扩散燃烧与全预混燃烧
扩散火焰与预混火焰
本生灯
5、燃烧速度： 取决于可燃气体的浓度、初始温度、管 道直径。
过量空气系数，α ＝0.93；可以大大促进 化学反应速度。
6、预混火焰： 预混燃烧时所形成的火焰。
二、扩散火焰、预混火焰形状：
1、预混燃烧在燃烧前，燃料与氧气已经在 燃烧器内充分混合。它是相对于扩散燃 烧的另一种典型燃烧方式。
空气的混合气偏离化学当量比，使火焰传播速度 降低； (5)保持一定的可燃气压力，维持一定的出口流速。
火焰分类 扩散火焰特点 层流扩散火焰结构 湍流扩散火焰
第一节 火焰分类
一 扩散燃烧与预混燃烧概念 预混火焰 在发生化学反应之前，反应物已经均匀地混合，预 混射流（燃料与空气混合物）直接形成的火焰 扩散火焰 在发生化学反应之前，燃料和氧化剂是分开的，依 靠分子扩散和整体的对流运动（湍流扩散）使反应 物分子在某一个区域混合，接着进行燃烧反应
第三节 扩散火焰与预混火焰
1、什么叫做扩散火焰和预混火焰？ 2、扩散火焰、预混火焰形状？ 3、扩散火焰和预混火焰有什么特点？
一、扩散火焰和预混火焰的定义：
1、扩散燃烧： 可燃气体从喷口喷出，在喷口处与空气 中的氧气边扩散混合、边燃烧的现象， 称为扩散燃烧。
例如： 管道、容器泄露口发生的燃烧，天然气井
燃料燃烧所需的时间τ= τm+ τr
燃料与空气混合时间τm流动特征时间
燃烧反应时间τr
化学反应时间
Da= τm /τr
扩散燃烧： τm >>τr, τ≈ τm
化学反应进行得很快，燃烧快慢主要取决于混合速度，与化 学反应速度关系不大
预混燃烧： τm <<τr, τ≈ τr
燃烧理论第六讲燃烧方法
可改变气流速度，用流体动力学方法进 行稳焰；也可改变火焰传播速度，用热 力学和化学方法进行稳焰。
最常用的方法是在燃烧器出口处设置一
个点火源。点火源可以是连续作用的人
工点火装置，也可以使炽热的燃烧产物 辅助火焰作点火源
流回火焰根部而形成点火源。
1—火孔；2—小孔；3—环形缝隙
热烟气的回流往往通过在燃气-空气混合
有外焰时，k取1。
周边速度梯度的增加既 引起火焰拉伸，又引起 周围空气对可燃混合物 的稀释。火焰拉伸脱火 理论强调了前者，而周 边速度梯度理论则强调 了后者。
Kb随F的变化
五、部分预混湍流火焰的稳定
预混湍流火焰工作的稳定区可能全部消 失，或者变得很窄，要使燃烧器正常工 作只有采用人工的稳焰方法。
能导致脱火的机理。
与这种影响大小有关的因素是度量预热区厚度的参数
δph(δph=λ/Snρcp)。对于一定的速度梯度来说，δph越大， 则在δph这段距离中气流速度的增值也越大，熄火作用也 越厉害。此外，对于同样的和δph而言，某一段火焰本身 的气流速度υ越大，速度的增值dυ对于υ的影响就越小，
1—火焰长度终端曲线；2—层流火焰终端曲线
层流扩散火焰的长度与气流速度成正比，而在湍流区火焰 长度与气流速度无关。
在燃气湍流自由射流中，轴线上的燃气浓度Cg与射流出口
处的原始浓度C1之比
Cg 0.70 C1 as 0.29
r
式中 s——距出口的轴向距离； a——湍流结构系数； r——射流喷口的半径。
层流扩散火焰的相似
利用相似关系来讨论层流扩散火焰的基本规律
管l和管2两个相似的扩散燃烧装置 ，燃气和空气之间的扩 散率(即单位时间从空气中扩散到燃气中去的氧气量)应当 与浓度梯度成正比：
