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3提高混合物的温度、压力:
极限范围扩大
11、强化燃烧的方法
⏹预热燃气和空气
⏹可以提高Sn,从而提高燃烧温度
⏹方法:
烟气余热预热空气
部分高温烟气重新引回燃气、空气入口处
⏹加强气流紊动
⏹燃烧反应速度>
>
分子间的扩散混合速度——提高混合速度——极大提高燃烧速度。
旋转气流——使气流切向进入主通道;
——在管道中设置导流叶片。
12、燃气燃烧方法分类及其定义;
一次空气:
在燃烧前,燃气中掺混的空气。
二次空气:
燃气在燃烧过程中依靠扩散作用从周围获得的空气.
燃烧时间:
O2与燃气混合时间+化学反应时间
13、扩散式燃烧中的多相燃烧产生原因。
高温、缺氧——固体碳粒
14、部分预混式燃烧:
内焰存在条件、影响层流燃烧稳定的因素及方法、影响紊流燃烧稳定的因素及方法。
条件:
浓度>
着火上限:
无内焰—扩散式燃烧
浓度<
不能燃烧
15、完全预混式燃烧的特点。
1)所需α′小——实现完全燃烧;
2)Sn大——火焰稳定性差——易回火(小火孔;
水冷却燃烧器头部—降低Sn)
3)出口气流速大大增加——易脱火(火道稳焰)
16、燃气互换性、燃具适应性定义;
互换性:
①为保证燃具的正常工作,置换前后的燃气的性质变化不能超过某一范围,以保证用户安全、经济地用气②设一燃气具以a燃气为基准进行设计和调整,由于某种原因要以s燃气置换a燃气,如果燃烧器此时不加任何调整而保证燃具正常工作,则表示s燃气可以置换a燃气,s燃气对a燃气具有“互换性”。
适应性:
指燃具对燃气性质变化的适应能力
17、燃气互换性判定方法。
华白指数法燃烧特性判定法A.G.A指数判定法德尔布判定法
18、燃气燃烧污染物种类
⏹CO2:
无毒、造成大气温室效应;
⏹SOx:
用前脱硫——很少;
⏹CO:
造成人体组织缺氧;
是燃烧的中间产物
措施:
O2充分、停留时间充分。
⏹NOx:
NO、NO2
19、NO生成类型及其生成量影响因素。
无色无味的气体,微溶于水,在空气中易氧化为N02;
更易造成人体缺氧;
致癌作用;
对细胞分裂及遗传等都有不良影响。
NOx中NO占90%~95%
20、燃烧噪声来源、噪声控制途径。
来源:
由于燃烧反应的波动引起的局部区域气体流速和压力的变化而产生的。
均匀混合的层流火焰是无声的
降低方法:
火焰容积增大—燃烧强度降低—燃烧噪声也降低;
一次空气系数减小,部分预混式燃烧强度降低,燃烧噪声也减小。
第2章燃烧器
1、燃烧器基本技术要求、分类(按与空气混合情况、按空气供给方式分)
⏹技术要求
⏹满足加热所需热量或燃烧温度——具有一定热负荷;
⏹具有一定火焰特性,火焰稳定
⏹燃烧效率高
⏹燃烧器配备必要的自动调节、自动安全装置
⏹烟气毒素少
⏹结构紧凑、安全可靠、成本
⏹分类
⏹按一次空气分:
扩散式、大气式、完全预混式
⏹按空气供给方法分:
引射式、鼓风式、自然引风式
⏹按燃气压力分:
低压、高(中)压
⏹按火焰形状分:
直焰、平焰、可调
⏹按火道烟气出口速度分:
低速(<
50m/s)、高速(200~300m/s)、
2、扩散式(自然引风式、鼓风式)、大气式、完全预混式燃烧器工作原理
自然引风式燃气在一定压力下进入管内,经火孔逸出后从周围空气中获得氧气而燃烧,形成扩散火焰
鼓风式燃气燃烧所需全部空气均由鼓风机一次供给,但燃烧前燃气与空气并不顶混
