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大气式燃烧器按照部分预混燃烧原理(0a′1)设计的燃气燃烧器称为大气式燃烧器。
一、大气式燃烧器的构造及工作原理大气式燃烧器均为引射式，主要由引射器和头部组成，如图3—6—13所示。
通常是利用燃气引射一次空气，即燃气在一定压力下以一定的流速从喷嘴流出，进入吸气收缩管，靠燃气的能量吸入一次空气，在引射器内二者混合成为预混可燃气，然后经头部流出，进行部分预混式燃烧，形成本生火焰。
大气式燃烧器的α′通常在0．45～0．75范围。
根据燃烧室工作状况不同，总的空气过剩系数。
变化在1．3～1．8范围。
根据燃气压力不同，大气式燃烧器又可分为低压与高(中)压两种。
前者多用于民用燃具，后者多用于工业装置。
当燃气压力不足时，也可利用加压空气来引射燃气。
以低压引射式为例，说明这类燃烧器的各部构造及作用：图3-6-13 大气式燃烧器示意图1-高风板；2-次空气口；3-引射器喉部；4-喷嘴；5-火孔1．引射器引射器的作用有以下三方面；第一，以高能量的气体引射低能量的气体，并使两者混合均匀；第二，在引射器末端形成所需的剩余压力，用来克服气流在燃烧器头部的阻力损失，使燃气一空气混合物在火孔出口获得必要的速度，以保证燃烧器稳定工作；第三，输送一定的燃气量，以保证燃烧器所需的热负荷。
为了完成上述作用，引射器由四部分组成，见图3—6—14。
图3-6-14 引射器示意图1-喷嘴；2-吸气收缩管；3-混合管；4-扩压管(1)喷嘴其作用是输送所要求的燃气量，并将燃气的势能转变成动能，依靠引射作用引射一定的空气量。
喷嘴的结构分固定喷嘴和可调喷嘴两种。
固定喷嘴结构简单、阻力较小，引射空气性能较好，但出口截面积不能调节，因此，只能适应一种燃气。
如果燃气性能改变，就需要更换喷嘴。
与固定喷嘴相比，可调喷嘴结构复杂，阻力较大，引射空气的性能较差，但能适应燃气的性质变化。
(2)吸气收缩管其作用是为了减少空气进入时的阻力损失。
它可以做成流线型或锥型，实验证明，两者相差无几。
燃烧理论与技术》课程教学大纲课程编号：08211011课程类别：专业基础课程授课对象：能源与动力工程、热能工程、工程热物理、建筑环境等专业开课学期：第6学期学分：3学分主讲教师：王俊琪等指定教材：同济大学、重庆建筑大学等编，《燃气燃烧与应用（第三版）》，中国建筑工业出版社，2005年教学目的：通过对该课程的学习，使学生掌握有关燃气燃烧的基本知识，学会相应的燃气燃烧的计算方法，能够利用化学反应动力学原理解释相关的燃烧现象及燃烧的速度，理解不同气流的混合原理和燃气燃烧火焰的传播机理及传播速度的测定方法，深刻认识燃气各种燃烧的方法，并能利用流体力学、化学反应动力学原理分析各种燃烧方法的机理。
在此基础上，进一步掌握各种不同种类的燃烧器原理、构造及其设计原理与方法，深入理解有关民用燃气用具、燃气工业炉窑的类型、结构，并能进行有关设计计算和热力计算。
第一章燃气的燃烧计算课时：1周，共3课时教学内容第一节燃气的热值一、燃烧及燃烧反应计量方程式燃烧的定义与条件；不同燃烧反应的计量方程式。
二、燃气热值的确定燃气低热值和高热值的定义及其计算方法；混合气体热值的计算。
第二节燃烧所需空气量一、理论空气需要量理论空气量的概念；理论空气量的精确计算方法和近似计算方法。
二、实际空气需要量实际空气量和过剩空气系数的概念；常用设备的过剩空气系数。
第三节完全燃烧产物的计算一、烟气量烟气的主要成分；按烟气组分计算的理论及实际烟气量；根据燃气的热值近似计算不同燃气的烟气量。
二、烟气的密度烟气密度的计算。
第四节运行时烟气中的CO含量和过剩空气系数一、烟气中CO含量的确定烟气中CO含量确定的方法及公式；燃气是否完全燃烧的判别式；工业中常用的RO2的计算方法。
二、过剩空气系数的确定完全燃烧和不完全燃烧时过剩空气系数的确定方法。
第五节燃气燃烧温度及焓温图一、燃烧温度的确定热量计温度和理论燃烧温度的概念及计算公式；影响理论燃烧温度的具体因素分析。
燃气燃烧器知识燃气燃烧器知识气体燃烧器气体燃烧器种类较多 , 以下按空气供给方式介绍几种工业锅炉上应用较多的燃烧器。
1. 自然供风燃烧器如图 3-45 所示 , 按炉膛形状可以选择圆形或矩形燃烧器 , 低压燃气通过管子上的火孔流出 , 及空气事先元预混合 , 是一(1)次空气系数α l=0 的扩散燃烧方式 , 因而也称为扩散文燃烧器。