锅炉燃烧方式优缺汇总
锅炉燃烧方式优缺汇总
燃烧方式包括扩散式燃烧、完全预混燃烧和无焰燃烧。
以下是它们的优缺点：
1.扩散式燃烧：
优点：这种燃烧方式简单，火焰相对稳定。
缺点：由于火焰较长，容易产生不完全燃烧的现象，会产生较多的一氧化碳和氮氧化合物，不利于锅炉燃料的充分利用，锅炉热效率的提升，以及难以达到锅炉排放标准。
2.完全预混燃烧：
优点：空气和燃气预混合，多散热器传热，提高传热强度。
使用这种燃烧方式的好处是燃烧的火焰更清晰，热效率更高。
缺点：预混燃烧比要求燃烧速率准确，燃烧均匀，辐射传热效率高，火焰温度在1200℃以下，燃烧不完全，NOx造成的烟气温度低，易冷凝，热回收好，效率高。
3.无焰燃烧：
优点：将燃烧前的空间与中的气体均匀混合的燃烧方法。
使用这种方法时，燃气在燃烧过程中所需的氧气不需要在周围空气中获得，只需要与空气混合到达燃烧区，实现瞬间燃烧。
缺点：这种燃烧方式对燃气和空气的混合要求较高，需要精确控制比例，否则可能导致燃烧不稳定或产生污染物。
在选择锅炉的燃烧方式时，需要综合考虑设备的型号、燃料的特性以及排放标准等因素。
良好的燃烧方式有利于提高锅炉的燃烧效率，减少污染物的排放，实现能源的高效利用。
一级消防第一篇燃烧知识点笔记(必看)
2020年一级消防工程师《消防安全技术实务》教材精讲班讲义第一篇消防基础知识既然走上了消防考试的道路，那么请不要轻言放弃，生活中有很多的苦难，然而这就是生活，但人生不止于此!第一章燃烧第一节燃烧的本质与条件（1）燃烧是指可燃物与氧化剂作用发生的放热反应，通常伴有火焰、发光和（或）发烟现象。
（2）燃烧过程中，燃烧区的温度较高，使其中白炽的固体粒子和某些不稳定（或受激发）的中间物质分子内电子发生能级跃迁，从而发出各种波长的光。
发光的气相燃烧区就是火焰，它是燃烧过程中最明显的标志。
（3）由于燃烧不完全等原因，会使产物中产生一些小颗粒，这样就形成了烟。
（4）燃烧可分为有焰燃烧和无焰燃烧。
多数可燃物质的燃烧都是在蒸气或气体的状态下进行的，称为有焰燃烧。
而有的固体物质则不能变为气态，其燃烧只发生在氧气与固体表面的氧化还原反应，称为无焰燃烧。
一、燃烧条件燃烧的发生和发展，必须具备三个必要条件，即可燃物、助燃物和引火源。
叫做燃烧三角形。
（一）可燃物：能与空气中的氧或其他氧化剂起化学反应，并形成燃烧的物质，称为可燃物。
（二）助燃物：与可燃物结合能导致和支持燃烧的氧化剂，称为助燃物。
（三）引火源：使物质开始燃烧的外部热源（能源）称为引火源。
燃烧发生时，上述三个条件必须同时具备。
燃烧发生的充分条件可表述为：具备足够数量或浓度的可燃物；具备足够数量或浓度的助燃物；具备足够能量的引火源；上述三者相互作用。
二、燃烧的链式反应自由基自由基是一种高度活泼的化学基团，容易自由结合或与其他物质的分子反应，从而使燃烧按链式反应的形式扩展，也称游离基。
对于多数有焰燃烧而言，其燃烧过程中存在未受抑制的自由基作中间体。
自由基的链式反应是燃烧反应的实质，光和热是燃烧过程中的物理现象。
因此，可以用着火四面体来表示有焰燃烧的四个条件，即可燃物、助燃物、引火源和链式反应自由基。
第二节燃烧类型及其特点一、按燃烧发生瞬间的特点分类：可分为着火和爆炸。
第四章 燃气燃烧方法
天然气和空气在多孔陶瓷板上 燃烧时的温度变化曲线
L0为小孔式火道长度