大气式燃气在一定压力下,以一定速度从喷嘴喷出,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,经头部火孔流出而燃烧
完全预混式使燃气与空气充分预先混合,再经燃烧器火孔喷出进行燃烧
3、完全预混式燃烧器防回火、防脱火措施
回火:
①圆锥形喷口——尽可能使喷口气流速度均匀,以保证在最低负荷下各点的气流速度都大于火焰传播速度。
②小火孔——增大火孔壁对火焰的散热,以降低火焰传播速度;
广泛适用于热负荷不大的民用燃具上③水冷却燃烧器头部——加强对火焰的散热,以降低火焰传播速度;
适用于热强度很大的工业燃烧器
脱火工业上——常用一个紧接着的火道来稳焰
4、引射器的结构、工作原理、作用
工作原理:
燃气在一定压力下以一定流从喷嘴1喷出,进入吸气收缩管2,燃气靠自身动量传递来吸入一次空气;
在引射器的混合管3内和一次空气的流速、成分充分混合均匀,然后,经扩压管4进一步匀速后,进入燃烧器头部,经头部火孔流出燃烧。
作用:
①以高能量的气体引射低能量的气体,并使两者混合均匀。
②在引射器末端形成所需剩余压力
——克服气流在燃烧器头部的阻力损失
——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。
③输送一定的燃气量,以保证燃烧器所需的热负荷。
5、了解扩散式、大气式、完全预混式燃烧器的特点、应用范围。
扩展式:
自然引凤式特点:
*结构简单,制造方便
*燃烧稳定、不会回火;
点火容易、调节方便
*可利用低压燃气(200~400Pa或更低),且不需鼓风,无动力消耗。
*燃烧热强度低,火焰长、需较大燃烧室。
*为使燃烧完全,必须供给较多的过剩空气(α=1.2~1.6);
燃烧温度低,排烟热损失大。
应用范围
*适于:
温度要求均匀、且不高,火焰稳定的场合。
鼓风扩散式特点
*与自然引风扩散式燃烧器比:
燃烧热强度大,火焰长短可调节。
*与热负荷相同的引射式燃烧器比:
结构紧凑,体形轻巧,占地面积小。
*燃烧室容积热强度通常比完全预混燃烧器小,火焰较长——需较大的燃烧室容积。
*要求燃气压力低,热负荷调节范围大,能适应正压炉膛,容易实现粉煤-燃气或油-燃气联合燃烧。
*可预热空气或燃气,预热温度可接近燃气着火温度——极大地提高燃烧温度。
*需鼓风——耗电。
*需配自动比例调节装置。
*适用
*各种工业炉及锅炉中
大气式
特点
*与扩散式燃烧器比:
火焰短、火力强、燃烧温度高、稳定性较差
*只预混了部分空气——火孔热强度、燃烧温度比自然引风扩散式燃烧器高,仍不能满足某些工艺的要求。
*与全预混燃烧器比:
热负荷调节范围宽、适应性强
*可燃烧各种燃气和低压燃气,燃烧较完全、效率较高。
*不需送风设备,节省动力
*调节方便:
引射式燃烧器具有自动调节特性,
*不适应正压炉膛。
*当热负荷较大时,多火孔燃烧器头部比较笨重。
*多火孔大气式燃烧器——广泛应用在家庭及公用事业中的燃气用具
*单火孔大气式燃烧器——广泛应用在中小型锅炉及某些工业炉中。
完全预混式
*火焰短、燃烧热强度大、燃烧温度高——可缩小燃烧室体积、易满足高温工艺要求
*过剩空气少——不会引起直接加热工件的过分氧化
*易燃低热值燃气
*燃烧完全,节约能源。
*可用引射器引射空气——不需鼓风、节省动力
*火焰稳定性差——调节范围较小。
*保证燃烧稳定,要求燃气热值及密度要稳定。
