燃气燃烧技术与设备_Chap10
- 格式:doc
- 大小:4.78 MB
- 文档页数:25
燃气燃烧器安全技术规程第一章总则第一条为了保障燃气燃烧器(以下称'燃烧器')的安全运行,避免和减少燃气设备安全事故,减少财产损失,保护生命安全,为燃气设备的安全监督提供技术依据,制定本安全技术规定(以下称'规定')。
第二条本规定依据国务院《特种设备安全监察条例》中有关规定,参考国内外相关标准编制。
第三条适用范围(一)本规定适用于各类锅炉用燃气燃烧器,其他用途的燃气燃烧器可参照本法规实施。
(二)本法规规定了燃烧器的结构和设计、安装与系统、运行与维护、安全与控制装置、技术数据和铭牌要求等。
(三)双燃料燃烧器应符合本法规和TSG GB002-2006《燃油燃烧器安全技术规定》的要求。
第四条燃烧器电气控制系统的安全性能,应该符合GB3797-89《电控设备第二部分装有电子器件的电控设备》的规定。
第二章结构和设计要求第5条设计(一)燃气燃烧器通常由以下主要部件组成:燃气喷嘴、燃气阀系、风机、燃气流量调节阀、空气调节装置、点火装置、燃气压力检测开关、空气压力检测开关及火焰监测装置等。
(二)燃烧器的设计应确保燃烧器满足规定的输出功率和性能要求。
燃烧器的结构应该保证不会发生不稳定、变形或开裂等危及安全的问题。
(三)燃烧器各部件的结构和尺寸设计不仅必须确保燃烧器的可靠和经济运行,还要保证操作人员的安全。
(四)燃烧器上应当有火焰观测孔,为防止火焰喷出或烟气外漏,观察孔的安装应具有足够的强度并有效密封。
(五)用于燃烧器的运动部件(皮带传动、风机)必须设计防护装置。
(六)为防止异物吸入,影响设备正常安全运行,燃烧器风机入口应配备金属防护网罩。
(七)设计额定输出功率大于等于350kW的燃烧器,需配置燃气流量调节装置,使其输出功率在规定的范围内可调。
连续调节燃烧器的气流调节装置应有明确的说明。
(八)燃烧器应配备空气流量调节装置。
设置调节挡板的,空气挡板的位置应该有清晰的指示。
(九)对多级调节或连续调节的燃烧器,空调和燃气调节装置应为机械式、电动或其他方式实现联动。
第一章燃气的燃烧计算燃烧:气体燃料中的可燃成分(H2、 C m H n、CO 、 H2S 等)在一定条件下与氧发生激烈的氧化作用,并产生大量的热和光的物理化学反应过程称为燃烧。
燃烧必须具备的条件:比例混合、具备一定的能量、具备反应时间热值:1Nm3燃气完全燃烧所放出的热量称为该燃气的热值,单位是kJ/Nm3。
对于液化石油气也可用kJ/kg。
高热值是指1m3燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度,而其中的水蒸气以凝结水状态排出时所放出的热量。
低热值是指1m3燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度,但烟气中的水蒸气仍为蒸汽状态时所放出的热量。
一般焦炉煤气的低热值大约为16000—17000KJ/m3天然气的低热值是36000—46000 KJ/m3液化石油气的低热值是88000—120000KJ/m3按1KCAL=4.1868KJ 计算:焦炉煤气的低热值约为3800—4060KCal/m3天然气的低热值是8600—11000KCal/m3液化石油气的低热值是21000—286000KCal/m3热值的计算热值可以直接用热量计测定,也可以由各单一气体的热值根据混合法则按下式进行计算:理论空气需要量每立方米(或公斤)燃气按燃烧反应计量方程式完全燃烧所需的空气量,单位为m3/m3或m3/kg。
它是燃气完全燃烧所需的最小空气量。
过剩空气系数:实际供给的空气量v与理论空气需要量v0之比称为过剩空气系数。
α值的确定α值的大小取决于燃气燃烧方法及燃烧设备的运行工况。
工业设备α——1.05-1.20民用燃具α——1.30-1.80α值对热效率的影响α过大,炉膛温度降低,排烟热损失增加,热效率降低;α过小,燃料的化学热不能够充分发挥,热效率降低。
应该保证完全燃烧的条件下α接近于1.烟气量含有1m3干燃气的湿燃气完全燃烧后的产物运行时过剩空气系数的确定计算目的:在控制燃烧过程中,需要检测燃烧过程中的过剩空气系数,防止过剩空气变化而引起的燃烧效率与热效率的降低。
