【燃料燃烧学】是工业热工及热能利用专业的专业基础课，是工业炉热工工作者。燃料的燃烧，是物质间的—种能量转换过程。它是通过燃料和氧气进行剧烈氧化反应，将燃料的内能转化为热能。燃烧化学反应需具有一定的反应条件，例如反应物质的浓度和温度，这便与气体运动、分子扩散、热量传递等物理因素有关。燃料的燃烧是物理化学现象的综合过程，燃烧学包括燃烧理论和燃烧技术，研究方法：数学分析和模型试验研究。作用：为燃烧过程的基本现象建立和提供物理概念，从物理本质上对各种影响因素做出定性的分析，运用正确的物照概念、通道实验取得结论，是解决问题的主要于段。合理组织炉内的燃烧过程，是提高燃料利用效率和改进炉子工作措施。【煤的粘结性】指的是粉碎后的煤在隔绝空气的情况下加热到一定温度时．煤的颗粒分子粘结形成焦块的性质。【煤的结焦性】是指煤在工业炼焦条件下，一种或几种煤混含后的粘结性．也就是煤能炼出冶金焦的性质。【耐热性】是煤在加热时是否易于破碎而言，耐热性的强弱影响煤的燃烧和气比效果。耐热性差的谋气化和燃烧时容易破碎成碎片。阻碍气在炉内的正常流通．并容易发生烧穿现象，使气化过程变坏。无烟煤耐热性低的原因主要是由于其结构致密．加热时囚内外温差而引起膨胀致煤的破裂。褐煤的耐热件差是由于内部水分大量蒸发所致。【闪点、燃点着火点】当熏油被加热时，在油约表面上将出现油蒸气。油温越高油蒸气越多，因此油表面附近空气中的油蒸气的浓度也就越大。当空气出的蒸气浓度大到迢到点火小火焰能使其发生闪火现象时，这时的油温就叫做油的闪点。闪火只是瞬间的现象，它不会继续燃烧。如果油温超过闪点，使油的蒸发速度加快，以致闪火后能继续燃烧而不熄灭，这时的油说叫做油的燃点。如果继续提高油温，则油表面的蒸气会白己燃烧起来，这种现象叫自燃，这时的油温叫做油的着火点。

【燃烧反应计算】是按照燃料中约可燃物分子与氧化剂分子进行化学反应的反应式，根据物质平衡初热量平衡的原形．确定燃烧反应的各参数。这些参数主要是：单位数所燃料燃烧所需要的氧化剂(空气或氧气）的数量，燃烧产物的数量．燃烧产物的成分，燃烧温度和燃烧

完全程度。这些参数存热上研究，炉子设计和生产操咋中部应当掌握为了正确地设计炉于的燃烧装置和鼓风系统，必须知道为保证一定热负荷(燃料消耗量)所应供给的空气量。燃烧产物(或废气)的生成量、成分和密度，是设计排烟系统所必须已知的参数。这些参数与炉内的热交换过程、压力水平也有关系。所以，在进行炉子热工计算时或进行热工试验、热工分析中，常要求先进行空气需要量和燃烧产物生成量、成分、密度的计算

【第五章 燃烧温度】【炉内温度的高低】是保证炉子工作的重要条件，而决定炉内温度的最基本因素是燃料燃烧时燃烧产物达到的温度、即所谓燃烧温度。在实际条件下的燃俊温度与燃料种类、燃料成分、燃烧条件和传热条件等各方面的因素有关，并且归纳起来，将决定于燃烧过程个热量收入和热处支出的平衡关系。所以从分析燃烧过程的热量平衡。可以找出估计燃烧温度的方法和提高燃烧温度的措施【理论燃烧温度】是燃料燃烧过样的一个重要指标．它表明某种成分的燃料在某一燃烧条件下所能达到的最高温度。理论燃烧温度是分析炉子热工作和热工计算的依据【检测控制】。判断燃烧室中所实际达到的这种数量关系。以便控制燃烧过程燃烧过程检，主要内容是燃烧质量的检测，包括空气消耗系数和燃烧完全程度的检测。俄烧完全程度可以用燃烧完全系数和不完全燃烧热损失等指标来表示。不论是人上操作或自动控制，都应当根据对燃烧质量的检测组织燃烧过程，使燃料利用率达到最佳水平。