*为防止回火,头部结构比较复杂和笨重。
*火孔出口流量明显增大——噪声大。
*主要应用于热强度大或高温工艺的工业加热装置上。
6、自动点火装置常用种类及其工作原理、应用范围
1、电热丝点火
⏹工作原理:
利用电流将电阻丝加热至炽热状态,使通过它的可燃混合气流被点燃
⏹特点:
可实现连续点火、点火可靠。
2、小火点火
先用电火花或电热丝等方式点燃小流量的点火燃烧器,形成小火焰,再用小火焰对主气流点火。
⏹适用范围:
在功率较大的各类工业燃烧器上
3、电火花点火
利用点火装置产生的高压电在两电极间产生的电火花来点燃燃气。
⏹点火方式分类:
单脉冲和连续脉冲
7、燃气调压控制器、流量控制器、比例调节器的作用
燃气压力控制器作用避免管路燃气压力波动影响燃烧装置的运行工况——保持燃烧器入口压力稳定
流量控制器一节流孔板1后与前的压力,分别作用在薄膜的上、下两侧,靠流量改变时产生的压差变化推动阀芯。
二当燃气流量超过设定值时,孔板前后的压差增大,薄膜因上下负荷变化而向下移动,阀口燃气流通面积减小,从而使燃气流量减小至设定值
比例调节器一燃气流量控制器当阀门1关小,空气量减少,阀1后压力降低,通过冲管8经喷嘴7使薄膜上部空间受力也降低。
二调压器阀芯上升,燃气量随之减少,从而使两者按设定的比例混合
8、设置各自动安全装置的目的
预防燃气压力不足的安全装置
⏹目的:
燃气压力不足,易熄火;
燃气继续流出,会积聚形成爆炸混合物——及时关闭燃气。
预防空气不足的安全装置
当鼓风机发生故障,空气中断或空气不足时、可关断燃气。
止回阀
当空气压力>
燃气压力时,为防空气逆流进入燃气管道中形成爆炸混合物,在燃气管道上可设止回阀。
安全切断阀
在燃烧器前的燃气管路上设压力传感器,当压力太高或太低时,安全切断阀动作,切断燃气
熄火保护装置
当燃烧设备内的火焰熄灭时,能自动切断燃气,防止未燃气体继续进入燃烧设备,避免发生爆炸事故。
9、自动熄火保护装置的分类
⏹——根据检测原理不同
⏹①热电式熄火保护装置
⏹②光电式熄火保护装置
⏹③火焰离子探针熄火保护装置
第3章民用燃气用具
1、燃气灶系统组成、性能要求、型号含义
⏹燃气灶系统组成
供气系统:
供给符合要求的燃气;
燃气管道、阀体
点火系统:
点燃燃气与空气的混合物;
自动点火器
燃烧系统:
燃烧器(大气式、辐射板式)
自动控制系统:
自动控制和安全保护:
熄火保护装置(热电偶的)、定时装置、温度检测装置等
其他系统:
外壳、承液盘、锅支架、灶角等
⏹性能要求
⏹使用安全:
熄火保护装置。
⏹完全燃烧:
燃烧完全、稳定;
火孔着火均匀;
燃烧器热负荷2.9~5.23kW;
负荷波动≤±
10%额定负荷;
⏹热效率高:
≥55%
⏹环境污染少
灶具类型代号
JZ——燃气灶
JK——烤箱
JKZ——烤箱灶
JH——烘烤器
JHZ——烘烤灶
JF——饭锅
加D——燃气、电两用
燃气类型代号
T——天然气
R——人工燃气
Y——液化石油气
企业自编号
2、烤箱分类方式、性能要求
3、快速式燃气热水器定义、系统组成、分类、适用范围
定义冷水在流经热交换器的瞬间被加热至所需出水温度的水加热器
组成燃气系统:
燃气阀、主燃烧器、长明小火燃烧器
⏹水路系统:
水阀、水膜阀
⏹热交换系统:
热交换器(上部翅片管式、下部板管式)
⏹排烟系统:
排气罩、烟道
⏹安全装置:
水气联动阀、防冻装置、过热保护、过压保护(安全阀)、燃气泄露报警装置等
