金屬燃燒金屬纖維燃燒

金屬燃燒應(yīng)用簡介

鍋爐金屬纖維燃燒器是一種全預(yù)混微焰式燃燒器，以特種金屬纖維作為燃燒表面，燃燒強度可以達到2500kw/m²。這種燃燒技術(shù)是近幾年才逐漸推廣應(yīng)用的新型燃燒技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于不同的領(lǐng)域。根據(jù)輸出功率的大小不同，火焰有兩個基本模式，在低功率輸出時，燃燒器為紅外輻射模式，在高功率輸出時燃燒器是藍火焰模式，調(diào)節(jié)功率輸出時，火焰就在這兩種模式之間變化。

燃燒器由于是微焰形式燃燒，所以火焰很小，發(fā)熱均勻，基本杜絕燃燒室的極端高溫，因此，氮氧化物的排放非常低，是最環(huán)保的燃燒方式。燃燒器對燃料和空氣進行全預(yù)混方式，并進行了精密的調(diào)節(jié)和控制，保證了燃氣和空氣的完全混合，使燃燒更充分，在目前的燃燒技術(shù)中“一枝獨秀”。燃燒器采用鐵-鉻-鋁纖維作為燃燒表面基材，其使用的最高溫度可達1300℃，由于其1000℃以上仍具有優(yōu)良的抗氧化性能和熱強度，所以金屬纖維燃燒器除具有燃燒效率高外，還具有耐熱沖擊、低壓降、安全無回火、反應(yīng)迅速、熱慣性小、冷卻快、經(jīng)久耐用、有害氣體釋放少等優(yōu)勢。與傳統(tǒng)的大氣燃燒式燃燒器比較，具有：燃燒均勻、熱效率高、有害氣體釋放少、可減小鍋爐體積等特點。

1.熱強度高、調(diào)節(jié)范圍大

國外在20世紀80年代開始研究金屬纖維燃燒器，根據(jù)Acotech公司的資料，過?？諝庀禂?shù)在1.1—1.3時，在不同的表面熱強度下燃燒工況不同：當表面熱強度為0.1—0.8W/mm2呈表面燃燒形式，表面燒紅至800—1000℃,發(fā)紅外線射線；當表面熱強度達0.9 W/mm2時出現(xiàn)藍色火焰浮在表面，當表面熱強度到達5W/mm2時，也不會脫火。金屬纖維燃燒器還可以做成向下輻射的形式。

2.燃燒產(chǎn)物中CO與NOX含量很低，在高熱強度下(900千瓦/平方米)，CO含量低于40ppm, NOX含量低于120ppm。

3.金屬纖維載體比多孔陶瓷板牢固，不怕冷水擊，有一定機械強度，并可加工成任何形狀。

4.熱惰性小，能很快加熱，很快冷卻。

5.噪聲低。

6.在全一次空氣予混的條件下(過?？諝庀禂?shù)為1.1—1.3)，不需要冷卻頭部的裝置。應(yīng)用：熱水鍋爐，烘干設(shè)備，工業(yè)爐窯，工程加熱設(shè)備。

金屬燃燒燃燒器特點

金屬纖維表面燃燒不僅具有紅外燃燒的特點，而且低污染排放的特點引起了人們的廣泛注意。金屬纖維燃燒器的頭部是由極細金屬纖維制成的。金屬纖維既可以燒結(jié)在一起，形成剛性而多孔的板材，也可以通過紡織過程制成柔軟的織物。兩種結(jié)構(gòu)都提供了透氣性很強的均勻介質(zhì)。既可以在熱輻射模式下又可以在藍焰模式下燃燒，而且能在兩種模式下實現(xiàn)燃燒平移轉(zhuǎn)換。

金屬纖維燃燒器具有良好的抗腐蝕性和抗氧化性。這給予了燃燒器超常的使用壽命。當燃燒器在封閉的環(huán)境中，表面溫度和輻射效率將會提高。金屬纖維燃燒器長壽命工作的最高溫度為1100℃。

金屬纖維燃燒器具有抗熱沖擊性能，由于采用了100%的金屬，金屬纖維燃燒器甚至可以經(jīng)受極限狀態(tài)的熱沖擊。水潑在燃燒器的表面上將會被蒸發(fā)，而不會在燃燒器表面留下任何損壞的痕跡。此外，金屬纖維燃燒器還具有良好的抗機械沖擊性能、逆火安全性能和快速冷卻性能。

金屬纖維燃燒器的柔性，使燃燒器的頭部可以做成任何形狀。如扁平形、圓筒形、圓錐形、凹形、球形等。

金屬纖維燃燒器紅外輻射的特性和低污染排放的特點，使其應(yīng)用于很多行業(yè)，包括家用烤箱、工業(yè)爐、食品行業(yè)、紡織業(yè)、汽車業(yè)、玻璃制造業(yè)、鋼鐵鑄造業(yè)等。