第三节 完全预混式燃烧
2、冷却法防止回火
•冷却火孔以降低火孔出口的火焰传播速度，从而防止回火。
第四节 燃烧过程的强化与完善
一、两个热强度
1. 面积热强度：指燃烧室(或火道)单位面积上在单位时间内
通常碳粒来不及在高温区烧完，随气流流入火焰尾部低温区,燃 烧由扩散区转为动力区(温度低造成)，此后，碳粒的燃烧可能完全中 断，未燃尽的碳粒冷却后便形成碳黑，沉积在加热表面或管壁上。
五、火焰辐射
◆ 燃气火焰辐射有两种情况：
①、不发光的透明火焰的辐射，主要为高温气体的辐射，如 CO2、H2O。
②、黄色、光亮而不透明的光焰辐射，其中火焰内的游离碳 粒子产生的固体辐射占很大比例。气体辐射仅在窄波段进 行，辐射能力弱，而发光固体颗粒辐射具有连续发射光谱 能力，辐射能力强。
四、紊流预混火焰的稳定
◆ 采用人工的稳焰方法，出发点仍为改变气流速度以及改 变传播速度。
◆常用方法：在喷口处设置一个点火源。
1. 连续作用的人工点火装置，如炽热物体，辅助火焰。如图 1 2.使炽热的燃烧产物流回火焰根部形成点火源，如采用火焰稳定器:圆棒、
V型棒、锥体、平盘、鼓形盘等。如图2
图1 用辅助火焰作点火源 1—燃烧器火孔；2—小孔；3—环形缝隙
② 火焰焰面为圆锥形，焰面以内为燃 气，焰面以外为空气，焰面处α=1，燃 烧产物浓度最大。 ③ 火焰长度与气流速度成正比，对同 一种燃气和同一燃烧器，气流速度越大， 火焰越长。 ④ 燃气流量一定时，火焰长度与气流 速度无关，仅与气体的扩散系数成反比。 扩散系数越大，火焰越短。(扩散系数即
预混燃烧灶具燃烧技术升级方向
能。 鼓风燃烧技术便是在此背 景下诞生 的， 笔者就重点对 鼓风燃烧进行分析 ， 从整 个鼓风 燃烧技术的发展过程中我们不难分析出灶具燃烧技术升级 的大势所趋 。
灶具燃烧技术 升级方 向
■ 孟德奇
要 有 多孔 陶 瓷 板 ，双 层 金 属 纤 维 ，催 化棉 等 。他 们 原 理 一 般 器 头部 可 燃混 气 从 头部 火 孔 流 出被 点 燃 生 成 本 生 火 焰 。 都 为 通 过 加 大腔 体 小 负荷 来 等 同 实现 全 预 混 并 通 过 上 述 结构 装置 来 实现 稳 定 燃 烧 。
在欧洲等 发达 国家 ．近年来运 用全预混燃烧技开发的燃 气 为 此 需 要 足 够 的 二次 空气 进 口 面积 。
气热水 ／采暖两 用炉 ， 在短短数年 时间内已迅速达到 ４ ％ 的 Ｏ
完全预混式燃烧 ：预先 混入燃烧所需要的全部空气再进
销售份额 国内的燃气具行业 全预 混燃烧技还处于初级基础 行燃烧的一种燃烧 方式 。此种燃烧方法的特点是火焰短 ，附 研发阶段 ， 已有个别企业研发 出可 实际运用 的产品 ， 华帝、 着 于 燃 烧 表 面 ，看 不 到火 焰 ，故 称 无 焰 式 燃 烧 方 法 ，或 称 其 如 万和 在国家大力发展低碳经济的背景下 ， 具有高效节能 、 低 为完全预 混式 燃烧 方法 。这种燃烧方法的稳定性较差 ．稳 定 Ｎ Ｏ 排放 的全预混燃烧技的运用将是 国内燃气具行业新 的经济 燃烧的范 围较 小 必须采 用防止离焰与回火的稳焰措施。目
增长点。 矿
墨■ ２ １ ．８● 理代囊皤 ０ ００
红 主 （ 责编 朱禹 前 家用燃气灶 当中， 外线 燃烧在全预混方式 中比较常见 韬）
扩散燃烧与全预混燃烧.