分类1按燃气种类分人工燃气热水器、天然气热水器、液化石油气热水器
2按控制方式分前制式、后制式
3按安装位置分室内安装式和室外安装式
4按排气方式分自然排气式、强制排气式、自然给排气式、强制给排气式
适合范围小型热水器
4、前制式、后制式燃气热水器工作原理、适用范围。
⏹前制式工作原理:
水膜阀的水腔与供水管相连。
在供热水时,水阀打开,薄膜受压向左位移,克服弹簧作用力而将燃气阀顶开,燃气进入主燃烧器燃烧;
当停供热水时,水阀关闭,水腔压力消失,在燃气阀的弹簧力作用下将燃气阀关闭。
适用范围小型快速热水器
后制式工作原理:
水膜阀内两个腔分别接到节流孔前后:
当热水阀开,冷水流过节流孔,薄膜两侧产生压差致使薄膜向左移,顶开燃气阀盘,燃气进入主燃烧器燃烧;
水流停止时节流孔前后压差消失,弹簧力作用,关闭燃气阀
适用范围:
多点供应热水
5、容积式燃气热水器定义、系统组成、分类、特点
定义:
燃气热水器是采用燃气作为能源,通过燃气燃烧产生的热量对水加热,使水温达到生活、采暖、生产工艺等要求的设备。
⏹系统组成
⏹水箱:
圆柱形(热水口在上、冷水口在下)、内设浮球式自动给水装置
⏹燃烧装置:
燃烧器(大气式)
⏹热交换器
⏹温控装置:
与燃气阀门控制装置相连
✓按结构分
⏹敞开式(K):
⏹水箱有孔与大气相通—在大气压下把筒内水加热。
⏹热交换器:
翅片管、火管或水管。
⏹热效率低、水垢易清除
⏹封闭式(B):
⏹筒体密封
⏹热损失小、清污困难
按功能分
⏹热水型
⏹采暖型
⏹两用型
⏹特点
⏹一次性供水较多,
⏹加热慢、占空间——不适合人口多的家庭使用。
⏹使用安全——多数产品采取了过压、过热、漏电保护
⏹不易结垢——除垢装置(牺牲阳极-镁棒)。
⏹价格偏高
⏹封闭式——在正常情况下,内胆采用双层玻璃化搪瓷,能防腐蚀、不结垢,寿命≥20年。
6、燃气热水器主要技术参数
⏹热负荷:
热水器加热能力;
快速式的≤70kW
⏹热效率:
有效利用热量占燃气总发热量的百分比,是燃烧过程和传热过程的综合效率。
≥80%(《家用燃气快速热水器》GB6932-2001)
⏹热水产率:
热水器工作能力。
在燃气额定压力、水压0.1MPa、水温升至25℃时,每分钟流出的热水量。
⏹CO含量:
燃烧反应的完全程度。
7、燃气热水器型号含义
代号
D——烟道式Q——强排式P——平衡式G——强制平衡式
安装位置或给排气方式
额定热负荷(kW)取整后的数字
特征序号
主参数
JS——快速热水器
D——烟道式DQ——烟道强排式
P——平衡式
GQ——平衡强排式
燃气种类
储水容积
三位数:
不足补0
单位:
L
安装位置
额定容量
RS——容积式热水器
给排气方式
N——室内
W——室外
改型序号
8、燃气采暖热水器定义、分类方式、系统组成、型号含义
⏹定义
⏹额定输入热负荷≤70kW,最大采暖工作压力≤0.3MPa,工作水温≤95℃,采用大气式或完全预混式燃烧器的采暖、热水两用或单采暖的燃具。
⏹按用途分:
单采暖(N)、两用型(L)
⏹按给排气安装方式分:
自然给排气(Z)、强制给气(G)、强制排气(P);
进、排气口位置不同又分为1~8型——都为平衡式(密闭式)
⏹按采暖系统结构分:
封闭式(B)、敞开式(K)
⏹按最大采暖工作压力分:
压力等级1(0.1MPa)、压力等级2(0.2MPa)
系统组成:
点火系统、燃气系统、燃烧系统和安全系统。
