燃气燃烧方法——部分预混式燃烧

燃气灶的基本构造家用燃气灶的结构家用燃气灶一般由燃烧器、引射器、点火装置、供气管路四大部分组成。

具体包括：大/小火盖、锅架、进气接头、水盘、胶圈、阀体、炉头、旋钮开关、面板、喷嘴、进气管、风门、支脚、脉冲点火器、压电陶瓷点火器、电磁阀、熄火保护装置等。

燃烧器1）家用燃气灶通常采用的燃烧器方式有两种：部分预混式燃烧和完全预混式燃烧。

2）燃烧器头部燃烧器头部的作用是将燃气、空气的混合气体均匀地分配到各个火孔上，使其进行稳定的完全燃烧。

为此，要求头部各点混合气体的压力几乎相等，二次空气能均匀地供应到每个火孔上。

此外，头部容积不宜过大，否则容易产生熄火噪音。

根据大气式燃烧器的不同用途，它可以做成多火孔头部和单火孔头部两种形式。

民用燃具大多数使用多火孔头部，它的形式很多。

在设计燃烧器头部时，要充分考虑火孔的形式、大小、孔数以及排列方式等因素。

这些因素并不单纯由燃烧器决定，而是根据不同用途，受加热物的大小、形状及燃烧室的大小等因素而定。

常用的火孔有以下几种形状：①圆火孔：燃烧器头部的火孔用钻头钻孔。

这种加工形式方法简单，广泛采用。

②方火孔（炬形火孔或梯形火孔）：有纵长和横长两种排列法。

③缝隙火孔：加工火孔时，用刀具取代钻头，加工成细长的沟槽，这种火孔叫缝隙火孔。

引射器为了使燃气与一次窄气混合，需要使用引射器。

引射器包括燃气喷嘴、一次空气调节器（调风板）、收缩管、喉管和扩散管。

点火装置1）压电陶瓷点火器2）脉冲电子点火器配件台式炉框体、嵌入式底壳、嵌入式面板、汤盘、密封圈、阀体、炉头、火盖、炉架、燃气管/煤气管、旋钮、点火控制器、电池盒、微动开关、热电偶、电磁阀、点火/感焰针、炉脚、橡(硅)胶零件、表面处理、玻璃/陶瓷面板等。

（资料来源：中国联保网）。

编订：__________________单位：__________________时间：__________________燃气燃烧方法(正式)Standardize The Management Mechanism To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level.Word格式 / 完整 / 可编辑文件编号：KG-AO-6024-92 燃气燃烧方法(正式)使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对管理机制、管理原则、管理方法以及管理机构进行设置固定的规范，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。

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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。

燃气燃烧方法——部分预混式燃烧燃气燃烧时，一次空气过剩系数α′在0～1之间，预先混入了一部分燃烧所需空气，这种燃烧方法称为部分预混式燃烧或大气式燃烧。

一、部分预混层流火焰产生部分预混层流火焰的典型装置就是本生灯。

如图3—4—6，燃气从本生灯下部小口喷出，井引射入一次空气，在管内预先混合，预混后的气体自灯口喷出燃烧，产生圆锥形的火焰，周围大气亦供给部分空气，称为二次空气，通过扩散与一次空气未燃尽的燃气混合燃烧。

这样，在正常燃烧时形成两个稳定的火焰面：内火焰面，即由燃气与一次空气预混合后燃烧而产生。

为圆锥形，呈蓝绿色，强而有力，温度亦商，为部分预混火焰，也称为蓝色锥体；外火焰面，是二次空气与一次空气未燃尽的燃气进行的扩散混合燃烧，其形状也近似圆锥形，呈黄色，软弱无力，温度较低，这是扩散火焰。

蓝色的预混火焰锥体出现是有条件的。

若燃气／空气混合物的浓度大于着火浓度上限，火焰就不可能向中心传播，蓝色锥体就不会出现，而成为扩散式燃烧。

若混合物中燃气的浓度低于着火浓度下限，则该混合气根本不可能燃烧。

氢气燃烧火焰出现蓝色锥体的一次空气系数范围相当大，而甲烷和其它碳氢化合物的燃烧火焰出现蓝色锥体的一次空气系数范围则相当窄。

蓝色锥体的实际形状，如图3—5—5，可用管道中气流速度的分布和火焰传播速度的变化来解释。

层流时，沿管道截面上气体的流速按抛物线分布，喷口中心气流速度最大，至管壁处降为零。

静止的蓝色锥体焰面说明了锥面上各点的正常火焰传播速度sn(其方向指向锥体内部)与该点气流的法向分速度vn相平衡，也即对于预混火焰锥面上的每一点都存在以下关系式，通常称为米赫尔松余弦定律：sn=vn=vco sψ (5—5)式中ψ——预混气流方向与焰面上该点法线方向之间的夹角。

