1.3　燃燒工況與燃燒的必要條件

燃燒時為使可燃成分與氧化劑能充分接觸，需要經過一個物質的擴散、混合過程。通常將從擴散、混合到燃燒化學反應的整個過程稱為燃燒過程。燃燒過程是一個復雜的化學和物理的綜合過程。

為完成預定的燃燒過程，需要一定的時間和空間。燃燒所需的全部時間τ包括：燃料與空氣混合達到分子間接觸所需要的時間τ_mix與燃燒化學反應所需時間τ_che，如不考慮這兩個過程的重疊，則燃燒所耗總時間為上述兩個過程所消耗時間之和，即：

τ=τ_mix+τ_che　　        （1-1）

燃料與空氣的混合可以通過層流擴散，也可以通過湍流擴散，因此擴散混合時間為：

　　        （1-2）

式中　τ_M——層流擴散所需時間；

        τ_t——湍流擴散所需時間。

采用不同的燃燒過程時，上述兩種時間所占的比例也不同，τ_mix主要受分子擴散速率的制約，而τ_che主要受化學反應速率的制約，因此，根據對燃燒過程起制約的因素，可將燃燒工況劃分為以下幾種。

（1）動力燃燒

當燃用固體燃料且燃燒溫度很低時，其化學反應速率較慢，混合速率大于化學反應速率，即τ_mix?τ_che，則燃燒過程的速率主要取決于化學反應速率，τ≈τ_che，這時的燃燒工況屬于動力燃燒或稱燃燒過程處于“動力燃燒區”。預先混合好的氣體燃料——空氣混合物的燃燒就屬于這種燃燒。

（2）擴散燃燒

當溫度很高時，其化學反應速率很快，混合速率遠低于化學反應速率，即τ_che?τ_mix，則燃燒過程的速率取決于混合速率，τ≈τ_mix，此時的燃燒工況就屬于擴散燃燒或稱燃燒過程處于“擴散燃燒區”。如燃料與空氣是分別送入燃燒室，邊混合邊燃燒的過程就屬于這種工況。

（3）過渡燃燒（或稱中間燃燒）

當化學反應速率與混合速率很接近（即τ_mix≈τ_che）時，燃燒過程的速率取決于化學反應速率和混合速率，此時的燃燒工況就屬于過渡燃燒或稱燃燒過程處于“過渡燃燒區”。

無論采用哪種燃燒方式，燃料在爐內燃燒時都應使燃料中的可燃物質（碳、氫、硫、碳氫化合物）成分燃盡，使燃料的全部潛在熱量都釋放出來，達到完全燃燒。當燃燒爐排出的煙氣中還有一氧化碳、氫等可燃成分，或排出的灰渣中還有未燃盡的煤粒和焦末時，則燃燒就不完全。燃燒不完全將造成燃料的浪費與熱量損失。為使燃料能均勻而完全地燃燒，必要的條件是以下幾點。

（1）要有一定的空氣量

燃燒一定量的燃料，需要有一定量的空氣。如空氣供應不足，勢必造成有一部分可燃物因缺氧未能進行燃燒反應而隨煙氣離開燃燒室，造成燃燒損失；但如空氣過量，也會使排煙量過大而引起損失增加。故燃燒所需的空氣量必須控制在合理的范圍內。

（2）要有一定的溫度

燃料只有達到一定的溫度（即燃料的著火點）時才能著火燃燒。各種燃燒爐都應為燃料提供著火熱，例如層燃爐爐排上的燃料層對新進入的燃料加熱，鏈條爐內的爐拱對剛進入爐子的新燃料也反射一部分熱量等，都有利于燃料著火。此外，爐內還應維持一定的溫度，使燃料著火后能迅速穩定地燃燒。溫度越高，燃燒越強烈。對于層燃爐，爐內溫度一般維持在1200～1500℃，室燃爐的爐內溫度應在1300℃以上為好。對于沸騰爐，由于其燃燒特點，爐內溫度一般為1000℃左右。

（3）燃料與空氣充分混合

燃料燃燒時，僅有足夠的空氣是不夠的，還需要使空氣與燃料能充分接觸和混合，才能使燃燒過程進行得完善。如煤粉爐把燃料磨成粉末，燃油爐把油噴成霧狀，以及手燒爐加強撥火等都是為了增加燃料與空氣的接觸面積。

（4）要有足夠的燃燒時間

燃料燃燒時，需要一定的空間和時間以保證其完全燃燒。如層燃爐需要有一定的爐箅面積，室燃爐需要有一定的爐膛高度與容積等。