金屬燃燒工作原理

金屬纖維燃燒器屬于預(yù)混氣體表面燃燒。預(yù)先混合均勻的燃氣空氣混合物流向燃燒器頭部，在透氣性均勻的金屬纖維織物表面層進行燃燒。燃燒以兩種方式進行，既紅外熱輻射方式和藍焰方式。紅外熱輻射方式是可燃混合物在織物內(nèi)部進行燃燒，金屬纖維織物被加熱至白熾狀態(tài)，一部分熱量以輻射方式釋放。藍焰方式是可燃混合物在織物上方燃燒，火焰承藍色浮在表面上，熱量以對流方式釋放。

由于金屬纖維織物的均勻透氣性和燃氣與空氣的均勻預(yù)混，燃燒十分穩(wěn)定和溫度分布均勻，沒有局部高溫存在，因此抑制了NOx的生成。預(yù)混又有足夠的空氣供給，故CO的排放也低。

火焰切割過程包括預(yù)熱、燃燒、吹渣三個階段，但并不是所有金屬都能滿足這個過程的要求，只有符合下列條件的金屬才能進行氧氣切割：金屬在氧氣中的燃燒點應(yīng)低于其熔點；金屬燃燒生成氧化物的熔點應(yīng)低于金屬熔點，且流動性要好；金屬在切割氧流中的燃燒應(yīng)是放熱反應(yīng)，且金屬本身的導(dǎo)熱性要低。

符合上述氣割條件的金屬有純鐵、低碳鋼、中碳鋼、低合金鋼以及鈦。其它常用的金屬材料如鑄鐵、不銹鋼、鋁和銅等由于不滿足上述條件，所以不能應(yīng)用氧氣切割，這些材料目前常用的切割方法是等離子弧切割。

預(yù)防鎂合金在壓鑄過程中的燃燒和氧化的方法有：熔化金屬和空氣中的氧/氮的反應(yīng)減少到最低程度；在低于初始熔點的溫度下，可以使大塊的金屬不燃燒；有液體金屬出現(xiàn)時，不使用熔化保護可能會發(fā)生劇烈的氧化/燃燒；隨著溫度的增加，液體金屬的汽化增加了火災(zāi)發(fā)生的可能性；低熔點下使用干燥而干凈的鹽熔液；含有少量SF6和SO2保護氣體；采用IMA（國際鎂合金協(xié)會）建議使用的熔化保護，對于標準的壓鑄操作，最常見的做法是干燥空氣中混合0.2%的SF6；為避免吸收水分，不要使用過長的保護氣體輸送管；在輸入鑄錠和其它操作時，盡量減少爐蓋窗口的打開時間；盡量避免各種泄漏；確保保護氣體直接通至熔化金屬表面；在提供良好保護的前提下，把流量調(diào)節(jié)到最少；確保保護氣體的供應(yīng)不能中斷；用熔渣工具經(jīng)常清理熔化金屬表面積聚的反應(yīng)物。

在某些物理狀況下，幾乎所有堿金屬會導(dǎo)致燃燒，其中有很多種會造成較特殊的危害。由于輕易造成燃燒，一些金屬稱為“易燃金屬”，有起火特性。

金屬燃燒分類

易燃金屬要根據(jù)分子量、溫度、穩(wěn)定性及種類來作精確區(qū)分并不輕易，為簡化火災(zāi)安全介紹，使用下列方法來區(qū)分易燃金屬。(1)自燃金屬：包括一些堿性物質(zhì)，如鎂、鈦、鋅、銫、銣、及鈉鉀合金。(2) 放射性物質(zhì)：如鈽、釷及鈾等。(3) 非自燃金屬：包含貿(mào)易用結(jié)構(gòu)物，如鎂、鈦、鋅、鉿等。一些大塊物質(zhì)，如塊狀物及壓成塊狀型式的金屬，在水中并非自燃，但磨成粉狀則會自燃。以機械處理磨成粉狀比儲存在桶中要更易燃燒。由于表面積增加，粉狀比塊狀更易反應(yīng)，且金屬箔比薄頁紙更易燃燒?；覊m及粉狀物為高反應(yīng)形式，甚至有一些為自發(fā)性反應(yīng)。

金屬燃燒危害因素

易燃金屬燃燒、爆炸的直接相關(guān)因素：

主要因素為燃燒速率，剛開始時反應(yīng)較慢，然后迅速反應(yīng)至爆發(fā)，由點而線而面至整體迅速反應(yīng)。

次要因素為潛伏危害，如溫度、濕度、純度、表面氧化度、壓力等等。這些因素將可能是導(dǎo)致反應(yīng)的重要因素。直接影響其燃燒，同時其潛伏熱量可能提升至燃燒溫度。

