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燃烧法降解氟利昂的火焰稳定条件及提高预混火焰稳定性的措施

   2019-09-12 和平233
核心提示:火焰稳定是有条件的,火焰传播速度和气流出口速度的大小决定了火焰是否稳定。

火焰稳定是有条件的,火焰传播速度和气流出口速度的大小决定了火焰是否稳定。如果混合气流的速度不断增大,由于气流法向分速度等于法向火焰传播速度的平衡点,更靠近管口,火焰将脱离燃烧器出口,在一定距离以外燃烧,形成推举火焰(或称“离焰”)。若气流速度再增大,火焰将被吹熄,称为脱火。如果混合气流速度不断减小,预混气体燃烧时形成的蓝色锥体会越来越低,最终由于气流速度小于火焰传播速度,火焰将缩进燃烧器,称为回火。

氟利昂的燃烧过程中,出现脱火和回火都是不允许的。回火有安全危险,而火焰推举会引起未燃气体逃逸,形成不完全燃烧,甚至导致吹熄。只有在预混合燃烧中才可能出现回火,脱火则在预混合燃烧和扩散燃烧时都可能出现。在燃烧器设计过程中要尽量避免这两种状况的产生。为了防止回火和火焰推举,层流预混火焰在工业上的使用受到限制。

 

 

对于特定组成的燃气一空气混合物来说,在燃烧时存在火焰稳定的上限,称为脱火极限,气流速度达此上限值便产生脱火现象;而气流的流速减少到一定值便产生回火现象,该极限值称为回火极限。只有当混合气流的速度在脱火极限和回火极限之问时,火焰才能稳定。混合物组成对脱火和回火极限影响很大。随着一次空气的增加,混合物燃烧的脱火极限逐渐减小。燃烧器出口直径大,气流向周围散热少,火焰传播速度越快,则脱火极限速度越快。回火极限速度随混合物组成变化的情况与火焰传播速度曲线类似,即当一次空气系数α=1时,回火极限速度达到最大值。当管子直径小到一定值时,由于壁面散热大于燃烧产生的热址,火焰将不能传播,这时的管径称为临界直径。当燃烧孔直径小于临界直径时,不会发生回火现象。

提高预混火焰的稳定性,扩大燃烧稳定范围,就要使火焰增大脱火极限流速和减小回火极限流速。如果从改变混合气体流速方面着手,可用流体动力学进行稳焰;如果从改变火焰传播速度着手,可以用热力学或化学方法进行稳焰。

为了防止脱火,常采用的方法是在燃烧器的出口处设置点火源、烟气回流根部、用钝体稳焰及用旋转射流稳焰等。为了防止回火,必须使可燃混合气体流出燃烧器的速度场均匀,以保证在最低负荷下火孔截面上各点的气流速度都不小于该点的火焰传播速度。常采用口径较小的喷管或水冷燃烧器喷头,将增大火焰的散热童,降低火焰传播速度,有利于防止回火。而陶瓷板或金属网红外辐射器,是利用其火孔直径小于临界直径来避免回火的。

 
标签: 氟利昂
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