余弦定律表明了层流火焰传播速度与迎面来的气流速度在火焰稳定情况下的平衡关系，火焰虽有向内传播的趋势，但仍能稳定在该。

燃气燃烧方法部分预混式燃烧燃气燃烧时，一次空气过剩系数a‘在0〜1之间，预先混入了一部分燃烧所需空气，这种燃烧方法称为部分预混式燃烧或大气式燃烧。

一、部分预混层流火焰产生部分预混层流火焰的典型装置就是本生灯。

如图3—4—6，燃气从本生灯下部小口喷出，井引射入一次空气，在管内预先混合，预混后的气体自灯口喷出燃烧，产生圆锥形的火焰，周围大气亦供给部分空气，称为二次空气，通过扩散与一次空气未燃尽的燃气混合燃烧。

这样，在正常燃烧时形成两个稳定的火焰面：内火焰面，即由燃气与一次空气预混合后燃烧而产生。

为圆锥形，呈蓝绿色，强而有力，温度亦商，为部分预混火焰，也称为蓝色锥体；外火焰面，是二次空气与一次空气未燃尽的燃气进行的扩散混合燃烧，其形状也近似圆锥形，呈黄色，软弱无力，温度较低，这是扩散火焰。

蓝色的预混火焰锥体出现是有条件的。

若燃气／空气混合物的浓度大于着火浓度上限，火焰就不可能向中心传播，蓝色锥体就不会出现，而成为扩散式燃烧。

若混合物中燃气的浓度低于着火浓度下限，则该混合气根本不可能燃烧。

氢气燃烧火焰出现蓝色锥体的一次空气系数范围相当大，而甲烷和其它碳氢化合物的燃烧火焰出现蓝色锥体的一次空气系数范围则相当窄。

蓝色锥体的实际形状，如图3—5—5，可用管道中气流速度的分布和火焰传播速度的变化来解释。

层流时，沿管道截面上气体的流速按抛物线分布，喷口中心气流速度最大，至管壁处降为零。

静止的蓝色锥体焰面说明了锥面上各点的正常火焰传播速度sn（其方向指向锥体内部）与该点气流的法向分速度vn相平衡，也即对于预混火焰锥面上的每一点都存在以下关系式，通常称为米赫尔松余弦定律：sn二vn二vcos® (5 —5)式中®——预混气流方向与焰面上该点法线方向之间的夹角。

余弦定律表明了层流火焰传播速度与迎面来的气流速度在火焰稳定情况下的平衡关系，火焰虽有向内传播的趋势，但仍能稳定在该点。

另一方面，蓝色锥体焰面上各点，还有一个气流切向分速度，使该处的质点要向上移动。

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。

燃气燃烧方法部分预混式燃烧随着经济的不断发展和人口的不断增长，对于能源的需求也越来越大。

燃气，作为一种清洁、环保、高效的燃料，得到了广泛的应用。

然而，燃气的使用需要采取适当的燃烧方法，预混式燃烧是一种较为常用的燃烧方法之一。

预混式燃烧的基本原理预混式燃烧是将燃料气体和空气预先混合，然后进入燃烧器进行燃烧。

混合物的浓度可以在燃烧器喷嘴处调节，以满足不同的燃烧需求。

预混式燃烧的主要特点是燃烧充分，温度分布均匀，同时可以有效降低烟气排放，减少污染物的产生。

预混式燃烧的优点燃烧效率高预混式燃烧将燃料和空气提前混合，使燃烧充分。

因此，燃料的利用率高，燃烧效率也高，从而能够节约能源，提高经济效益。

温度分布均匀预混式燃烧器将燃料和空气预先混合，送入燃烧室后燃烧充分，温度分布均匀，能够避免产生高温区和低温区，降低空气中氧含量过高引起的高温燃烧等不利因素，保证燃烧的稳定性和可靠性。