第三篇【燃烧过程】。在燃烧技术中，把从混合(扩散)到燃烧反应完成的整个过程，是一种复杂的化学过程和物理过程的综合过程，包括动力燃烧、扩散燃烧、中间燃烧，燃烧所需总时间为t=t混+t热+t【着火过程】是指燃料与氧化剂分子均匀混合后，从开始化学反应．温度升高达到激烈的燃烧反应之前的一段过程。。    不论着火或点火，实质上都是燃烧反应的自动加速。燃烧反应(支链反应)的加速，或是由于活化中心的积累，或是由于温度的升高。实际燃烧室内的燃烧过程都是靠高温实现着火的。因此，除了研究燃烧反应的速度与浓度的关系外，还必须更着重地研究于温度条件的关系。体系的温度决定于体系的能量平衡。在着火过程的研究中，以热量平衡为基础的着火热力理论占有重要的地伦。【点火温度高于着火温度原因】点火温度与前节所述的自然着火温度在概念上有相似之处，即均指可以实现者火的最低温度。但在数值上．点火温度往往高于着火温度，即当固体热源的表面温度达到着火温度时．可燃混合物并不准能着火。因为，离开热源表面稍微远一点，温度即会下降且由于化学反应的结果，在靠近表面处可燃物的浓度也会降低。出此即使在靠近表面处有燃烧化学反应发生，也不会迅速扩展到整个容积个去。只有当点火热源的温度更高些．才会引起容器中发生激烈的燃烧反应而着火。点火温度不仅与可燃混合物的性质有关，而且与点火热源的性质有关。用团体表面点火时，比表面积越小，点火温度也越高。

【稳定状态和临界条件】当θ。很低时，ψ1与ψ2可相交了点1，为低温稳定点，即没有达到着火。如果提高θ。则会使ψ1与ψ2一个切点3，为临界点，当θ。稍有提高ψ1与ψ2便会相交于点5。点5是一个高温稳定点，在该点文现稳定的燃烧状态。因此临界点3便为着火点。如在燃烧状态下降低初始温度ψ2曲线侄向左移，ψ1与ψ2会有切点4。这又是一个临界点，低于点4，过程便立即下降稳定在低温稳定点1。因此，临界点4便为熄灭点。条件：ψ1=ψ2，dψ1/dθ=dψ2/dθ第十章：燃烧传播过程

【燃烧传播过程】燃料和氧化剂实现着火之后，在燃烧室中应保持连续的燃烧。  一般工业燃烧室中，点火之后，初始点火热源便可撤去，而连续进入燃烧窒的新鲜燃料和氧化剂仍能继续燃烧。这便是点火之后形成的燃烧前沿面(或称火焰前沿面)的传播结果。燃烧传播(或称火焰传播)过程可以引起稳定燃烧，也可以引起不稳定燃烧(爆震) 【影响可燃气体正常传播速度的因素】1）与浓度有关2）各种气体导热系数相差很大3）提高氧化剂中的氧含量4）提高可燃混合物的初始温度。【紊流燃烧前沿传插速度增加的原因】(1)紊流流动可能使火焰前沿变形、皱折。从而使反应表面显著增加。但这时皱折表面上任一处的法向燃烧传播速度仍然保持层流燃烧传掐速度的大小。(2)紊流火蜗中，可能加剧热传学速度或解性物质的扩散速度，从而增大：燃烧前沿法向的实际燃烧传播速度(3)紊流可以促使可燃混合气与燃烧产物间的快速混台，使火焰本质上成为均匀预混可燃混合物：而预混可燃气的反应速度取决于混合物中可燃气体专燃烧产物的比例

