燃燒方式

煤氣燃燒方式，按一次空氣和二次空氣的比例及混合方法，可分為以下四種方式：

1） 擴(kuò)散式燃燒

在燃燒之前，煤氣不與空氣混合，不形成混合氣，只是把煤氣噴射到空氣中，使其燃燒。全為二次空氣，不混入一次空氣。在層流狀態(tài)下，擴(kuò)散燃燒依靠分子擴(kuò)散作用使周圍氧氣進(jìn)入燃燒區(qū)，在湍流狀態(tài)下，則依靠湍流擴(kuò)散作用來獲得燃燒所需的氧氣。由于分子擴(kuò)散進(jìn)行得比較緩慢，因此層流擴(kuò)散燃燒的速度取決于氧的擴(kuò)散速度。燃燒的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行得很快，因此火焰焰面厚度很小。

特點：火焰平穩(wěn)，不回火、沒有滅火噪音，不需要調(diào)節(jié)空氣等。燃燒最高溫度達(dá)1200°C。

應(yīng)用：煤氣快速熱水器、常明火、點火棒都采用這種方式。

2） 大氣式燃燒：

煤氣與空氣預(yù)先混合，形成混合氣體，混合氣體從火孔流出，一經(jīng)點燃，就有部分煤氣靠一次空氣首先進(jìn)行燃燒，形成火焰的內(nèi)錐（焰心）。余下的燃?xì)馊砸揽繑U(kuò)散作用進(jìn)行燃燒和周圍的空氣（稱二次空氣）混合燃燒，形成火焰的外錐。

特點：燃燒過程中不時地發(fā)出噪音，火焰呈淡蘭色。最高溫度在內(nèi)焰頂端上部達(dá)1180℃。

應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于一般煤氣灶具。

3） 半大氣式燃燒：應(yīng)用于熱水爐、熱風(fēng)采曖爐等。

4） 無焰式燃燒（完全一次空氣式）：應(yīng)用于紅外燃燒器。

強(qiáng)化燃燒過程主要從提高溫度和加強(qiáng)氣流混合等方面來考慮。采用不同的燃燒方式是實現(xiàn)強(qiáng)化燃燒的首選，對于需要強(qiáng)化燃燒的場所，應(yīng)盡量采用預(yù)混燃燒方式，一次空氣系數(shù)越大，燃燒強(qiáng)度越大。

對于燃燒方式一定的燃燒設(shè)備，實用的強(qiáng)化燃燒的主要途徑有以下幾方面（主要用于工業(yè)燃燒設(shè)備）。

(一)預(yù)熱燃?xì)夂涂諝?，可以提高火焰?zhèn)鞑ニ俣龋黾臃磻?yīng)區(qū)內(nèi)的反應(yīng)速度，提高燃燒溫度，從而增加燃燒強(qiáng)度。

(二)加強(qiáng)紊動，能增加大氣式和擴(kuò)散式燃燒燃燒強(qiáng)度。

(三)煙氣再循環(huán) ，可提高反應(yīng)區(qū)的溫度，從而增加燃燒強(qiáng)度。

(四)應(yīng)用旋轉(zhuǎn)氣流，能大大改善混合過程。2100433B

燃料燃燒所需要的全部時間通常由兩部分合成，即氧化劑和燃料之間發(fā)生物理性接觸。燃燒前已與燃?xì)饣旌系目諝饬颗c該燃?xì)馊紵睦碚摽諝饬恐?，稱為一次空氣系數(shù)，當(dāng)一次空氣系數(shù)大于0而小于1時，稱為半預(yù)混燃燒；當(dāng)一次空氣系數(shù)大于或等于1時，稱為全預(yù)混燃燒。

燃燒方式有：

(1)余氣系數(shù)>1，均相預(yù)混貧燃料燃燒。

(2)余氣系數(shù)<1，均相預(yù)混富燃料燃燒。

燃燒特點是預(yù)混燃燒的火焰以湍流方式傳播，燃燒速度取決于化學(xué)反應(yīng)的速度，火焰面的溫度取決于燃料空氣摻混比。

直流燃燒器布置在爐膛四角，每個角的燃燒器出口氣流的幾何軸線均切于爐膛中心的假想圓，故稱四角布置切圓燃燒方式。這種燃燒方式，由于四角射流著火后相交，相互點燃，有利于穩(wěn)定著火。四股氣流相切于假想圓后，使氣流在爐內(nèi)強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)，有利于燃料與空氣的擾動混合，而且火焰在爐內(nèi)的充滿程度較好。

切圓燃燒方式直流燃燒器的布置方式有多種，如圖2所示。中小容量煤粉爐最常用的是正四角布置(圖2(a))，這種布置方式的爐膛截面為正方形或接近正方形的矩形，直流燃燒器布置在四個角上，共同切于爐膛中心的一個直徑不大的假想切圓，這樣可使燃燒器噴口的幾何軸線和爐膛兩側(cè)墻的夾角接近相等，因而射流兩側(cè)的補(bǔ)氣條件差異很小，氣流向壁面的偏斜較小，因而煤粉火炬在爐膛的充滿程度較好，爐內(nèi)的熱負(fù)荷也比較均勻，而且煤粉管道也可以對稱布置。正八角布置(圖2(b))也有同樣的特點。現(xiàn)代大容量鍋爐常采用大切角正四角布置(圖2(c))，它是把爐膛四角切去，在四個切角上安裝燃燒器。這種布置除具有正四角布置的特點外，還因為四角切去，可形成切角形水冷壁，這樣既可增大燃燒器噴口兩側(cè)的空間，使兩側(cè)補(bǔ)充條件的差異更小，射流不易偏斜；同時燃燒器可與切角處的水冷壁連在一起，形成燃燒器的水冷套，以保護(hù)燃燒器噴口不易被燒壞。同向大小切圓方式(圖2(d))適用于截面深寬比較大的爐膛或由于爐膛四角有柱子，而不能作正四角布置，燃燒器只能布置在兩側(cè)墻靠角的位置。此時燃燒器噴口中的幾何軸線和兩側(cè)墻間的夾角差異很大，射流的補(bǔ)氣條件也有較大的差異，布置成大小切圓方式，即兩對對角燃燒器的射流分別和兩個直徑不同的假想切圓相切，可以改變氣流的偏斜，并可防止實際切圓的橢圓度過大。若采用正反雙切圓方式(圖2(e))，則由于兩股氣流反切，可減少實際切圓的橢圓度。兩角相切，兩角對沖方式(圖2(f))，可以減小氣流相切時的實際假想切圓的直徑，減低氣流的旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度，雖可防止氣流的過分偏斜，避免爐膛水冷壁結(jié)渣，降低煙氣出口殘余旋轉(zhuǎn)，減少過熱器熱偏差，但卻使燃燒后期的混合擾動情況變差。更大容量的煤粉鍋爐(發(fā)電功率大于500MW)，有時設(shè)計成雙室爐膛切圓方式(圖2(g))和大切角雙室爐膛方式(圖2(h))，此時兩個并排的爐膛(燃燒室)中問用雙面水冷壁隔開，使每個爐膛截面都成為正方形或接近正方形的矩形，在各自的爐膛的四角布置直流燃燒器，形成切圓燃燒方式。