在化工生產中，很多工藝加熱爐以氣體燃料燃燒作為熱源，可燃氣體燃燒需要很多空氣，如：人工煤氣需1.2~4.0(m3/m3)，天然氣和液化石油氣則需10~25(m3/m3)?？梢娪谷細獬浞秩紵氂写罅靠諝馀c之混合方可。因此，燃氣與空氣的混合方式，對燃燒情況有很大影響，也關系到燃燒系統能否正常安全運行。燃燒系統運行時，如果產生回火現象將燒壞燃燒器或發生安全事故。

 

　　1 燃氣的燃燒方法及特點

 

　　根據燃氣與空氣混合情況不同將燃燒分為三種方式，即擴散式燃燒、預混部分空氣燃燒(大氣式燃燒)和無焰燃燒。燃燒過程處于哪一類是根據一次空氣系數α1(一次空氣量與燃燒理論空氣量之比)來判斷的。

 

　　1.1 擴散式燃燒

 

　　燃氣未預先和空氣混合而進行的燃燒稱為擴散式燃燒，其α1=0。擴散式燃燒的燃燒速度與燃燒完全程度主要取決于燃氣與空氣分子間的擴散速度和完全程度。

 

　　擴散式燃燒的特點：

 

　　(1)燃燒穩定、在燃氣系統不產生負壓、空氣不被吸入的情況下，不會回火，燃燒器工作穩定。

 

　　(2)過?？諝舛啵紵俣嚷鹧鏈囟鹊汀θ紵細浠衔锖枯^高的可燃氣體時，在高溫下由于火焰面內氧氣供應不足，碳氫化合物分解出碳粒、氫和重碳氫化合物。碳粒和重碳氫化合物很難燃燒，結果造成化學不完全燃燒。一般說來，對天然氣不宜采用擴散燃燒法。

 

　　(3)燃燒強度低，在工業爐上為提高燃燒強度多采用機械鼓風方式的燃燒器。

 

　　1.2 預混部分空氣燃燒

 

　　其0<α1<1。在這種情況下，由于可燃混合物中空氣量較小，因此，部分燃燒按純動力學方法燃燒，其余燃氣則按擴散燃燒方法進行燃燒。

 

　　預混部分空氣燃燒的特點：

 

　　(1)在絕大多數情況下能保證燃燒設備以任何比例的燃氣與空氣進行工作。因此，設備熱負荷的調節范圍大。

 

　　(2)由于先吸入部分空氣，所以克服了擴散燃燒的一些缺點，提高了燃燒速度，降低了不完全燃燒程度。

 

　　(3)當一次空氣系數α1合適時，此種燃燒方法有一定的穩定范圍。

 

　　(4)一次空氣系數α1越大，燃燒穩定范圍就越小，因此，一次空氣系數α1不可選取過大。

 

　　1.3 無焰燃燒

 

　　燃氣與空氣預先按化學計量比混和，即?1=1(工業裝置上無焰燃燒?1=1.05~1.10)，此可燃混合物在高溫的穩燃裝置(火道、燃燒室)配合下，瞬時完成燃燒過程，這種燃燒方法稱為無焰燃燒)。

 

　　無焰燃燒的特點：

 

　　(1)熱強度大，約為每立方米燃燒室容積可達11.63×104kW~11.63×105kW。

 

　　(2)燃燒溫度高，其接近于理論燃燒溫度，熱能利用得好。

 

　　(3)燃燒完全，幾乎不存在化學不完全燃燒。

 

　　(4)燃燒穩定性差，容易回火。

 

　　2 回火危害及原因

 

　　2.1 回火危害

 

　　對于大氣式燃燒器和無焰燃燒器，燃氣一空氣的混合物從火嘴噴出并被點燃后，不一定形成穩定的火焰，當混合氣體流速小于火焰傳播速度時，火焰可能逆流傳播進火孔，使燃燒在噴嘴內進行，這種火焰在火孔內部燃燒的現象稱為回火。

 