第十一章  异相燃烧

可燃物质和氧化剂处于不同的物态的燃烧过程称为异相燃烧。固体燃料和液体燃料的燃烧属于异相燃烧，此外，当燃烧气体燃料时，也会因分解生产碳粒，形成异相火焰，其中烟粒的燃烧也是异相燃烧。在一项燃烧时，可燃物与氧化剂分子接触要靠各相之间的扩散作用，燃烧速度和物理扩散过程有着更为密切的联系。同时热的扩散也有显著影响。【异相反应一般包括以下几个阶段】1)气相反应介质向反应表面的传递2)气体放反应占而吸附3)表面化学反应4)反应物质的脱附5)气相反应生成物从反应表面的排离。整个异相反应的总速度决定于其中最慢阶段的速度

【异相反应速度影响因素】当k<<B时，例如当温度很低时，化学反应速度常数可能比气相反应介质的传质系数小得多由K=βk/（β+k）=k，w=Kc=kc在这种情况下，反应速度取决于化学动力学因家，称异相反应处丁“动力区” k》β时，例如在高温区，且气体扩散速度较小时，反应速度常数可能远大于传质系数W=Kc=βc，在这种情况下异相反应速度取决于气相反应介质向反应表面的扩散速度，称反应处于“扩散区”，传质系数基本上与温度无关，故在扩散区内，异相反应的速度随温度的变化是不大明显的，

【油粒燃烧过程的特点】就是存在着两个互相依存的过程，即一方面燃烧反应要由油的蒸发提供反应物质；另——方面，油的蒸发又要靠燃烧反应提供热量。在稳定态过程中，蒸发速度和燃烧速度是相等的。但是，当油的蒸气与氧的混合燃烧过程如果有条件强烈进行、即只要有蒸气存在，便能立即烧掉。那么，整个燃烧过程的速度就取决于泊的蒸发速度。反之，如果相对来说，蒸发很快而蒸气的燃烧很慢，则整个过程的速度便取决于油蒸气的均匀相燃烧。所以，液体燃料的燃烧不仅包括均相燃烧过程，还包括对液粒表面的传热和传质过程。【强化油的燃烧过程方法】，除丁要将油雾化成细小的颗粒外，还应该保证燃烧室的高温。

第十二章 火焰的结构及稳定

【火焰可以按不同的特征进行分类】按燃料种类分1)煤气火焰：。2)油雾火焰3)粉煤火焰：按燃料和氢化剂(空气)的预混程度分1)预混燃烧(动力燃烧)火焰2)扩散燃烧火焰：3)介于上述两者之间的中间燃烧火馅。按气体的流动性质分1)层流火焰。2)紊流火焰。按火焰中的相成分分1)均相火焰2)非均相(异相)火焰：按火焰的几何形状分1)直流锥形火焰。2)旋流火焰或大张角火焰3)平火焰

【预混火焰】1）层流火焰长度：火焰长度随气流速度的增加而增加，随传播速度的增加而减少；如果流量一定，烧嘴直径越大，g值越小，越容易回火。如果改变烧嘴尺寸，则为了不致发生回火，混合物的流量必须与管口半径的三次方成正比地增加。脱火的临界条件也是这样，只是在数量上g值要更大些。2）紊流火焰：长度随着气流速度的增加．火焰长度将增加；随着燃烧传播速度的增加，火焰长度将缩短。当烧嘴尺少变大时，如果气流速度不变，则流量必然增加，因而火焰长度也将增加。【扩散火焰】1）层流火焰：当燃料成分一定时，主要取决于体积流量。若流量一定则火焰长度与直径无关；若流速一定，则火焰长度随直径的增加而增加；若直径一定，则火焰长度随流速(即随流量)的增加而增加。这些是冈为扩散火焰的长度土要取决于完成混合过程所需要的时间。煤气的流量越大，该流量与空气混合(达到化学当量比)所需的时间就越长，在该时间内煤气分子将流经较长的路程，亦即火焰越长；反之，煤气流量越小，则可在较短距离内与空气混合燃烧，亦即火焰较短。2）紊流火焰：火焰长度主要取决于煤气的种类和喷口直径。例如，发热量越高的燃料，则人越大，火焰就越长。当d增加时，l变大，这是因为，此时如果是流量一定。则必然应减小流速，此时混合便会减弱，而使火焰变长，如果是流速一定，则煤气流星空然增加，这也就必须要经过更长的路程才能与所需要的空气量相混合，亦即火焰便会拉长

