色带燃烧器:型号、设计和操作

您的燃烧系统 - 它如何工作?

所有燃料,无论是天然气,丙烷,丁烷,汽油还是油,都需要一定量的氧气(o2)燃烧。氧气可以以纯形式供应,以高成本产生极热的火焰,也可以与不可燃气体如氮气(N2)几乎没有成本,但在较低的加热潜力下。由于我们呼吸的空气由大约20%的氧气和78%的氮气组成,让我们使用空气作为我们的o2源。

燃烧的要求

接下来让我们考虑燃烧给定量的燃料需要多少空气。天然气(或甲烷)的化学式是CH4(一个碳和四个氢)不需要太过专业,让我们假设任何1000btus的燃料需要2立方英尺的氧气(或10立方英尺的空气)进行化学计量燃烧,这是一个对混合物完全燃烧的花哨术语。当我们将10份空气和1份甲烷混合,我们得到如下公式:

CH4+ 2啊2+ 8 N2----> co.2+ 2 H2o + 8 n2+热量
甲烷加氧产生二氧化碳加水加热
(请注意,氮气通过燃烧而无需变化)

这个例子假设空气和气体纯净,一切都很容易。实际上,空气有2%的其他气体(不足以担心),甲烷气体含有其他其他东西。实际上,气体供应的确切组成很少一致。大多数情况下,除甲烷外,还将有丁烷,乙烷,丙烷,二氧化碳和存在于任何给定的样品中的痕量痕迹。即便如此,除非需要处理实验室情况,否则将10立方英尺的空气与1000年的天然气的简单比例几乎总是足够的。该规则是否含有甲烷(每立方英尺大约1000 btus),丙烷(每立方英尺2500吨),或丁烷(每立方英尺3200 btus)。这意味着完全燃烧,1立方英尺的甲烷需要10立方英尺的空气;1立方英尺的丙烷需要25立方英尺的空气;和1立方英尺的丁烷需要32立方英尺的空气。

混合空气和气体

现在我们必须考虑如何混合空气和天然气。

  1. 我们可以通过孔吹原料气体,让它混合并在开放中燃烧。这是最简单的燃烧器,被称为大气燃烧器。它产生了长而懒惰的火焰。这是由于空气无法通过自然对流快速混合气体。
  2. 更好的解决方案是使用吸入器利用递送气体以诱导空气进入混合物的压力。鼓风机的BTU容量可以精确地设计,因为给定气体压力,孔口尺寸,进入条件和气体类型,有一个孔口流动公式,将计算天然气的气体速度。该信息总结在各种压力下的每一个孔的气体孔表中。带式燃烧器教程2 3 2.(续)具有气体量为我们提供BTU的容量,但并没有告诉我们将与这种气体混合多少空气。根据公约,气流的能量可以诱导约40%至60%所需的空气,因此对于1立方英尺的甲烷,我们可以获得4至6立方英尺的空气。空气的平衡位于燃烧点的大气中。如果我们考虑从孔口出来的气体的压力,并且其体积,并在大气压下加空气,我们可以看到产生的混合物压力大约为供应压力的1/7至1/5(概括忽略精细细节的结果)。当然,该结果也取决于吸入器的选择,这必须遵循与孔流程方程相同的规则。具有逐渐打开的喉部的平滑圆形的入口点将产生最高效率的流量,并允许最大的空气夹带百分比。 While an inspirator provides a better mixer than raw gas out of a hole, it is still somewhat inefficient. Due to its low cost, however, the inspirator is often the mixer of choice in terms of both initial cost and operating expense.
  3. 第三种也是使用最广泛的带状燃烧器的简单燃烧设计与喷注器的工作原理几乎相同,只是空气和气体的位置颠倒了。现在空气被加压以提供动力来吸入气体,就像吸入器流量一样,可以吸入大约4立方英尺的气体到1立方英尺的空气。这种比例的混合物非常丰富。因此,必须对气体进行限制,使其达到正确的气-气比。气体通过一个叫做零气体调压器的专业压力调节器连接,它将气体压力降低到当时的大气压力。正常燃烧需要每10立方英尺空气中含有1立方英尺甲烷,比例为1:10。由于这种混合系统可以吸收比需要更多的气体,它可以很容易地根据工艺的需要调整为浓气或稀气。调节气孔将提供这种控制。一旦空气量固定,气体根据空气流量进行调整,质量流量的物理效应就会起作用。这意味着调整风量将直接对应吸入的气体量。 If we start with 10 cubic feet of air and 1 cubic foot of gas and we turn down to 1 cubic foot of air, the gas will automatically decrease to 0.1 cubic foot. Now we can control the firing rate using simple air volume flow controls like a butterfly valve or needle valve. This system is generally the one in use in bakery operations due to its simplicity, reliability, and flexibility of heating patterns (each burner can be individually adjusted for the heat input needed at that point of the cycle).
  4. 最后一种常见的燃烧供应类型是预混或机械系统。这通常需要一个带煤气的鼓风机,在其中房间的空气被吸入,气体被强迫进入进入的空气流,以这样一种方式,旋转的鼓风机车轮的机械动作彻底混合空气和气体。这种类型的混合器通常用于大口面积的燃烧器,但几乎可以用于任何燃烧器,只要进料管足够大。换句话说,如果鼓风机有一个2英寸直径的出口,你将想连接到一个2英寸或更大的燃烧器饲料。如果燃烧器较小,那么空气/气体混合物将回流到鼓风机中,并可能产生问题。