燃點及能量為兩大重要因素，但是像電火花、露天火苗、靜電、機械運轉(zhuǎn)的摩擦生熱都有可能造成燃燒。

金屬燃燒災(zāi)難防止對策

減低起火、爆炸的可能性：

1．使用較小量的自燃物或不易燃合金。

2．當操作時，降低運作所產(chǎn)生的熱能。

3．當研磨、切片時，碎屑應(yīng)盡快清理干凈，以免發(fā)生反應(yīng)造成危害。

4．降低導(dǎo)致燃燒的因素，特別是接近現(xiàn)場時。

5．操作當中附加惰性氣體，如氦、氬等。

6．避免污染到金屬有機物及易（可）燃潤滑油。

7．盡量防止金屬粉曝露在空氣中。若可行，則使用密閉設(shè)備及集塵裝置。

8．提供減壓設(shè)備，當過壓時可避免危害。2100433B

金屬纖維表面燃燒不僅具有紅外燃燒的特點，而且低污染排放的特點引起了人們的廣泛注意。金屬纖維燃燒器的頭部是由極細金屬纖維制成的。金屬纖維既可以燒結(jié)在一起，形成剛性而多孔的板材，也可以通過紡織過程制成柔軟的織物。兩種結(jié)構(gòu)都提供了透氣性很強的均勻介質(zhì)。既可以在熱輻射模式下又可以在藍焰模式下燃燒，而且能在兩種模式下實現(xiàn)燃燒平移轉(zhuǎn)換。

金屬纖維燃燒器具有良好的抗腐蝕性和抗氧化性。這給予了燃燒器超長的使用壽命。當燃燒器在封閉的環(huán)境中，表面溫度和輻射效率將會提高。金屬纖維燃燒器長壽命工作的最高溫度為1100℃。

金屬纖維燃燒器具有抗熱沖擊性能，由于采用了100%的金屬，金屬纖維燃燒器甚至可以經(jīng)受極限狀態(tài)的熱沖擊。水潑在燃燒器的表面上將會被蒸發(fā)，而不會在燃燒器表面留下任何損壞的痕跡。此外，金屬纖維燃燒器還具有良好的抗機械沖擊性能、逆火安全性能和快速冷卻性能。

金屬纖維燃燒器的柔性，使燃燒器的頭部可以做成任何形狀。如扁平形、圓筒形、圓錐形、凹形、球形等。

金屬纖維燃燒器紅外輻射的特性和低污染排放的特點，使其應(yīng)用于很多行業(yè)，包括家用烤箱、工業(yè)爐、食品行業(yè)、紡織業(yè)、汽車業(yè)、玻璃制造業(yè)、鋼鐵鑄造業(yè)等。

鍋爐金屬纖維燃燒器是一種全預(yù)混微焰式燃燒器，以特種金屬纖維作為燃燒表面，燃燒強度可以達到2500kw/m2。這種燃燒技術(shù)是近幾年才逐漸推廣應(yīng)用新型燃燒技術(shù)，被廣泛應(yīng)用不同的領(lǐng)域。根據(jù)輸出功率的大小不同，火焰有兩個基本模式，在低功率輸出時，燃燒器為紅外輻射模式，在高功率輸出時燃燒器是藍火焰模式，調(diào)節(jié)功率輸出時，火焰就在這兩種模式之間變化。

燃燒器由于是微焰形式燃燒，所以火焰很小，發(fā)熱均勻，基本杜絕燃燒室的極端高溫，因此，氮氧化物的排放非常低，是最環(huán)保的燃燒方式。燃燒器對燃料和空氣進行全預(yù)混方式，并進行了精密的調(diào)節(jié)和控制，保證了燃氣和空氣的完全混合，使燃燒更充分，在燃燒技術(shù)中“一枝獨秀”。燃燒器采用鐵-鉻-鋁纖維作為燃燒表面基材，其使用的最高溫度可達1300℃，由于其1000℃以上仍具有優(yōu)良的抗氧化性能和熱強度，所以金屬纖維燃燒器除具有燃燒效率高外，還具有耐熱沖擊、低壓降、安全無回火、反應(yīng)迅速、熱慣性小、冷卻快、經(jīng)久耐用、害氣體釋放少等優(yōu)勢。與傳統(tǒng)的大氣燃燒式燃燒器比較，具有：燃燒均勻、熱效率高、有害氣體釋放少、可減小鍋爐體積等特點。

1.熱強度高、調(diào)節(jié)范圍大

國外在20世紀80年代開始研究金屬纖維燃燒器，根據(jù)Acotech公司的資料，過?？諝庀禂?shù)在1.1—1.3時，在不同的表面熱強度下燃燒工況不同：當表面熱強度為0.1—0.8W/mm2呈表面燃燒形式，表面燒紅至800—1000℃,發(fā)紅外線射線；當表面熱強度達0.9 W/mm2時出現(xiàn)藍色火焰浮在表面，當表面熱強度到達5W/mm2時，也不會脫火。金屬纖維燃燒器還可以做成向下輻射的形式。

2.燃燒產(chǎn)物中CO與NOX含量很低，在高熱強度下(900千瓦/平方米)，CO含量低于40ppm, NOX含量低于120ppm。

3.金屬纖維載體比多孔陶瓷板牢固，不怕冷水擊，有一定機械強度，并可加工成任何形狀，更加經(jīng)久耐用。

4.熱惰性小，熱慣性小，能很快加熱，很快冷卻。

5.噪聲低。

6.在全一次空氣予混的條件下(過剩空氣系數(shù)為1.1—1.3)，不需要冷卻頭部的裝置。

應(yīng)用：熱水鍋爐，烘干設(shè)備，工業(yè)爐窯，工程加熱設(shè)備，工業(yè)熱工設(shè)備等。