基本结构由阀体总成、燃烧器、热交换器和安全装置
9、冷凝式与普通型采暖热水炉的比较(从结构、性能比较)
普通燃气热水器的结构示意简图
GB6932-2001中规定排烟温度是110℃~260℃;
高能效热水器被控制在110℃~140℃
排烟温度一般在50℃~100℃之间,充分利用了烟气中水蒸气的汽化潜热,降低排烟热损失,提高了热效率(10~15%)
铝材
普通壁挂锅炉,使用天然气,设定每提供111kWh高热值,便有11kWh的汽化潜热没有被利用,而以烟气中水蒸气的形式排出,即低热值为100kWh。
如果显热损失为8kWh,一部分显热也是通过烟气排出,即锅炉有效热量为92kWh,则热效率为:
92/100=92%(使用热量以低热值计算)冷凝式锅炉,使用天然气,也设定提供111kWh高热值,烟气在低于露点的温度中冷却,一部分水蒸气在冷凝过程中释放汽化潜热。
烟气在热交换器中冷却的时候,烟气中的一部分显热也会被回收。
锅炉的有效热量为92kWh,回收显热7kWh,水蒸气汽化潜热9kWh,则锅炉热效率为:
(92+7+9)/100=108%(使用热量以低热值计算)
10、容积式采暖热水炉的结构【未解决】、特点
特点①定热负荷运行
②水温高于设定值——自动关机
水温低于设定值——自动开机
③对燃气压力有要求
④对供水压力有要求(敞开式)
11、看图能分清:
单采暖普通型、两用(双换热器式、复合换热器式)普通型、冷凝式采暖热水炉、容积式采暖热水炉
12、采暖热水炉主要部件的作用
燃烧器
燃气阀据热负荷调节燃气量
空气-燃气混合器——按比例、充分均匀混合
换热器
水泵
风机
膨胀水箱作用容纳系统热膨胀水补充系统水不足定压
电动三通——供暖、洗浴水转换
水流量传感器感知水流量,控制洗浴水温等
水流开关——感知水流的存在
水压开关——低水压达一定值(系统满水),系统才能启动。
给排气管——排气同时预热空气
自动排气阀——排出系统中空气、不凝气体、蒸汽
13、燃气取暖炉的定义、特点、分类、型号含义
燃具代号
JN——燃气取暖器
T——天然气R——人工燃气
前面数字——气质
企业改型序号
给排气方式代号
Z——直排式D——烟道式
DQ——强排烟道式P——平衡式
PQ——强制平衡式
额定热负荷
额定热负荷kW取整后的数
气质:
以华白数和燃烧势分——国标《城市燃气的分类》
人工燃气:
5R、6R、7R;
天然气:
4T、6T、10T、12T
液化石油气:
19Y、22Y、20Y
14、用气房间全面通风量计算公式的含义、有效通风面积的计算。
M室内二氧化碳发生量
K室内二氧化碳允许浓度k0室外空气二氧化碳浓度
⏹自然通风孔有效面积
⏹直排式:
18cm2/kW热负荷
⏹烟道式:
9cm2/kW热负荷
⏹机械通风孔有效面积
⏹门、窗有缝隙时:
9cm2/kW热负荷
⏹地下室:
18cm2/kW热负荷
15、燃具排烟口位置确定原则
合理组织燃烧室内烟气流向——应考虑利用热烟气的浮力和烟气能均匀加热被加热物质
16、烟囱的作用
及时排出室内可燃气体、燃烧产物等,提高燃具运行的安全性,同时提高燃具的热效率
17、机械排烟风机选择方法
18、半密闭式、密闭式燃具烟囱布置方式
19、家用燃具安装验收规范名称
⏹整机及附件——经过认证的产品
⏹安装施工和验收
——《家用燃气燃烧器具安装及验收规程》
CJJ12-99
——《城镇燃气室内工程施工与质量验收规范》
(CJJ94—2009)
第4章燃气锅炉