第四篇【燃烧装置应具备的性能】1)在规定的负荷条件下保证燃料的合理燃烧和燃烧过程的稳定；2)能组织火焰，使火焰具有一定的方向、外形、刚性等；3)具有足够的燃烧能力；4)结构简单，使用方便，坚固耐用

第十三章  气体燃料的燃烧

【煤气燃烧过程】1)煤气与空气的混合2)混合后的可燃气体的加热和着火3)完成燃烧化学反应。【煤气燃烧方法】有焰燃烧法（煤与空气分开通气）无焰燃烧法（事先混合，动力燃烧），半无焰燃烧法【有焰燃烧速度】主要取决于煤气与空气的混合速度，因此强化燃烧和组织火焰的途径是改变煤气空气的混合条件，这在很大程度上是通过改变燃烧器(有焰烧嘴结构的主要部件是喷头部分，它的尺寸和形式不但要保证煤气和空气以——定的流量和速度进入燃烧室，而且要创造煤气和空气相混合的一定的条件，例如使它们呈交叉射流或旋转射流等等，以便得到炉子所要求的一定持性的火焰。有的烧嘴也在喷头之前采取结构措施如使气体切向进入以强化气流混合)的结构来实现1)将煤气和空气分成很多股细流；2)使空气和煤气以不同角度和速度相遇；3)利用旋流装置来强化气流的混合【燃烧前沿的传播过程】包含有质量交换和热量交换过程，并含有化学反应。描写燃烧前沿的方程式应该包括导热方程和扩散方程。但是，在燃烧前沿中，由于化学反应而引起的浓度变化和温度的升高是同时进行；并且在绝热(对管壁而言)条件下，燃烧前沿中的温度场与浓度场是相似的。因此，侵可以用温度变化来反应浓度变化，用求解导热方程的方法来分析燃烧前沿的性质。。

【喷射式无焰烧嘴结构及优缺点】结构：煤气，空气调节阀，空气吸入口，混合管扩压管，喷头，燃烧坑道。优点1)吸入的空气量能随煤气量的变化自动按比例改变，因此喷射系数(空气过剩系数)能自动保持恒定．也就是说，这种烧嘴具有自调性；2)混合装置简单可靠，煤气空气在混合管内即达到均匀混合、只要给于2—5％的过剩空气就可以保证完全燃烧；3)燃烧速度快4)不需要风机，管路设置比较简单，因此烧嘴的调节和自动控制系统都比有焰烧嘴简单，这一优点对于烧嘴数较多的连续加热炉和热处理炉尤其显得突出缺点1)大型的喷射式无焰烧嘴的外形尺很大，占地面积大，安装和操作都很不方便；2)与有焰燃烧相比，火焰烧嘴需要较高的煤气压力(一般在10000Pa以上)系统的动力消耗大；3)空气和煤气的预热温度受到限制4)烧嘴负荷的调节比小，即烧嘴最大最小燃烧能力的比值不如有焰烧嘴大5)对煤气发热量、预热温度、炉压等的波动非常敏感；烧嘴的喷射比(自调性)在实际情况偏离设计条件时便不能保持。火焰监视系统的作用1)对点火过程进行程席控制，提供切实可行的点火措施和确认族火的成功与否；2)核实燃烧所需的正常条件，使燃料和空气的比例及压力始终处在火焰的稳定范围内；3)执行经常性的火焰监视任务，当火焰熄灭财、能立即作出反应，发出警报，并切断通向该燃烧装迁的照料供应系统。。【火焰的稳定性】．指的是在规定的燃烧条件下火焰能保持—定的位置和体积．既不回火也不断火【回火根本原因】是火焰传播速度与气流喷出速度之间的动平衡遭到破坏．火焰传播速度大于气流喷出速度所致。为了防止回火，可燃混合气体从烧嘴流出的速度必须大于某一临界速度，后者与煤气成分温度、烧嘴口径及气流性质等因素有关。例，对于火焰传播速度较大的煤气来说，可燃混合气体的喷出速度应不小于12M/S。当空气或煤气预热时，其出口速度还应提高。除了使气流出口速度不小于回火临界速度以外，还应注意保证出口断面上速度的均匀分布，避免使气流受到外界的扰动。对于燃烧能力较大的烧嘴来说、将烧嘴头进行冷却也是防火回火的主要措施之—。当烧嘴口径较小时可用空气冷却，较大时则用水冷。在断火方面火焰脱离和熄灭。以有焰燃烧时的火焰比较稳定。