燃气燃烧方法
燃烧方法,是燃烧装置热工性能最直接和最重要的影响因素之一。
燃气燃烧在不同物态燃料中是一种最理想的燃烧方式,一般是将燃气通过燃烧器喷向空气中进行。
根据燃气与空气在燃烧前的混合情况,可将燃气燃烧方法分为三种:
1.扩散式燃烧法
将燃气、空气分别从相邻的喷口喷出,或者燃气直接喷人空气中,两者在接触面上边混合边燃烧,也称有焰燃烧法。
2.完全预混式燃烧法
按一定比例将燃气、空气均匀混合,再经燃烧器喷口喷出,进行燃烧。
由于预先均匀混合,可燃混合气一到达燃烧区就能在瞬间燃烧完毕,燃烧火焰很短,甚至看不见火焰,故电称为无焰燃烧法。
3.部分预混式燃烧法
在燃气中预先混入部分空气(通常,一次空气系数α′=0.45~0.75),然后经燃烧器喷入空气中燃烧,也称为半无焰燃烧法。
从本质上看燃气的燃烧过程,与其它种类燃料一样,也包括以下三个阶段:
(1)燃气与空气的混合,属物理过程,需要消耗一定的能量和时间;
(2)混合气的加热和达到着火,也屑物理过程,依靠可燃混合气本身燃烧反应产生的热量来预热;
(3)完成燃烧化学反应,属化学过程,反应速度受化学动力学因素控制。
所以,燃气燃烧过程所需的时间,包括氧化剂与燃气混合预热所需的时间τph和进行化学反应所需的时间τch,即:
τ=τPh+τch
按燃烧阶段所需时间不同,也可区别出以上不同类型的燃烧方法。
如果τph远大于τch,则τ≈τph,燃烧在扩散区进行,物理因素是影响燃烧全过程的主要因素:反之,τph远小于τch,则τ≈τch燃烧在动力区进行,化学动力学因素是影响燃烧全过程的主要因素;若τph≈τch。
燃烧在中间区进行。
第一章燃气的燃烧计算燃烧:气体燃料中的可燃成分〔H2、 C m H n、CO 、 H2S 等〕在一定条件下与氧发生剧烈的氧化作用,并产生大量的热和光的物理化学反响过程称为燃烧。
燃烧必须具备的条件:比例混合、具备一定的能量、具备反响时间热值:1Nm3燃气完全燃烧所放出的热量称为该燃气的热值,单位是kJ/Nm3。
对于液化石油气也可用kJ/kg。
高热值是指1m3燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度,而其中的水蒸气以凝结水状态排出时所放出的热量。
低热值是指1m3燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度,但烟气中的水蒸气仍为蒸汽状态时所放出的热量。
一般焦炉煤气的低热值大约为16000—17000KJ/m3天然气的低热值是36000—46000 KJ/m3液化石油气的低热值是88000—120000KJ/m3按1KCAL=4.1868KJ 计算:焦炉煤气的低热值约为3800—4060KCal/m3天然气的低热值是8600—11000KCal/m3液化石油气的低热值是21000—286000KCal/m3热值的计算热值可以直接用热量计测定,也可以由各单一气体的热值根据混合法那么按下式进展计算:理论空气需要量每立方米(或公斤)燃气按燃烧反响计量方程式完全燃烧所需的空气量,单位为m3/m3或m3/kg。
它是燃气完全燃烧所需的最小空气量。
过剩空气系数:实际供应的空气量v与理论空气需要量v0之比称为过剩空气系数。
α值确实定α值的大小取决于燃气燃烧方法及燃烧设备的运行工况。
工业设备α——1.05-1.20民用燃具α——1.30-1.80α值对热效率的影响α过大,炉膛温度降低,排烟热损失增加,热效率降低;α过小,燃料的化学热不可以充分发挥,热效率降低。
应该保证完全燃烧的条件下α接近于1.烟气量含有1m3干燃气的湿燃气完全燃烧后的产物运行时过剩空气系数确实定计算目的:在控制燃烧过程中,需要检测燃烧过程中的过剩空气系数,防止过剩空气变化而引起的燃烧效率与热效率的降低。