低NOX燃烧器
（3）烟气再循环
部分烟气循环与新鲜燃气混合，降低燃烧温 度，因而降低NO；同时利于着火。
全预混式燃烧
一、特点 1. 燃烧速度快，火焰很短甚至看不出 2. 容积热强度高 100-200×106kJ/m3· h （3-6×104kW/m3） 3. 空气过剩系数小（α=1.05-1.10）， 燃烧温度高 4. 燃气与空气全预混，火焰传播能力强， 但由于温度高，容易回火 5. 热效率高， 40%的燃烧热以辐射传热 二、燃烧器形式 陶瓷板红外线燃烧器 金属纤维全预混燃烧器 金属板式全预混燃烧器
低NOX燃烧器
三、控制温度型NO生成的方法
1. 降低燃烧温度水平； 2. 降低氧气浓度，在浓燃料下燃烧； 3. 缩短烟气在高温区内停留时间； 4. 使燃烧在远离 α=1的条件下进行。
低NOX燃烧器
（一）分段燃烧法
空气分段或燃料分段。降低火焰平均温度和峰值温度，降低NO。
空气分段燃烧器
（二）浓淡燃烧法
淡火焰为全预混，火焰较短；浓火焰空 气不足，火焰拉长；减缓发热速率，使总 的火焰温度下降。由于两侧空气的挤压作 用，使火焰向内侧倾斜，浓火焰会加热淡 火焰的烟气，使燃烧温度降低。
低NOX燃烧器
低NOX燃烧器
浓淡燃烧法热水器，常有2种方式，通过改变引射器 和火排形式来实现。
1. 第一种方式：浓淡火排交叉，奇数火排上进行浓燃烧， 偶数火排上进行淡燃烧，两者平行交替。称为浓淡火排。 2. 第二种方式集浓淡燃烧于单独一个火排上，即在一个火 排的某些火孔上进行浓燃烧，而另外一些火孔上进行淡 燃烧，浓、淡火孔交替分布。第二种技术比较复杂，第 二种方式为浓淡火孔。
低NOX燃烧与全预混燃烧
低NOX燃烧器
AE94.2燃机扩散与预混模式燃烧切换失败技术分析
AE94.2燃机扩散与预混模式燃烧切换失败技术分析摘要：文章介绍安萨尔多AE94.2燃机正常运行时扩散切预混模式的原理、条件以及某厂在第一次燃烧模式切换失败的过程与分析，得出对于这种机型来说模式切换对于机组的NOx排放以及机组稳定性至关重要。
负荷变化和PGCV阀开度速率不匹配是燃烧模式切换的根本原因，经过重新调整空燃比解决此问题。
关键词：AE94.2 ;扩散模式；预混模式；NOx排放；PGCV阀开度；切换失败0、引言随着环境污染的日益严重，对电力生产排放的标准越来越高，因此建设燃气发电厂近年来成为了各个电力行业的“时尚宠儿”，这就要求燃机运行中NOx排放量不大于规定值，最大限度地减少燃机运行产生的NOx排放量，这时燃烧模式成了影响排放量多少的关键性因素。
1、设备概述AE94.2型燃机是频率为50HZ的单轴重型燃机，采用冷端驱动和筒形燃烧室，单轴结构能够直接从燃机的压气机端驱动发电机，外部空气通过进气系统进入压气机压缩后进入每个燃烧室顶部的燃烧器中，燃料在两个对称布置的带多个燃烧器的筒形燃烧室中进行燃烧，燃烧筒垂直于透平两端进行布置并分别装有8个燃烧器，高温气体经过透平将热能转化为机械能驱动燃机转动，最后气体通过排气扩散器排出。
2、燃烧过程中模式的切换原理和条件燃烧模式分为扩散和预混燃烧模式，在低负荷过程中天然气进入扩散燃烧器，并流经扩散燃烧器的环形空间，与燃烧空气进行混合并且通过轴向旋流器进入燃烧区域；在高负荷时，天然气和燃烧空气通过斜旋流器的叶片进行混合，天然气通过燃气分配器、斜向旋流器叶片进入，然后和燃烧空气进行混合。