【防止断火】1）将燃烧通道做成突扩式以保证使部分高温燃烧产物回流到火焰根部2)采用带涡流稳定器或带点火环的烧嘴3)在燃烧器上安装辅助性点火烧嘴或者在烧嘴前方设置起点火作用的高温砌体

【火焰监视系统的作用及监视方法】：作用：1)对点火过程进行程序控制，提供切实可行的点火措施和确认点火的成功与否2)核实燃烧所需的正常条件、使燃料和空气的比例及压力始终处在火焰的稳定范围内3)执行经常性的火焰监视任务，当火焰熄灭时，能立即作山反应，发出警报，并切断通向该燃烧装样的燃料供应系统。方法：直接检视法，整流棒式火焰监视装置，紫外线火焰监视系统

第十四章  液体燃料燃烧

【燃料油燃烧过程】雾化应看作是燃烧的先决条件。只有雾化得很细，油颗粒的单位表面积才足够大，蒸发才能加快。但只有蒸发得快还不够，还必须使蒸发的气态产物与空气迅速混合，才能迅速燃烧。反过来，燃烧越快．产生的热量会将新鲜的油雾越快地加热，使之蒸发。宏观地说，油的雾化和油与空气的混合是取决于流体力学的条件；燃烧室纳高温主要取决于燃烧室的热员平衡条件。这些是可以采取改变操作和结构参数的手段加以控制的。然而，油的蒸发、热解和裂比则是在燃烧室内“自发”进行的；当燃料种类、雾化颗粒度、气氛、温度等条件一定时，这些道促的速度和产物便披决定了。同时，象雾化颗粒度、气氛、温度等条件，又是被雾化和混合条件所决定的。从之、人们控制油燃烧的手段，主要是控制雾化和混合过程，而对油的蒸发、热解、袭化等，则是通过雾化和混合过程对它们施加影响，而不去直接控制。”重油油雾在燃烧室中的燃烧完全程度和火焰长度，不仅和颗粒平均直径有关，而且还决定于颗粒的最大直径和大颗粒的含量。因此，在一定的燃烧条件下，为保证燃料的完全燃烧，所允许的平均颗粒直径和最大颗粒直径都足有限度的，特别是应当限制大颗粒的直径及其含量，因为它们是不完全燃烧的主要原因【稳定和强化重油燃烧的基本途径】1)改善雾化质量2)供给适量的空气，强化空气与油雾的混合3)保证点火区域和燃烧室的高温。把燃料油通过喷嘴破碎为细小颗粒的过程称油的雾化过程。【雾化过程几个阶段】1)液体由喷嘴流出时形成薄幕或流胶2)由于流体的初始紊流状态和中气对液体流股的作用，使液体表面发生弯曲波动3)在空气压力的作用，产生了流体薄膜4)靠表面张力的作用，薄膜分裂成颗粒5)颗粒的继续碎裂6)颗粒互相碰撞时的聚合【重油烧嘴的基本要求】应根据炉子热工过程的要求确定。一般来说对重油烧嘴的基本要求：一定的燃烧能力；在一定的调节范围内能保证雾化质量；能造成—定的空气与油雾混合的良好条件；调节倍数能满足生产中调节油量的要求；燃烧稳定，火焰的形状和火焰长度稳定，或根据生产要求允许调节火焰长

