度(kg/Nm 3)； g T ——火孔前燃气温度(K)；h ∆——炉膛压力(Pa)，当炉膛为负压时，h ∆取负值。

(二)炉床式扩散燃烧器的计算gg g10.0036L F v =(6-6)式中 g F ——燃气分配管截面积(mm 2)；g v ——分配管内燃气的流速(m/s)，一般取15~20m/s ； g L ——一个燃烧器的燃气耗量(Nm 3/h) 。

a v μ=(6-7)式中 a v ——空气流经火道最小截面的速度(m/s)； h ∆——炉膛负压(Pa)； a ρ——空气密度(kg/Nm 3)； a μ——流量系数，一般取a μ=0.7。

0g aout g a 13600288g V L T b d l v α=+(6-8)式中 b ——火道宽度(m)； α——过剩空气系数；g l ——燃气分配管长度(m)； a T ——空气温度(K)； out g d ——燃气分配管外径(m)。

g g a12883600l l L H l q T ⋅=(6-9)式中 l H ——燃气低热值(kJ/Nm 3)；l q ——长度热强度(kW/m)，对小型采暖锅炉， l q =230~460kW/m ， 对燃烧室高度小于3.0m 的小型工业锅炉， l q =1150~1750kW/m ， 对燃烧室高度大于3.0m 的中型工业锅炉， l q = 2300~3560kW/m ， out1.3752b d h -=(6-10)或out 0.364()h b d =-s p sin hK d α= (6-11)式中p d ——火孔直径(mm)；s K ——系数，按图3-10查得；α——燃气射流与空气流的交角；p v ——火孔出口的燃气流速(m/s)；g ρ——燃气密度(kg/m 3)。

0.75(2~5)mm s h =+(6-12)()'23g p p 0.0036m /h 4L d v π=(6-13)火孔数目n 为：g 'gL n L= (6-14)()g 1mm 2n l s +=⋅ (6-15)22pp g 2pg 1+2F v H F ξρμ⎡⎤⎛⎫⎢⎥=⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦∑ (6-16)式中 H ——燃气所需要的压力(Pa)；p μ——火孔流量系数，按式(6-5)取用；ξ∑——从燃气阀门到火孔的总阻力系数，通常取ξ∑=2.5；p F ——总的火孔截面积(mm 2)； g F ——燃气分配管截面积(mm 2)；p v ——火孔出口速度(m/s)。

第三节 鼓风式扩散燃烧器一、鼓风式燃烧器的构造和工作原理 (一)套管式燃烧器(二)旋流式燃烧器三、鼓风式燃烧器的计算(一)蜗壳式燃烧器(图6-17)的设计计算方法：p pQF q =(6-17)式中 p F ——空气通道面积(m 2)； Q ——燃烧器热负荷(kW)；p q ——喷头热强度，通常=(35~40)⨯103(kW/m 2)。

2p abD =0.35时天然气蜗壳燃烧器的火焰近似长度 表6-1蜗壳供空气时的回流区尺寸 表6-2蜗壳结构比2pab D0.6 0.45 0.35 0.2回流区直径与喷头直径比①bfpD D 0.41 0.41 0.47 0.69回流区面积与喷头面积比2bfp DD ⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭0.167 0.167 0.22 0.48① 这种燃烧器的喷头直径等于空气通道直径。

p bf2D D -∆=(6-18)式中 △——环形通道宽度(cm)；bf D ——回流区直径(cm)。

0g aa 22p bf110.36sin 288()4V L T v D D απβ=-(6-19)式中 a v ——空气螺旋运动的实际速度(m/s)，其气流轴线与燃烧器轴线的交角为90β︒-；α——过剩空气系数；0V ——理论空气需要量(Nm 3/Nm 3)； g L ——燃气耗量(Nm 3/h)；a T ——空气温度(K)；β——空气螺旋运动的平均上升角，其值与蜗壳结构有关，按表6-3确定。

空气螺旋运动的平均上升角β 表6-322a ina a a (1)22v v H ρξρ=+-(6-20)式中 a H ——燃烧器前空气所需的压力(Pa)；ξ——空气入口动压的阻力系数，对蜗壳供气，2p abD =0.35时，ξ=2.8~2.9；对切向供气，2pabD =0.35时，ξ=1.8~2.0； in v ——燃烧器入口的空气流速(m/s)。

0g ain 10.0036288V L T v ab α=(6-21)式中 a 、b ——空气入口尺寸(mm)。

2．燃气系统计算g'g 'g10.0036L F v =(6-22)式中 'g F ——燃气分配室截面积(mm 2)；'g v ——燃气分配室内燃气的流速(m/s)，一般取'g v =15~20m/s 。

1122d h d h ≈ max 0.5 1.375h h D h =+=(6-23)式中 m a xh——射流边界最大穿透深度；h ——射流穿透深度；D ——射流直径。

max 20.5h =∆，20.50.361.375h =∆=∆ (6-24)max max12220.8()0.8(1.3750.75)0.18h h D h =-=-=∆10.13h =∆(6-25)0.75sin hD β=(6-26)min 0.75sin hs β≥(6-27)max min(2)p D h Z s π-≤(6-28)2220.74d F z π= (6-29)F ggL F v ε=(6-30)式中 F ε——压缩系数(按式(4-34)计算)F gg 2220.9L v z d ε= (6-31)20.9sd K =(6-32)2gg g 2H g 112v H ρεμ= (6-33)式中 g H ——燃气所需压力(Pa)；H ε——压缩系数(按式(4-38)计算)；g μ——燃气孔口流量系数，按式(6-5)选用。

(二)套管式燃烧器(图6-11)的设计计算方法：g o v或a o v =(6-34)式中 g o v 、a o v ——燃气、空气在出口截面的流速(m/s);P ——燃烧器前燃气压力或空气压力(Pa)；0ρ——燃气或空气的密度(kg/m 3); T ——燃气或空气的温度(K);ξ——燃烧器阻力系数，对图6-11所示结构形式a ξ=1.0；g ξ=1.5。

g g g0.0036L F v =aa a0.0036L F v =式中 g F ——燃气喷口截面积(mm 2);a F ——空气套管截面积(mm 2); g L ——燃气用量 (m 3/h);a L ——空气量(m 3/h)。

g d =a d =式中 g d ——燃气喷口直径(mm);a d ——空气套管直径(mm)。

3．计算燃气和空气在出口截面上的实际流速g g0o T v v T = a ao T v v T =d=mL——燃气-空气混合物流量(m3/s);式中mv——燃气-空气混合物出口速度(m/s);md——燃烧器出口直径(mm)m。