　　回火(對大氣式和無焰式燃燒器而言)是當燃氣一空氣混合物的速度在燃燒焰面的法線方向上的分量小于該混合的的火焰傳播速度而破壞了焰面穩定性所造成的。

 

　　回火是不允許的，它破壞了一次空氣的吸入(當燃氣引射空氣時則造成空氣不足;當空氣引射燃氣時則造成空氣量過大)，造成不完全燃燒，影響燃燒器的穩定工作，同時還引起爆鳴聲和噪音。假若在燃燒器混合管內燃燒，有可能把鋼制混合裝置燒得變形、鑄鐵混合裝置燒出裂縫。當幾個燃燒器共用一個混合器，而且燃氣一空氣混合物的輸送管道容積又很大時，若回火就有可能發生爆炸事故。

 

　　2.2 回火的原因

 

　　(1)一次空氣系數大小影響，一般穩定燃燒時，大氣式燃燒器α1=0.4~0.8，無焰燃燒器α1約為1.05。燃氣的性質、燃燒形式和燃燒器結構不同，α1也不同。因為火焰傳播速度與可燃混合氣體中的可燃氣體含量有關，而火焰傳播速度是影響回火的一個主要因素，理論上一次空氣系數為1時，火焰傳播速度最大。

 

　　(2)燃氣一空氣混合物通過火孔的速度大小的影響，如由于燃燒器在低負荷下運行，燃燒系統壓力下降，或燃燒器火孔堵塞等原因使可燃混合氣體出火孔速度小于火焰傳播速度，產生回火。

 

　　(3)氣流在混合管內流動發生振動，而在燃燒室內燃燒也發生振動，當混合氣體在混合管內的脈沖頻率與其燃燒室的脈沖頻率相等時，將會產生共振。共振一方面產生噪音，另一方面則加劇燃燒道的脈沖，也可能引起回火。

 

　　(4)燃燒器結構設計不合理或混合管內結垢、結冰等原因，而使速度場不均勻或各火孔流速差別很大，這時，即使預混可燃氣體出火孔的平均流速比火焰傳播速度大很多，但在局部地方或一部分火孔處流速仍可能低于火焰傳播速度而引起回火。

 

　　(5)燃燒器頭部加熱情況的影響，如燃燒器頭部冷卻不好，燃氣一空氣混合物溫度升高，火焰傳播速度加快引起回火。

 

　　防止回火的方法是以降低火焰傳播速度，提高燃氣一空氣混合物的出火孔流速，保證速度場均勻等為前提而制定的。在安裝及生產中采取的防回火措施主有以下幾個方面：

 

　　1 根據燃氣的性質合理選取燃燒方法，火焰傳播速度快的燃氣(氫含量高的燃氣)不宜采用大氣式燃燒和無焰燃燒，而采用擴散式燃燒方式，選用外混式燃氣燒嘴。各種燃氣火焰傳播速度見表1：

 

　　2 使用較臟的燃氣時，應設置凈化裝置(如過濾器等)，當凈化裝置仍不能防止燃氣噴頭和混合管結垢時，應對燃燒裝置進行除垢處理，或采用便于清除污垢的結構，并規定定期清洗的操作制度。

 

　　3 使用含水的燃氣時，應該有水分離器，以免燃氣噴頭和混合管在天寒時結冰。

 

　　4 爐子在低負荷下操作時，應熄掉部分燃燒器燒嘴，以保證運行的燃燒器負荷不低于允許的最小負荷。

 

　　5 工藝上應根據燃氣性質和燃燒器形式規定最低壓力值，當燃氣壓力下降至低限時，應停止運行，以保證燃氣一空氣混合氣體出噴嘴速度不小于火焰傳播速度。

 

　　6 根據燃氣的性質，燃燒器結構和工藝情況，如果因燃燒器頭部溫度過高而發生回火，可冷卻燃燒器頭部，減小火焰傳播速度。

 

