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柴油燒嘴：液體燃料的燃燒過程

添加時間：2017/5/23 16:57:22 瀏覽次數：1669

       柴油燒嘴燃燒理論分析表明，一個油粒燃盡所需要的時間與其直徑的平方成正比，這就是說，為了加快油的燃燒速度，首先應把油霧化成為細小顆粒，然后使油顆粒與氧接觸，在高溫下開始蒸發，熱解裂化和著火燃燒。這便是燃料油的霧化燃燒過程。

       霧化燃燒過程是一個復雜的物理-化學過程。實際上，重油在爐內的燃燒是以油霧炬的形式燃燒，因此，各個油粒在同一時間并不經受同一階段。重油由油噴口噴出后，首先開始霧化過程，這一過程是在比較短的距離內就結束了，此后油的顆粒不再因霧化作用而變小，霧化以后，油粒即被加熱，然后蒸發。伴隨著蒸發， 有些顆粒和部分油蒸氣就開始熱解和裂化。當空氣流股和油股相接觸時，就開始了混合過程。但是兩個流股的混合是逐漸進行的，流股的邊緣處先進行混合，流股*處則要經過一段較長距離，空氣才能與油霧混合。當某一處空氣和油霧中的氣體混合達到一定比例，并且溫度達到著火溫度時，即著火。由于混合過程較長，所以是邊混合邊燃燒，形成了有一定長度的火焰。沿火焰長度，平均溫度是逐漸升高的，而氧氣的平均濃度時逐漸降低的。

       由此可見，燃燒過程各個階段之間是相互聯系、相互制約的。在火焰中，各個階段之間并不存在明顯的界限。

       霧化應看作是燃燒的先決條件。只有霧化得很細，油顆粒的單位表面積才足夠大，蒸發才能加快。但只有蒸發的快還不夠，還需使蒸發的氣態產物與空氣迅速混合，才能迅速燃燒。反過來，燃燒越快，產生的熱量會將新鮮的油霧越快地加熱，使之蒸發。宏觀地說，油的霧化和油與空氣的混合是取決于流體力學的條件；燃燒室內的高溫主要取決于燃燒室內的熱量平衡條件。這些是可以采取改變操作和柴油燒嘴（重油燒嘴）結構參數的手段加以控制的。然而，有的蒸發、熱解和裂化則是在燃燒室內“自發”進行的。當燃料種類、霧化顆粒度、氣氛、溫度等條件一定時，這些過程的速度和產物邊決定了。同時，像霧化顆粒度、氣氛、溫度等條件也是被霧化和混合條件所決定的?？傊藗兛刂朴腿紵氖侄?，主要是控制霧化和混合過程，而對油的蒸發、熱解、裂化等，則是通過霧化和混合過程對它們施加影響，而不去直接控制。

       所謂有的霧化，即指把燃料油破碎為很 小的油顆粒的過程。在工業爐中，這一過程是通過燃油燒嘴的裝置來實現的。霧化之后，油顆粒大小是不均勻的，一般*小顆粒直徑只有幾微米，大的顆粒有500μm或更大。油霧中的平均直徑，各種噴嘴在不同條件下差別很大，小的在100μm以下，大的可達200~500μm。油霧的燃燒，包括油蒸汽的同相燃燒和液粒、焦粒、煙粒的異相燃燒，和氣體燃料相比，其速度要慢的多。由于油霧中顆粒直徑不不均勻的，其產生的焦粒和煙粒的直徑也是不均勻的，大的顆粒容易產生打的煙粒和焦粒。重油燒嘴重油油霧在燃燒室中的燃燒完全 程度和火焰長度，不僅和顆粒平均直徑有關，而且還決定于顆粒的*直徑和大顆粒的含量。因此，在一定的燃燒條件下，為保證燃料的完全燃燒，所允許的平均顆粒直徑和*顆粒直徑都是有限度的，特別是應當限制大顆粒的直徑及其含量，因為它們是不完全燃燒的主要原因。

       油霧與空氣的混合，基本上仍是兩個流股的混合，混合的速度決定于流體動力學因素，這與兩個氣體流股（如煤氣與空氣流股）的混合是類似的。所以可以參考氣體力學的原理，凡是有利于氣體流股混合的措施均可運用到油燒嘴上以強化油霧與空氣的混合。例如加大空氣速度；使空氣與油霧呈交角相遇；使空氣成旋轉氣流與油霧相遇；使空氣分兩次與油霧相遇等。

        此外，油霧中油顆粒流量密度分布及顆粒直徑對混合也有影響。只有霧化得很細，且油粒在斷面上分布比較均勻，才有可能與空氣很好混合。霧化與混合是互相聯系的兩個過程，特別是對于低壓油燒嘴，由于燃燒用的空氣同時又是霧化劑，所以霧化過程與混合過程是同時進行的，凡是影響霧化質量的因素同時也影響混合過程。