1.值班器无故障；2.扩散、预混燃料阀的燃烧传感器器无故障；3.IGV（进气可导静叶）控制无故障；1.燃烧室的相对压差比>1%；1.IGV（进气可导静叶）全关；2.TETC（排气温度）>510℃；当满足以上6个条件时，燃机会自动由扩散切换到预混燃烧模式。
3、燃烧模式切换过程介绍4、故障现象分析及处理4.1扩散切预混模式失败经过某电厂进行了第一次燃烧模式的切换过程：2019年03月17日 23:08:01，1号燃机负荷89.56MW，天然气压力20.99bar,CV阀(主燃料阀)开度38.53%，PGCV阀（值班气阀）开度10.31%，左右两侧燃烧室火焰强度均为97%；23:08:35，燃烧模式切换成功，预混模式下燃烧稳定，燃机负荷94.07MW，压力20.78bar，此时CV阀36.44%，PGCV阀开度60.29%，左、右两侧燃烧室火焰强度均为97%；23:09:00，1号燃机发出燃机熄火跳闸保护动作。
各种低氮燃烧技术的特点
各种低氮燃烧技术的特点技术01扩散式燃烧这是⼀种最简单的燃烧⽅式，该燃烧⽅式的优点是简单、容易点⽕、不会回⽕、燃烧稳定及燃具结构简单。
缺点是，对于空⽓需求量⼤的⾼热值燃⽓，靠层流扩散达不到完全燃烧，烟⽓中C0含量⽐较⾼，燃具体积⽐较⼤。
强制⿎风扩散燃烧⽅式多⽤于⼯业炉中的⼯业燃烧器。
采⽤这种燃烧⽅式需要合理地组织空⽓与燃⽓混合，避免产⽣⼤量的N0x与C0。
O2含量2%--12%；，相对点⽕容易。
但是，NOX含量⽆法控制。
技术02部分预混式燃烧部分预混式燃烧习惯上⼜称⼤⽓式燃烧。
与扩散式燃烧相⽐，部分预混式燃烧具有燃烧完全、⽕焰短、热强度⼤的优点，但是这种燃烧⽅式可能产⽣回⽕、离焰与脱⽕，在控制好⼀次空⽓的条件下，能具有⼀定范围的不离焰、不回⽕的稳定⽕焰区，在此区内可以调节热负荷。
部分预混式燃烧也有以下缺点：a.需要组织好⼆次空⽓，需要⾜够的⼆次空⽓进⼝⾯积及必要的炉膛⾼度，所以很难减⼩燃烧设备的体积。
b.燃烧产物中N0x含量较⾼，采取措施后，N0x含量降低，⽽C0含量升⾼，很难达到C0与N0x含量都降低的效果。
在有些较⼤功率燃烧器结构中，为了保证点⽕成功率，中⼼形成⽕焰⿊区，采⽤部分预混。
其他与扩散式燃烧相同。
技术03精准控制全预混式燃烧将燃烧所需空⽓精准混⼊燃⽓再进⾏燃烧的全预混式燃烧，其特点是⽕焰短，附着于燃烧表⾯，甚⾄看不到⽕焰，故也称作⽆焰式燃烧。
这种燃烧⽅式的稳定性较差，稳定燃烧的范围较⼩，必须采⽤防⽌离焰与回⽕的稳焰措施。
精准控制全预混式燃烧的优点：燃烧强度⼤，⽕焰短，可以降低炉膛⾼度；不需要⼆次空⽓，省去了⼆次空⽓的⼊⼝⾯积；具有较⼤的⾯积热强度与体积热强度，可缩⼩燃烧设备体积；⽕焰⾯可以靠近热交换器，增⼤传热系数；燃烧产物中C0及N0x含量都⽐较低。
精准控制全预混式燃烧的缺点及特殊的技术要求：当热负荷较⼤时，⽆法利⽤燃⽓⾃⾝压⼒通过引射器吸⼊空⽓，需要有保证燃⽓与空⽓混合⽐例的装置，并且维持此⽐例不受热负荷变化的影响；应有可靠的避免离焰、回⽕的稳焰措施，必要时需要冷却头部，防⽌回⽕。
第七章 燃气的燃烧方法
2、紊流扩散火焰的长度 在燃气紊流自由射流中，由实验公式，轴线上的燃气浓度 Cg与射流出口处的原始浓度C1之比为：
Cg C1 0.70 as 0.29 r
