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预混燃烧

燃料和氧气（或空气）预先混合成均匀的混合气

燃料和氧气（或空气）预先混合成均匀的混合气，此可燃混合气称为预混合气，预混合气在燃烧器内进行着火、燃烧的过程称为预混燃烧（premixed combustion）。预混燃烧一般发生在封闭体系中或混合气体向周围扩散的速度远小于燃烧速度的敞开体系中，燃烧放热造成产物体积迅速膨胀，压力升高，压强可达709.1-810.4KPa。

燃烧过程
预混可燃气体的燃烧是典型的预混燃烧。预混可燃气体由着火开始进一步发展，使化学反应加剧，并出现火焰，该火焰首先发生在局部，然后向其余未燃气体中传播，直到燃烧结束，其传播速度称为火焰传播速度，也称为预混可燃气体的燃烧速度。因此，预混可燃气体的燃烧火焰处于运动传播之中，只有满足一定条件时，火焰才处于稳定平衡状态(动态平衡)。当流动达到湍流时，燃烧火焰表现的特点与层流火焰不同，其火焰锋不再平滑有序，属于湍流预混火焰。
气体排放
预混燃烧过程中要处理的一次污染物包括氮氧化物、一氧化碳、未燃尽和部分燃烧的碳氢化合物以及碳烟。硫氧化物的排放量与燃料中的含硫量有着定量关系。由于几乎所有的预混燃烧应用的燃料都是含硫较低的，所以SO2和SO3的排放在这样的系统中经常不予考虑。天然气只含有痕量的H2S和其他化合物的硫。而汽油中也只含质量分数不到80×10-6的硫。而对于燃煤或低质油的非预混燃烧系统，SO2和SO3是主要的污染物。
方式及特点
燃烧方式有：
(1)余气系数>1，均相预混贫燃料燃烧。
(2)余气系数<1，均相预混富燃料燃烧。
燃烧特点是预混燃烧的火焰以湍流方式传播，燃烧速度取决于化学反应的速度，火焰面的温度取决于燃料空气掺混比。
优缺点
优点：通过控制掺混比，可以使得燃烧温度低于理论燃烧温度，也低于或略高于热力氮氧化物生成的起始温度，可以降低氮氧化物的生成量。
缺点：可燃气体稀薄，燃烧温度低，低负荷时容易熄火，可能造成一氧化碳排放量增大。
措施
(1)合理选择掺混比，使火焰面的温度达到1700～1800℃，即可以兼顾低氮燃烧的要求，也兼顾稳定燃烧的要求。
(2)采用燃料空气供应量恒定的扩散燃烧喷嘴作为稳定的点火源，保持一小股扩散火焰，在低负荷时采用扩散燃烧。
(3)采用可调节的空气旁路，负荷变化时，通过改变空气量实现掺混比的优化。
(4)分级方式来组织燃料燃烧，当负荷变化时，改变参与燃烧的级数来实现掺混比的优化。分级燃烧分为串联和并联两种方式。
燃烧器简介
预混燃烧器和预混系统
1、燃烧器可分为：预混烧嘴，内混烧嘴和部分预混烧嘴
2、预混系统的作用：在烧嘴和点火点之前完成一次空气和气体燃料的混合。
也就是说，空气和燃气在进入烧嘴之前已经混合成为可燃气体。
3、预混合气的流量应考虑以下因素：
a.可燃性气体与空气混合物的着火极限
b.火焰传播速度
c.混合压力
d.调节比
4、保证完全预混式燃烧的条件：
燃气和空气在着火前预先按照化学当量比混合均匀设置专门的火道，使燃烧区内保持稳定的高温在以上条件下，燃气-空气混合物到达燃烧区后能在瞬间燃烧完毕。火焰很短，甚至看不到，所以又称为无焰燃烧。
5、预混系统的优点：
形成短火焰，火焰温度高，延展性好，使用集中的预混合系统可简化燃烧系统的管路。
6、预混系统的缺点：
存在回火的可能性，调节比有限，空气/燃料比受限，难于应用在燃油烧嘴上。
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