这种燃烧器燃烧稳定 , 运行方便 , 而且结构简单 , 可以利用 30 0~400Pa 的低压燃气。
但炉膛过量空气系数较大, α= 、 1.2~1.6;排烟热损失 q2 和气体不完全燃烧热损失 q3 偏大 ; 火焰较长 , 要求炉膛容积大 ; 燃烧速度低 , 只用于很小容量的锅炉。
2. 引射式燃烧器它的种类繁多。
按燃烧方式分 , 它有部分空气预混合的本生燃烧方式和空气预混合的无焰燃烧方式两种。
所用的引射介质可以是空气 ,也可以是一定压力的燃气 , 前者需要鼓风装置。
(1) 大气式引射燃烧器如图 3-46 所示。
燃气以一定流速自喷嘴进入引射器 , 在引射器的缩口处将一次空气( α1=0.45~(2)0.65) 引入 , 两者经混合后流向燃烧器头部 , 由直径为 2~10mm 的火孔流出 , 以本生火焰形式燃烧。
这种燃烧器也只用于小型锅炉 , 它适用于各种低压燃气 , 而且不需要鼓风装置。
但热负荷太大 ,结构笨重。
(2) 空气引射式燃烧器如图 3-47 所示。
压头为 5000~600OPa 的空气经喷嘴通过引射器的缩口处时 , 形成负压 , 把低压的燃气从四个管孔吸人 , 两种气体在混合管中混合形成均匀的气体混合物 , 它流向火孔出口 , 并在及出口处相连接的稳焰火道中燃(4)烧。
图中所示的燃烧器是及全部燃烧空气预混合的无焰燃烧器 , 炉膛出口过量空气系数小 , 燃烧强度高 , 但需要鼓风装置 , 耗电大 , 适用于带有空气预热器的阻力较大的正压锅炉。
3. 鼓风式燃烧器鼓风式燃烧器一般由分配器、燃气分流器和火道组成。
大气式燃烧器常用的引射式预混燃烧器，又称大气式燃烧器(如下图)，是燃气具广泛采用的燃烧器，由头部和引射器组成。
其工作原理是:燃气在一定压力下以一定流速从喷嘴喷出，依靠燃气动能产生的引射作用从一次空气口吸入一次空气，在引射器内燃气与一次空气混合，经排列在头部的火孔流出而燃烧。
其一次空气系数一般在0.45～0.75之间，根据燃烧室工况的不同，过剩空气系数一般在1.3～1.8之间。
大气式燃烧器的主要优点是:①比自然引风扩散燃烧器火焰短、火力强、燃烧温度高;②可燃烧不同性质的燃气，燃烧比较完全，燃烧效率高，烟气中CO气体含量低;③可应用低压燃气，空气靠燃气引射，不需要风机;④适应性强，满足较多工艺需要。
大气式燃烧器的主要缺点是:①仅混合部分空气，火孔热强度、燃烧温度均受到限制;②负荷较大时，燃烧器的头部较大。
大气式燃烧器的部件——喷嘴喷嘴的作用是输送一定量的燃气，并将燃气的势能(压力)转换成动能(速度)，并引射一定量的空气。
喷嘴的结构形式有固定喷嘴和可调节喷嘴。
固定喷嘴形式（如下图）。
固定喷嘴其孔口大小是固定不变的，不能调节。
固定喷嘴结构简单，阻力较小，引射空气性能较好，但仅适应一种燃气。
如果燃气发生变化，需要更换喷嘴。
可调喷嘴结构（如下图）。
可调喷嘴是由固定部件和活动部件组成。
当活动部件前后移动时，借助针形阀可改变喷嘴的有效流通面积。
因此，可适应不同性质的燃气。
可调喷嘴与固定喷嘴相比，结构复杂，阻力较大，引射空气的性能差，但能适应燃气性质的变化。
喷嘴孔径与燃气具热负荷的关系随燃气种类变化。
焦炉煤气喷嘴孔径与热负荷的关系(焦炉煤气低热值17.62MJ/m³，密度为0.469kg/m³)如下图。
天然气喷嘴孔径与热负荷的关系（天然气低热值36.44MJ/m³，密度为0.744kg/m³)如下图。
液化石油气喷嘴孔径与热负荷的关系（液化石油气低热值108.36MJ/m³，密度为2.35kg/m³)如下图。
第七章 大气式燃烧器第一节 大气式燃烧器的构造及特点一、大气式燃烧器的构造及工作原理根据部分预混燃烧方法设计的燃烧器称为大气式燃烧器，其一次空气系数01α'<<。
(一)引射器g 0.0036L d μ= (7-1) 式中 g L ——圆形喷嘴的流量(3m /h )；μ——喷嘴流量系数，与喷嘴的结构形式、尺寸和燃气压力有关，用实验方法求得； d ——圆形喷嘴直径(mm)； H ——燃气压力(Pa)；s ——燃气的相对密度(空气＝1)。
(二)燃烧器头部第二节大气式燃烧器的头部计算一、火孔尺寸大气式燃烧器常用设计参数表7-1二、火孔深度六、锅支架高度七、火孔燃烧能力及火孔总面积火孔能稳定和完全燃烧的燃气量称为火孔的燃烧能力。