α—紊流结构系数； s—轴向距离； r—射流喷口的半径。
射流中各点的燃气浓度与空气浓度之和应该是一样的，它等 于出口处的浓度和 ：
C1 0 C1
13
思考：如何消除层流扩散火焰中的煤烟？
在火焰的内侧高温区：扩散区燃烧，可从内部提供足够多的 氧气。（例如部分预混式，完全预混式燃烧）
在火焰的外侧低温区：动力区燃烧，外部保温。如马灯、煤
油灯的玻璃罩，起到防风、保温作用。
14
3、层流扩散的长度 采用相似关系来分析层流扩散火焰的基本规律。
扩散燃烧装臵 ：管1、管2 ；
家庭用燃气用具大都属于此类。如燃气灶、热水器。日 常生活中常见：打火机、煤油灯。
25
燃气在一定压力下， 以一定流速从喷嘴流 出，进入吸气收缩管， 燃气靠本身能量吸入 一次空气。在引射器 内燃气和一次空气混 合，然后经头部火孔 流出，进行燃烧，形 成本生火焰。
26
27
根据气流喷出速度的不同，部分预混火焰又可分为层流和紊流。
但氧气向焰面扩散的速度基本未变，焰面的收缩点离喷
口越来越远，火焰长度不断增加。这时，火焰表面积增加，
单位时间内燃烧的燃气量↑。
b、当Vm↑→临界值时，
流动状态从层流→紊流→火焰顶点跳动。
19
c、随Vm继续↑，
火焰绝大部分均扰动起来，这时扩散转变为紊流扩散， 混合加剧，燃烧强化→火焰变短。
d、随着扰动程度的加剧，混合时间↓↓，当 在动力区进行。
29
3、点火环 思考：管道上气流的速度按抛物线分布，中心大，四周小， 管壁处为0。火焰会不会传到燃烧器里去？ 不会，火焰传播速度受管壁散热的影响，该处的火焰传播 速度因为管壁散热也减小了。 思考：在焰面任一点上，Sn=Vn， 火焰在该点是否能完全稳定？ 不能，只是在火焰面法向上稳定， 由于存在切向分速度，使质点向上移 动。
实务基础知识必考 燃烧(2)
实务基础知识必考（一）燃烧(2)第二节燃烧类型及其特点二、按燃烧物形态分类燃烧物形态：（一）气体燃烧可燃气体的燃烧不需像固体、液体那样经熔化、蒸发过程，其所需热量仅用于氧化或分解，或将气体加热到燃点，因此容易燃烧且燃烧速度快。
根据燃烧前可燃气体与氧混合状况不同，其燃烧方式分为扩散燃烧和预混燃烧。
1.扩散燃烧即可燃性气体和蒸气分子与气体氧化剂互相扩散，边混合边燃烧。
在扩散燃烧中，可燃气体与空气或氧气的混合是靠气体的扩散作用来实现的，混合过程要比燃烧反应过程慢得多，燃烧过程处于扩散区域内，整个燃烧速度的快慢由物理混合速度决定。
扩散燃烧的特点为：燃烧比较稳定，火焰温度相对较低，扩散火焰不运动，可燃气体与气体氧化剂的混合在可燃气体喷口进行，燃烧过程不发生回火现象（火焰缩入火孔内部的现象）。
对稳定的扩散燃烧，只要控制得好，就不会造成火灾，一旦发生火灾也较易扑救。
2.预混燃烧是指可燃气体、蒸气预先同空气（或氧）混合，遇引火源产生带有冲击力的燃烧。
预混燃烧一般发生在封闭体系中或在混合气体向周围扩散的速度远小于燃烧速度的敞开体系中，燃烧放热造成产物体积迅速膨胀，压力升高，压强可达709.1～810.4kPa。
火焰在预混气中传播，存在正常火焰传播和爆轰两种方式。
预混燃烧的特点为：燃烧反应快，温度高，火焰传播速度快，反应混合气体不扩散，在可燃混合气中引入一火源即产生一个火焰中心，成为热量与化学活性粒子集中源。