度；烧嘴便于调节、或能实现自动调节；结构坚固，工作可靠，检修方便等【油烧嘴结构】客气导管、油导管，烧嘴喷头及调节机制【乳化油的燃烧机理】1，微爆理论W/O型乳化液在燃烧时每个液淌中包含的水滴，当液满表面的油尚未完全蒸发而温度急剧升高时，其包含的水浦温度升高到沸点以上，水蒸气压力超过油壳表面张力和环境压力之和时，水蒸气将内外交然选出，使液滴发生“爆炸”，碎裂为更微小的微粒，这种“微爆”现象相当于使油的雾化改善，并有利于油雾与空气的混合，增大了油的相对蒸发面积，从而可加速油雾的燃烧过程。但水浓度过大（合适应10%到30%），则微爆时残余油量下降，对改善雾化质量的作用显著减弱2，水煤气反应理论

第十五章  固体燃料燃烧

【层状燃烧法燃烧过程及优点】优点是燃料的点火热源比较稳定、因此燃烧过程也比较稳定。缺点是鼓风速度不能太大，而且，机械化程度较差，因此燃烧强度不能太高，只适用于中小型的炉子。过程：在炉蓖上，煤块首先经受干燥和干馏作用而放出水分和挥发分，然后才是固体碳的燃烧。挥发分多的煤，火焰较长，反之，则火焰较短。

【粉煤煤燃烧法最大优点】1）可以大量使用劣质煤和煤屑，甚至还可以掺用部分无烟煤和焦炭屑。2）在采用粉煤燃烧法时二次助燃空气可以允许预热到较高的温度，因而有利于回收余热和节约燃料。3）炉温容易调节、可以实现炉温自动控制，并且可以减轻体力劳动强度和改善劳动条件。【旋风燃烧法的优点及出现问题】：优点】它是利用旋风分离器的上作原理，使燃料空气流沿燃烧室内壁的切线方向，以高达100一200M/S的速度作旋转运动，在离心力的作用下，燃料颗粒和空气得以紧密接触和迅速完成燃烧反应。在这种燃方式下．不仅改善了燃料和空气的混合条件，而且还显著地延长厂燃料在燃烧室中的停留时间。旋风燃烧法的突山优点是燃烧强度大，其容积热强度大．而且由于燃烧温度高，可以是渣融化成液体排出，从而解决由于烟飞灰带来的一系列问题。问题】(1)化渣问题旋风炉对燃料的适应范围很广，主要受灰渣性质的限制，因此采用适当的熔剂以降低灰渣的熔点，对于扩大旋风炉的适用范围具有很大意义。(2)积灰问题当采用旋风燃烧时，虽然烟气中的飞灰大大减少，但锅炉受热面的积灰问题并未彻底解决，甚至由于这时烟气中只有细灰，受热面积灰现象反而有所加剧，到目前为止对积灰问题还没有研究清楚这是影响旋风炉广泛采用的一个重           要原因(3)熔渣物理热的利用问题采用旋风炉，空气消耗系数可以减小，而燃烧却更完全，这些因素可以使锅炉的热效率提高。但是旋风炉的捕渣率很高，且是呈液态流出，带走大量物理热，特别是对于多灰燃料，必须考虑液态渣的物理热的利用问题。