火焰安全和排气要求

火焰安全系统的本质是要求燃料混合物被点燃时,不会导致系统的任何部分达到LEL(较低的爆炸水平)。在这一点下,气体/空气混合物将不支持燃烧(混合物太稀薄)。这是通过净化任何封闭的燃烧室来完成的,这段时间需要更换空气4次。接下来,我们使用火焰安全,在允许气体进入之前开始点火。根据美国国家消防协会(NFPA)的规定,我们有10秒的时间尝试点燃并验证燃烧器,之后系统必须关闭。此外,如果火焰信号丢失的任何原因,点火必须立即回来,如果点火在4秒内没有被证明,再次燃气关闭。

供气阀要求

美国国家防火协会要求所有的燃烧器必须设计有两个自动安全阀。这些通常与空气压力开关、低压气体压力开关、高压气体压力开关、高温限位开关、吹扫完成开关串联接线。一旦发生故障,这个阀门就会关闭整个系统。使用低于150btus的系统不需要增加阀门。在15万至40万BTUs之间,两个安全关闭阀必须有阀门位置的直观指示。此外,在40000btus以上,一个阀门还必须具有与安全系统连锁的关闭开关。工厂互助(FM)和工业风险保险公司(IRI)需要他们自己的附加设备,要么是证明阀门关闭的开关,要么是主气体阀门之间的排气阀。

火焰特征

管复写计算器

第一列的管道尺寸将允许表格如下所示的插座数。

大小 1/8 1/4 3/8 1/2 3/4 1 1-1 / 4. 1-1 / 2 2 2-1 / 2 3. 4 5 6 8
1/8 1
1/4 2.1 1
3/8 4.5 2.1 1
1/2 8 3.8 1.8 1
3/4 16 8 3.6 2 1
1 30. 14 6.6 3.7 1.8 1
1-1 / 4. 60 28 13 7 3.6 2 1
1-1 / 2 88. 41 19 11 5.3 2.9 1.5 1
2 164 77 36 20. 10 5.5 2.7 1.9 1
2-1 / 2 255 120 56 31 16 8 4.3 2.9 1.6 1
3. 439. 206. 97. 54 27 15 7 5 2.7 1.7 1
4 867 407. 191. 107. 53 21 15 10 5.3 3.4 1.4 1
5 1525. 716 335. 188 70 29 19 17 9 6 2.4 1.8 1
6 2414. 1133 531. 297 93. 51 40 28 15 9 3.8 2.8 1.6 1
8 4795 2551 1054 590 147 80 58 55 29 19 7.6 5.5 3.1 2 1

燃烧器调整

总火焰容量
在每个空气/气体混合器上都有一个空气控制阀,它可以旋转来控制火焰。全开,顺时针旋转为燃烧器提供充分的空气。同样地,逆时针旋转将提供最少的空气,因此更低的火焰大小。

空气/气体混合物
在空气蝶阀上方和混合器体侧面,有一个气体旋塞。一个盖子盖在气体比例螺钉上。通过取下盖子,然后通过旋进(CW)或旋出(CCW)的螺丝来调节气气比。当火焰停留在燃烧器表面,没有间隙和“吹出”时,就达到了正确的设置。当得到适当的混合物时,应更换盖子。由于使用了零气体调节器,现在无论空气阀的设置如何,燃烧器的混合比都将保持不变。

火花TM点火
Spark ' N SenseTM模块包含高压和火焰感应的输出连接。确保这条电线不与任何其他电缆运行,以避免噪音。点火电极必须有一个1/8 "的间隙火花穿过,通常是在燃烧器的进料端。传感器电极需要至少1/2 "的电极尖端完全浸入火焰中,而不需要足够接近地短路。

故障排除
如果燃烧器不亮,通常有太多或太少的天然气可用。首先检查是否有空气从燃烧器中出来。如果空气通过混合器进入,则需要检查气体是否被诱导。过多的气体通常会导致火焰,但火焰会很长很弱,火花监测无法感知,机组会再次关闭。如果煤气太稀薄,燃烧器就会拒绝点燃。检查煤气旋塞的气体配比螺丝(盖下)是非常重要的。通常情况下,你将螺丝从全封闭位置倒出大约4或5圈,然后从那里开始调整。如果燃烧器亮起来,然后在大约10秒后失效,这表明传感器未能读取火焰。如果稍后(几分钟后)发生故障,那么问题可能会被追溯到两种可能性。首先,电极尖端移动时,它加热(它是正常的发光红色),使它接触地面,从而关闭燃烧器。 By the time you get back to it, it may look as if nothing is wrong, so after noticing a few failures, watch that burner continuously until it goes into failure. Second, the burner may fail due to the oven having reached temperature, and thus the burners move to low fire. At this point, the flame may no longer contact the flame rod. Generally, the minimum firing rate needs to be turned up, as the extremely low mixture pressures which work with continuous ignition are now too low. If this higher minimal flow causes the temperature to override the set point, then you need to use fewer burners.

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