（二）液体燃烧易燃、可燃液体在燃烧过程中，并不是液体本身在燃烧，而是液体受热时蒸发出来的液体蒸气被分解、氧化达到燃点而燃烧，即蒸发燃烧。
因此，液体能否发生燃烧、燃烧速率高低，与液体的蒸气压、闪点、沸点和蒸发速率等性质密切相关。
可燃液体会产生闪燃的现象，发生闪燃时的最低温度称为闪点。
可燃液态烃类燃烧时，通常产生橘色火焰并散发浓密的黑色烟云。
醇类燃烧时，通常产生透明的蓝色火焰，几乎不产生烟雾。
某些醚类燃烧时，液体表面伴有明显的沸腾状，这类物质的火灾较难扑灭。
燃气的燃烧方式分类
燃气的燃烧方式分类燃气的燃烧方式通常有三种:扩散式燃烧、部分预混式燃烧和完全预混式燃烧。
一、扩散式燃烧燃气与空气不预先混合，即一次空气系数α=0，燃气从火孔流出进行燃烧，燃烧所需要的空气，完全依靠扩散作用从周围大气中获取，这种燃烧方式称为扩散燃烧。
例如，燃气从钢管的渗漏孔外泄时的燃烧，就属于这种形式.扩散燃烧的火焰长而无力，它像蜡烛燃烧那样分成三层火焰，中心的火焰较暗，这是还未达到着火温度的可燃气流;中间一层发光明亮，这一层是碳氢化合物受热分解成的碳和氢，游离碳在高温下灼热发光;最外层是可燃气体扩散在空气中燃烧所形成的。
从外形上看，扩散式燃烧的火焰拉得较长，且为黄色，但仍会看到下部的外表有一层薄薄的蓝色，这是周围空气无法进入火焰内部的结果 (“进入”是指空气与燃气混合)，这种扩散式燃烧通常用在工业上生产化工原料 (炭黑)，也普遍用于点火火源。
由于扩散燃烧是通过空气的扩散作用而进行的，其混合速度慢，所以火焰温度较低，常会发生不完全燃烧。
液化石油气不宜采用这种燃烧方式，原因是燃烧需要的空气量较多。
扩散式燃烧器是按层流扩散的原理来设计的。
燃烧所需要的空气量，常用加大过剩空气系数的方式来提供。
但采用过剩空气系数加大办法会使燃烧温度下降，燃烧情况恶化，热强度较低。
如采取适当的强制送风措施，则可加大气流扰动，对提高热强度，减少火焰长度有作用。
二、部分预混式燃烧如果燃气与所需的空气预先进行部分混合，即0<αꞌ<1，然后让混合气体从火孔流出，则一经点燃，就有部分燃气靠一次空气首先燃烧起来，形成火焰的焰心，又称内锥。
内锥中间为预热区，内锥表面叫焰面。
其余的燃气与燃烧产物混合在一起，并与周围的空气进行扩散转移，再将燃烧进行完毕，这时所混合的空气称为二次空气，形成的火焰俗称外锥。
由于火孔内气体压力比周围空气压力大，燃气流出后即向外膨胀，因此，内锥底部直径比火孔直径略大一些。
这种燃烧所形成的火焰结构常称为本生火焰。
全预混燃烧
第四章 全预混燃烧技术
一、燃气全预混燃烧的特点
1.燃气全预混燃烧是指燃气在燃烧器前与足够的空气进行充 分混合，在燃烧的过程中不再需要供给空气的燃烧方式。
1）文丘里混合器的恒混合比原理：
根据伯努利方程，流过文丘里混合器的空气流量为：
V aA a2(pa1pa2)K apa1pa2 a
式中 Va——空气流量，m3/h
а——文丘里混合器流量系数
Aa——文丘里混合器过流面积，m2
Pa1——文丘里混合器前静压，Pa
Pa2——文丘里混合器喉部静压，Pa
ρa——空气密度，kg/m3
Ka——混合器阻力系数。
进入文丘里混合管的燃气流量为：
V gβ × A g2(P g ρ gP a2)K gP gP a2
式中 Vg——燃气流量，m3/h
β——燃气喷嘴流量系数