图11-1 家用双眼灶1—进气管;2—引射器;3—盛液盘;4—分气盘;5—大火盖; 6—中心火盖;7—锅支架;8—喷嘴;9—旋钮;10—控制器;第十一章 民用燃气用具第一节 家用燃气具一、燃气灶具燃气灶具的分类 表11-1二、燃气热水器与采暖炉热水器能效等级表11-2图11-8 配有快速生活热水系统的采暖热水两用炉1—采暖回水接口;2—生活冷水进口;3—板式换热器;4—生活热水出口;5—采暖出水接口;6—补水阀;7—水泵;8—膨胀水箱;9—内循环进水管;10—燃气进口;11—内循环出水管;12—点火针和熄火保护;13—燃烧器;14—换热水箱;第二节 商业燃气具商业燃气具系指在宾馆、食堂、餐馆等厨房中广泛使用的炊事用具,产品设计多根据用户使用要求决定,品种繁多。
一、中餐炒菜灶强制鼓风中餐灶的性能参数 表11-3二、大锅灶大锅灶的性能指标表11-4三、蒸箱图11-13 单门蒸箱1—进水管;2—进气管;3—除垢器;4—蒸汽发生室进气管;5—平衡水箱;6—浮球;7—上箱体;8—烟道;9—蒸汽发生室;10—火管;11—被加热水管;12—排管式燃烧器;13—排水管;图11-14 蒸汽发生室的结构1—进水口;2—燃烧器;3—水管;4—蒸汽发生室;5—蒸汽出口;6—烟管;7—燃烧室;第三节民用燃气用具的工艺设计一、关于工艺设计的几个问题在使用额定压力的基准气情况下,燃具在单位时间内放出的热量称为燃具的热负荷,单位用kW 表示。
()211003600K W c t t Q ητ⋅⋅-=(11-1)式中 Q ——燃具热负荷(kW);W ——被加热物质的质量(kg);c ——被加热物质的比热(kJ/kg .℃); 1t 、2t ——被加热物质的初温和终温(℃); τ——升温所需要的时间(h);η——燃具的热效率(%);K ——安全系数, 1.28~1.40K =。
()211003600K W c t t w m Q ητ⋅-+⋅⎡⎤⎣⎦=(11-2)式中 w ——固体的熔融量(kg);m ——固体的熔解热(kJ/kg);()'211003600K W c t t w r Q ητ⎡⎤⋅-+⋅⎣⎦=(11-3)式中 'w ——液体的蒸发量(kg);r ——液体的气化潜热(kJ/kg);燃具的热效率是指有效利用热占燃气总放热量的百分比,即()100 %qQη=(11-4) 式中 η——燃具的热效率(%);q ——有效利用热(kJ);Q ——燃气的总放热量(%);燃具的热效率是燃烧过程和传热过程的综合效率,它是燃具能量利用的经济性指标。
各种燃具燃烧室热强度 表11-5二、民用燃具的检验与使用燃气用具的额定燃气压力表11-6(2) 测试用燃气 在国家标准GB/T 13611-2006《城镇燃气分类与基本特性》中,给出了各种燃气的测试用气组成。
其中0为基准气,1为黄焰和不完全燃烧界限气,2为回火界限气,3为脱火界限气,详见表11-7。
GB/T 13611-2006中的测试用气 表11-70g g L L = (11-5)式中 0g L ——折算为标准状态下的基准气(设计用燃气)的流量(Nm 3/h); g L ——试验状态下的干试验气流量(m 3/h); g P ——试验时燃气流量计内的燃气压力(Pa); B ——试验时大气压力(Pa);g t ——试验时燃气流量计内的燃气温度(℃); s ——干试验气的相对密度; r s ——基准气的相对密度;()03,r g 110 kW 3.6l Q H L -=⋅⋅ (11-6)式中 Q ——15℃、101325Pa 、干燥状态下的折算热负荷(kW); ,r l H ——基准气的低热值(kJ/Nm 3);100%⨯折算试验热负荷-标准额定热负荷热负荷偏差=标准额定热负荷(11-7)''"21'220.9100%120.9O CO CO CO O α=⎛⎫- ⎪⎝⎭=⨯- (11-8) 式中 1CO α=——折算为过剩空气系数为1时,烟气中的CO 含量(%);'CO ——烟气样中的CO 含量(%); '2O ——烟气样中的O 2含量(%);"CO ——检验室内空气中的CO 含量(%);()()()212100%NmmCO CO CO CO α==⨯ (11-9)式中 ()2N CO ——理论干烟气样中的CO 2含量(%);()2m CO ——烟气样中的CO 2含量(%); ()m CO ——烟气样中的CO 含量(%);燃具表面温度规定值 表11-8四、民用燃具的自动与安全控制装置在燃烧过程中,火焰内部会产生大量的正、负离子。