通常用火孔热强度p q 或燃气空气混合物离开火孔的速度p v 来表示火孔的燃烧能力。
()p6p 0101l H v q V α-='+ (7-2)式中 p q ——火孔热强度(kW/mm 2)；l H ——燃气低热值(kJ/Nm 3)；α'——一次空气系数；0V ——理论空气需要量(m 3/m 3)；p v ——火孔出口气流速度(Nm/s)。
60p p(1)10l Q V F H v α'+=(7-3)式中 p F ——火孔总面积(mm 2)；Q ——燃烧器热负荷(kW)；p v ——火孔出口气流速度(Nm/s)，按表7-1或有关设计手册查得。
p pQF q =(7-4)式中 p q ——火孔热强度(kW/mm 2)，按表7-1或有关设计手册查得。
八、燃烧器头部的静压力2p1p0mix 2v P ζρ∆= (7-5)式中 1P ∆——流动阻力损失(Pa)；p v ——火孔出口气流速度(Nm/s)；0mix ρ——在标准状态下燃气-空气混合物的密度(kg/Nm 3)；p ζ——火孔阻力系数。
2p p 2p1μζμ-=(7-6)式中p μ——火孔流量系数，按式(2-5)取用。
( 安全管理 )单位：_________________________姓名：_________________________日期：_________________________精品文档 / Word文档 / 文字可改大气式燃烧器(2021版)Safety management is an important part of production management. Safety and production are inthe implementation process大气式燃烧器(2021版)按照部分预混燃烧原理(02000Pa)及低压(<2000Pa)两种。
在设计计算中，前者需要考虑气体的可压缩性；后者则不必。
按被引射气体的吸入速度，引射器又可分为常压吸气和负压吸气两种。
如果引射器的吸气收缩管做得足够大，并逐渐过渡到圆柱形混合管，这时被引入的空气在收缩管内的流速很小，可以忽略，这样的引射器称为常压吸气引射器，也称为第二类引射器，低压大气式燃烧器的引射器多为此种；反之，如果吸气收缩管做得较小，被吸入空气流速较大，气流在管内发生强烈扰动，这时空气流速便不可忽略，这样的引射器则称为负压吸气引射器，也叫第一类引射器。
比较而言，在第一类引射器中，燃气和空气的速度差较小，能量损失也较小，引射效率较高。
高、中压大气式燃烧器的引射器多为负压吸气式引射器。
以下主要讨论常压吸气低压引射器的设计计算。
表3-6-7大气式燃烧器常用设计参数燃气种类炼焦煤气天然气液化石油气火孔尺寸/mm圆孔dp2.5～3.02.9～3.22.9～3.2方孔2.0～1.21.5～5.02.0～3.02.4～1.62.0～3.02.4～1.6火孔中心距s/mm(2～3)dp火孔深度h/mm(2～3)dp额定火孔热或度qp/MW·mm-211.6～19.85.8～8.77.0～9.3额定火孔出口流速vp/m·s-1 2.0～3.51.0～1.31.2～1.5一次空气系数α0.55～0.600.60～0.650.60～0.65喉部直径与喷嘴直径比dt/d5～69～1015～16火孔面积与喷嘴面积比Fp/Fj44～50240～320500～600图3-6-20常压吸气低压引射器的工作原理1-喷嘴；2-吸气收缩管；3-喉部；4-混合管；5-扩压管计算以动量定理、连续性方程及能量守恒定律为基础，按图3—6—20所示工作原理，可推导出它的特性方程如下：式中h——引射器出口的静压力，Pa；H——喷嘴前燃气压力，Pa；μ——喷嘴流量系数；F——无因次面积，为喉部和喷嘴出口的面积比，即，它是引射器计算的基本参数；u——质量引射系数，为燃气与引射空气的质量流量之比；uρr——容积引射系数，ρr为燃气相对密度，K——能量损失系数，可表示为：这里，ψ1是混合管末端的速度场不均匀系数，它与气流的稳定程度和流动状态有关，取决于速度场的分布状况，当混合管长度为5～6倍喉部直径时，ψ1=1．02～1．04，混合管较短，ψ1较大；ζmix是混合管摩擦阻力系数，ζmix=Lmin/dt，与混合管的气体流动状态、加工质量和长度有关，通常取ζmin=0.06～0.12；ζd为扩压管局部阻力系数，相应于扩压管进口流速；n表示扩压管的扩张度n=Fd/Ft。