　　6 根據燃氣的性質，燃燒器結構和工藝情況，如果因燃燒器頭部溫度過高而發生回火，可冷卻燃燒器頭部，減小火焰傳播速度。

 

　　在實際生產當中，很多燃氣的供應系統為低壓燃氣系統，壓力一般在4000~10000Pa，這種低壓燃氣系統在壓力波動時，很容易發生回火。為了使燃燒器安全穩定運行，在燃氣進入燃燒器之前設置一燃氣水封槽，可有效防止回火現象。低壓燃氣水封槽工作原理如圖1，水封槽由燃氣進口管、燃氣出口管、內筒和外筒等組成，正常工作時，外筒水位保持在水滿流口位置，內筒水位保持在燃氣入口管以下，達到正常工作。如果突然停燃氣或燃氣壓力低于工藝要求的下限值時，外筒的水進入內筒，將燃氣入口管封住，防止燃燒器回火或空氣進入燃氣管道。

 

　　為了避免在突然停止供燃氣情況下水進入燃氣管道，根據不同情況，水封槽安裝時，燃氣總管與水封槽頂應有足夠高度。為了使燃氣經過水封槽阻力盡量小，燃氣出口管徑應大于或等于入口管徑。正常運行時，水封槽進水管應少量連續供水，使水滿流口始終處于滿流狀態。

 

　　這種水封槽除以上作用外，還對燃氣含的雜質、油污等起到凈化作用，能分離燃氣中所含的水分，保證燃氣一空氣混合氣體速度場均勻，防止回火。

 

　　回火是由于混合氣體從燃燒器頭部進入火道的速度小于火焰傳播速度造成的，在燃燒系統運行時能較好地控制這兩個速度，就能有效防止回火。

 

　　混合氣本從燃燒器頭部進入火道的速度主要受燃氣系統壓力、一次空氣系數等影響。

 

　　火焰傳播速度受以下幾個方面因素影響：

 

　　(1)火焰傳播速度與燃氣物理化學性質有關;

 

　　(2)火焰傳播速度與混合可燃氣體組成有關(燃氣與空氣的比例);

 

　　(3)火焰傳播速度與與燃氣火道孔徑有關;

 

　　(4)火焰傳播速度與可燃混合氣體預熱溫度有關;

 

　　5)火焰傳播速度與燃氣中惰性氣體(氮氣、二氧化碳)、含量有關;

 

　　(6)火焰傳播速度與燃氣含塵量有關。

 

　　發生回火時，綜合分析各種現象，采取正確的處理方法，就能有效地防止回火，保證燃燒系統正常運行。

 

　　加熱爐為什么會回火，如何預防?

 

　　煤氣管道為什么會發生回火呢?我們知道，煤氣的燃燒需要有氧氣的支持，也需要有火源。那么在密閉的管道中發生回火，說明煤氣中含有大量氧氣，并被點燃。排除了煤氣氣源中混有大量氧氣的可能.則管道中的氧氣一定來自燒嘴。而爐膛內的氣氛是微正壓，其壓力遠低于煤氣壓力，正常情況下氧氣不可能從燒嘴進入煤氣管道.只有在管道中煤氣壓力突然降低，使管道中產生一定的負壓，這時燒嘴處的火焰將隨著空氣一起進人煤氣管道，從而產生了回火現象。根據這一煤氣回火燃燒的機理，可以確認煤氣管道回火的主要原因是管道內壓力的大幅變化。而引起管道壓力劇烈波動的原因是：(1)管網氣源壓力的大幅波動;(2)煤氣調節閥或DN900煤氣切斷閥快速關閉，造成局部負壓。

 

　　因此，為了防止回火，我們在操作中，應密切灃意煤氣壓力的變化，當壓力過小時，應減少煤氣用量，即關小調節閥，維持管內必須的正壓。另一方面，在操作調節閥或切斷閥時，應避免動作太快?？傊?，保持煤氣管道內大于1000Pa的IF壓，是防止回火的重要條件。

 

　　燒嘴，當然要選擇精燃機電!