1、燃气锅炉的特点。
⏹系统结构简单、紧凑:
无须排渣设施,不需除尘器等辅机设施;
小型锅炉本体及其通风、给水、控制与辅助设备均设置在一个底盘上,大中型的也可组装出厂。
⏹热效率高、环保:
燃料清洁,且采用环保技术,燃烧效率和排烟温度等与大容量工业锅炉基本相同,排烟污染极少。
⏹必须采用自动化控制:
喷入炉内的燃气若熄灭就容易发生爆炸。
2、波形炉胆的优点。
增强烟气扰动,促进燃料在炉膛内的燃烧
增大了辐射传热面积,强化了传热效果
增加了炉胆刚度,有效减弱了炉胆热应力
3、为什么说炉膛容积取决于燃烧和传热
完全燃烧——强化燃烧,减小炉膛容积;
烟气在炉膛有足够停留时间-有一定炉膛容积
传热效果好——足够受热面、炉膛出口烟温合适(1300℃),炉膛容积热负荷高,减小炉膛容积
4、燃气锅炉燃烧器具有的主要技术性能。
⏹燃烧效率高:
在燃气额定压力、额定流量下——完全充分燃烧,达到额定热负荷;
⏹合理配风:
保证燃气完全、稳定燃烧,风阻小;
⏹火焰:
与炉膛结构相适应;
⏹热负荷调节:
满足锅炉负荷的需要;
⏹运行:
安全、可靠,噪声小。
⏹结构:
简单、紧凑、轻巧;
⏹操作:
方便,易实现燃烧的自动控制;
5、爆炸地点、原因、时间及防爆方法。
*安全、防爆装置
*爆炸地点:
炉膛或烟道内
*爆炸原因:
爆炸极限范围内的爆炸性混合气体,遇明火或炉膛高温¡
ª
¡
被引燃、发生事故。
*爆炸时间:
点火过程中、运行中熄火时
*防爆方法:
*点火前仔细吹扫炉膛、烟道;
*炉内无明火时,防止燃气进入炉膛;
*保证良好燃烧
*配置必要的自控装置:
控制、检测、保护装置。
*设置防爆门:
设在燃气易集聚的部位;
面积足够大。
6、卧式内燃火管锅炉的分类、特点、技术限制。
⏹据回燃室的结构型式分
⏹干背式锅炉:
回燃室由耐火材料围成;
火管和烟管易检查和维护;
耐火材料需常更换;
后部管板直接受高温冲刷。
⏹全湿背式锅炉:
回燃室由浸在水中的金属组成;
回燃室提高了传热效率;
结构复杂,炉胆和烟管检修困难;
适合微正压燃烧。
⏹技术限制
⏹锅壳、炉胆——圆筒形元件,有足够的强度和钢度(保证安全运行)。
⏹工作压力——一般都不超过2.0MPa;
⏹锅炉出力——单炉胆锅炉一般不超过15t/h;
双炉胆锅炉一般不超过30t/h。
⏹特点、适用场合
⏹一般为小容量、低参数锅炉,热效率低,但结构简单,水质要求低,运行维修方便
7、水管锅炉的特点及常用的三种形式。
特点:
卧式纵置布置,燃烧器一般在前部水平安装,操作检修方便,宽、高尺寸较小,长度伸缩性较大,适合于锅筒系列化生产。
⏹D型——双锅筒,右(左)侧为水冷壁,左(右)是锅筒间的对流管束。
可在需要的位置布置过热器或省煤器。
⏹A型——单锅筒,炉膛和对流管束均由上锅筒和两侧下集箱之间的管子构成。
⏹O型——双锅筒,上锅筒长,下锅筒短,前部炉膛两侧的水冷壁管在下部弯向对方并与其下集箱相连。
8、直流锅炉的定义、特点。
4.1.5直流锅炉
*定义靠给水泵压力,使给水顺序通过省煤器、蒸发受热面(水冷壁)、过热器并全部变为过热水蒸气的锅炉。
*特点
*连续受热¡
水的状态在各受热面无固定分界点,随锅炉负荷变动而变动
*没有汽包¡
加工制造方便,金属消耗量小;
水冷壁布置比较自由,不受水循环限制;
*可用于一切压力
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