1.3　燃烧工况与燃烧的必要条件

燃烧时为使可燃成分与氧化剂能充分接触，需要经过一个物质的扩散、混合过程。通常将从扩散、混合到燃烧化学反应的整个过程称为燃烧过程。燃烧过程是一个复杂的化学和物理的综合过程。

为完成预定的燃烧过程，需要一定的时间和空间。燃烧所需的全部时间τ包括：燃料与空气混合达到分子间接触所需要的时间τ_mix与燃烧化学反应所需时间τ_che，如不考虑这两个过程的重叠，则燃烧所耗总时间为上述两个过程所消耗时间之和，即：

τ=τ_mix+τ_che　　        （1-1）

燃料与空气的混合可以通过层流扩散，也可以通过湍流扩散，因此扩散混合时间为：

　　        （1-2）

式中　τ_M——层流扩散所需时间；

        τ_t——湍流扩散所需时间。

采用不同的燃烧过程时，上述两种时间所占的比例也不同，τ_mix主要受分子扩散速率的制约，而τ_che主要受化学反应速率的制约，因此，根据对燃烧过程起制约的因素，可将燃烧工况划分为以下几种。

（1）动力燃烧

当燃用固体燃料且燃烧温度很低时，其化学反应速率较慢，混合速率大于化学反应速率，即τ_mix≫τ_che，则燃烧过程的速率主要取决于化学反应速率，τ≈τ_che，这时的燃烧工况属于动力燃烧或称燃烧过程处于“动力燃烧区”。预先混合好的气体燃料——空气混合物的燃烧就属于这种燃烧。

（2）扩散燃烧

当温度很高时，其化学反应速率很快，混合速率远低于化学反应速率，即τ_che≫τ_mix，则燃烧过程的速率取决于混合速率，τ≈τ_mix，此时的燃烧工况就属于扩散燃烧或称燃烧过程处于“扩散燃烧区”。如燃料与空气是分别送入燃烧室，边混合边燃烧的过程就属于这种工况。

（3）过渡燃烧（或称中间燃烧）

当化学反应速率与混合速率很接近（即τ_mix≈τ_che）时，燃烧过程的速率取决于化学反应速率和混合速率，此时的燃烧工况就属于过渡燃烧或称燃烧过程处于“过渡燃烧区”。

无论采用哪种燃烧方式，燃料在炉内燃烧时都应使燃料中的可燃物质（碳、氢、硫、碳氢化合物）成分燃尽，使燃料的全部潜在热量都释放出来，达到完全燃烧。当燃烧炉排出的烟气中还有一氧化碳、氢等可燃成分，或排出的灰渣中还有未燃尽的煤粒和焦末时，则燃烧就不完全。燃烧不完全将造成燃料的浪费与热量损失。为使燃料能均匀而完全地燃烧，必要的条件是以下几点。

（1）要有一定的空气量

燃烧一定量的燃料，需要有一定量的空气。如空气供应不足，势必造成有一部分可燃物因缺氧未能进行燃烧反应而随烟气离开燃烧室，造成燃烧损失；但如空气过量，也会使排烟量过大而引起损失增加。故燃烧所需的空气量必须控制在合理的范围内。

（2）要有一定的温度

燃料只有达到一定的温度（即燃料的着火点）时才能着火燃烧。各种燃烧炉都应为燃料提供着火热，例如层燃炉炉排上的燃料层对新进入的燃料加热，链条炉内的炉拱对刚进入炉子的新燃料也反射一部分热量等，都有利于燃料着火。此外，炉内还应维持一定的温度，使燃料着火后能迅速稳定地燃烧。温度越高，燃烧越强烈。对于层燃炉，炉内温度一般维持在1200～1500℃，室燃炉的炉内温度应在1300℃以上为好。对于沸腾炉，由于其燃烧特点，炉内温度一般为1000℃左右。

（3）燃料与空气充分混合

燃料燃烧时，仅有足够的空气是不够的，还需要使空气与燃料能充分接触和混合，才能使燃烧过程进行得完善。如煤粉炉把燃料磨成粉末，燃油炉把油喷成雾状，以及手烧炉加强拨火等都是为了增加燃料与空气的接触面积。

（4）要有足够的燃烧时间

燃料燃烧时，需要一定的空间和时间以保证其完全燃烧。如层燃炉需要有一定的炉箅面积，室燃炉需要有一定的炉膛高度与容积等。