减少污染物产生预混式燃烧能够将燃料、空气和燃烧产物充分混合，使得燃料在短时间内充分燃烧，烟气排放中CO、NOx等污染物含量大大降低，具有明显的环保效益。

预混式燃烧的缺点燃烧器成本高预混式燃烧需要配备特殊的燃烧器来完成混合和燃烧的过程，这类燃烧器的成本较高，加上燃气本身就比较昂贵，因此预混式燃烧相较于其他普通燃烧方法的投资成本会更高。

调节复杂预混式燃烧器需要预先混合燃料和空气，其中混合比例的调节是非常关键的，因此需要掌握一定的技术要求，不当的操作可能会造成燃烧不均、火焰失稳等问题。

预混式燃烧的应用领域适用于小规模的燃气设备，例如家用燃气炉灶等。

同时，预混式燃烧器也广泛应用于钢铁、冶金、化工等领域的工业炉窑和锅炉中。

在国内，预混式燃烧已经成为了一种公认的环保、高效、可靠的燃烧方式。

结语预混式燃烧作为一种优良的燃烧方式，能够减少供暖、加热等方面的能源浪费，同时也能够降低烟气排放，保护环境。

但同时，预混式燃烧器的调节和维护较为复杂，需要掌握一定的技术方法和操作要求。

预混燃烧⼀、预混燃烧的基本介绍1.贫燃预混燃烧的介绍贫燃预混燃烧是在保证燃料充分燃烧的情况下，增⼤空⽓的供给量，从⽽降低燃烧室的温度，满⾜较低的污染物排放标准（可以做到低NOx的排放）。

但是与常规的扩散燃烧技术相⽐，贫燃预混燃烧是在偏离正常化学当量⽐下进⾏的，这就会产⽣燃烧的不稳定性（主要包括回⽕以及振荡燃烧），严重阻碍了贫燃预混燃烧技术的发展。

维持贫燃预混燃烧室内的正常燃烧，其关键就在于避免⽕焰的吹熄与振荡燃烧。

⽕焰吹熄现象是因为燃烧室内当量⽐被控制在接近贫燃熄⽕极限，以便尽量降低⽕焰温度以及的排放，⽽在这种燃烧状况下，⽕焰传播速度很低，在相对⾼速的⽕焰流场中，会导致⽕焰的熄灭现象，这种现象发⽣的时间很短，被称为静态不稳定。

因此要避免⽕焰吹熄，维持预混⽕焰的稳定燃烧，关键就在于保持⽕焰燃烧速度与流场速度的平衡，可从以下两种⽅法着⼿：①提⾼燃烧速度；②降低燃⽓供给速度。

提⾼燃烧速度可使⽤端流产⽣器提⾼⽕焰瑞流强度，⽽降低燃⽓平均速度可以通过减少燃⽓供给做到，但是燃机的总效率也会下降，通常采⽤在燃烧室内安装钝体稳焰器或在燃烧室避免加⼯凹槽形成局部低速区域，使⽕焰燃烧速率与流场速率均衡，以便维持⽕焰的燃烧。

另外除上述⽅法外，旋流因为其特殊的流动特性，也常⽤于稳定湍流⽕焰。

预混燃烧的不稳定受燃料种类、进⽓温度、燃料⼀空⽓过量空⽓系数、燃烧室⼏何参数、燃烧室温度以及压⼒等众多参数的影响。

按压⼒振荡频率可将燃烧不稳定分为：低频振荡、中频振荡、⾼频振荡。

按照压⼒振荡涉及的燃烧系统部件可以将其定义为三类：燃烧系统不稳定、燃烧室腔体不稳定以及固有燃烧不稳定。

根据燃烧系统内不同扰动间的相互关系，可将燃烧不稳定分为受迫燃烧不稳定和⾃激燃烧不稳定，也可称为受迫振荡和⾃激振荡。

⼆、国内外研究现状及进展Lieuwen等⼈对预混燃烧室内的燃烧不稳定性进⾏了理论和实验研宄，将预混燃烧室分为进⼝区域、燃烧区域以及燃烧产物区域三个部分，⽤“完全撞拌反应器”模型（WSR）对当量⽐波动引起燃烧热释放波动的机理进⾏了描述和分析。