当有外加电场施加于火焰时,这些正、负离子便会在电场的作用下定向移动,因此产生电流,称之为“火焰离子电流”所谓比例阀是指燃气流量与输入执行机构的电流或电压大小成正比。
第四节 民用燃具的通风排气一、用气房间的卫生要求 二、用气房间的通风MV K K =- (11-10)式中 V ——房间换气量(m 3/h);M ——室内CO 2发生量(m 3/h);包括燃具发生量和人体产生的量,见表11-9; K ——CO 2允许浓度(%),取0.1%;0K ——室外空气中CO 2浓度,一般取0.03%~0.04%。
人体产生的CO量 表11-9N v=(11-11)式中 N ——房间换气次数(次/h); V ——房间换气量(m 3/h); v ——房间容积(m 3);三、烟囱(排气筒)的设计燃烧所产生的烟气必须排出室外,排烟方式有自然排烟和机械排烟两种。
烟囱的形式根据燃具的结构不同又大致分为半密闭型燃具烟囱和密闭型燃具烟囱。
半密闭型燃具指空气进口设在室内,排烟口引向室外。
a f 110.0345273273P H B t t ⎛⎫∆=- ⎪++⎝⎭ (11-12)式中 P ∆——烟囱的抽力(Pa);a t 、f t ——分别为外部空气温度和计算管段中的烟气平均温度(℃); B ——大气压力(Pa);H ——产生抽力的烟囱高度(m);()'f f f a 2KF tQ KF t t ∆=--(11-13) f 0,f 10003600Q c L t=∆ (11-14) 式中 t ∆——烟道(囱)中烟气的温度降(℃);K ——烟道(囱)的平均传热系数(W/m 2.K); f F ——烟道(囱)内表面积(m 2);'f t ——进入烟道(囱)处的烟气温度(℃);a t ——烟道(囱)周围空气温度(℃);Q ——温降为t ∆时烟气放出的热量(W); f c ——烟气的平均容积比热(kJ/Nm 3.K);0,f L ——标准状态下通过烟道(囱)的烟气量(Nm 3/h);2f f 10,f2732288v t l P d λρ+∆= (11-15) 式中 λ——摩擦阻力系数,对砖烟道为0.04,金属烟道为0.02,旧的金属烟道为0.04;l ——计算管段的长度(m); d ——计算管道的直径(m);f v ——标准状态下的烟气流速(Nm/s); 0,f ρ——标准状态下的烟气密度(kg/Nm 3); f t ——计算管段中烟气的平均温度(℃);2f f20,f 2732288v t P ζρ+∆=∑ (11-16)式中ζ∑——包括保证一定出口速度压力损失在内的局部阻力系数之和;v P P P ∆=∆-∆∑ (11-17)式中 v P ∆——燃具烟气出口处的真空度(Pa); P ∆——烟囱抽力(Pa);P ∆∑——烟道、烟囱的抽力(Pa);'v 0.50.40.1100060.945n l H A Q ++=⨯(11-18)式中 H ——排气筒的高度(m);n ——排气筒上的弯头数目(个);'l ——从防倒风罩开口下端到排气筒风帽高度1/2处的排气筒总长度(m);'l H l =+ l ——已知排气筒的水平部分长度(m); v A ——排气筒的有效截面积(cm 2);Q——燃具的热负荷(W);v 3.88L Q(11-19)式中vL——排烟筒的设计流量(m3/h);Q——燃具的热负荷(kW);第五节燃气空调一、概述燃气空调系指以燃气为驱动能源的空调冷(热)源设备及其组成的空调系统。
各种制冷机运行一小时的污染物排放量表11-10某建筑的设计日逐时空调负荷表11-11两种机组的制冷性能对比表11-12两种机组的逐时用能情况表11-13三、燃气发动机驱动热泵(GHP)一些GHP产品的性能表11-14注:1. 制冷能力指室内干球27℃,湿球19℃,室外35℃;2. 制热能力指室内干球20℃,室外干球7℃,湿球6℃;燃气热泵GHP与电动热泵的性能参数表11-15我国几个城市的能源价格表11-17室外空气高温再生空气排风支撑结构细部1234图11-46 除湿转轮的结构与工作原理1—外壳;2—转芯;3—驱动马达与皮带;4—加热器;1. 电价数据来自于各省市物价局的相关电价政策文件;2. 截至2010年7月。
如有变化,仅做参考四、去湿供冷与复合空调系统。