Ag——燃气喷嘴面积，m2
Pg——燃气喷嘴前静压，Pa
Pa2——文丘里混合器喉部静压，Pa
Pint=调节阀膜片10下侧压力=膜片8下侧压力=膜片8上侧 压力Pa1+弹簧力Os
即：
Pint=Pa1+Os
由于在变负荷过程中膜片8上侧弹簧的位移很小，因此认为弹 簧的弹性力Os恒定不变。
由式（3-4-1）可知，此时无论风量如何变换（Pa1变换）， 均能保持Pint与Pa1的比例关系。通过零点调节螺丝17可以 改变Os值，称为“零点迁移”，如下图所示。
前预混系统与后预混原理基本相同。前预混系统所使用的文 丘里型混合器安装在风机入口，文丘里管的前压Pa1为大气 压，即Pa1=0。因此，无需空气取压管，阀上的取压口位置 直通大气即可。Pa2为文丘里混合器出口压力，即风机进口 压力，运行原理与后预混相同。
火灾防治
③检查防火墙有无裂缝，有无漏风现象。
2.火区状态分析 （1）变化速率的确定
式中
、
——分析期间时间的初、末值； ——对应于的气体浓度的百分比。
图1—16 封闭火区内气体组分随时间的变化
（2）火区内火源燃烧状态分析 ①判断准则1（N2浓度变化速率的影响） ②判断准则2（O2和N2浓度变化速率的比较）
3．防火墙构筑前的准备工作
（1）防止爆炸的有关措施
在可能条件下，移除燃烧的可燃物，特别
注意火区内设备中的电池、蓄电池，它们会对将
来火区恢复工作的安全造成不利影响。待封闭的
区域若有大量煤尘存在，应多覆盖岩粉惰化。各 种电路，包括信号线、架空线和金属管，都应切 断。轨道、输送机应撤除一段，用以切断导电回 路。
导致着火巷风量减少，风量减少量可达30％。
（2）上行通风巷道火灾 发生在上行通风巷道的火灾产生浮力和节流两种 效应。
图1-7 在浮力、节流作用下巷道风向的变化
图1—8 上山风量和风压随时间的变化情况
（3）下行通风巷道火灾
下山发生火灾，风向很可能逆转，而且可能出现 风向频繁变化的情况，这是救灾时需特别注意的。是 否能保持持续的风流逆转后的方向，取决于以下几种 因素：
（1）富氧燃烧 下风侧氧浓度一般保持在15％（体积浓度）以上， 故称为富氧燃烧，也称为非受限燃烧。
（2）富燃料燃烧
其下风侧烟流常为高温预混可燃气体，与旁侧 新鲜风流交汇后，易形成新的火源点，这种形成多 个再生火源的现象称为火源发展的“跳蛙”现象。 再生火源的出现增大了预混气体进入火源、引起爆 炸的概率，并加快了火灾蔓延的速度。
第五讲 矿井火灾防治
一、燃烧的基本概念
1.燃烧的形式
（1）扩散燃烧 （2）分解燃烧 （3）表面燃烧 （4）预混燃烧
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低NOX燃烧器
（3）烟气再循环
部分烟气循环与新鲜燃气混合，降低燃烧温 度，因而降低NO；同时利于着火。
全预混式燃烧
一、特点 1. 燃烧速度快，火焰很短甚至看不出 2. 容积热强度高 100-200×106kJ/m3· h （3-6×104kW/m3） 3. 空气过剩系数小（α=1.05-1.10）， 燃烧温度高 4. 燃气与空气全预混，火焰传播能力强， 但由于温度高，容易回火 5. 热效率高， 40%的燃烧热以辐射传热 二、燃烧器形式 陶瓷板红外线燃烧器 金属纤维全预混燃烧器 金属板式全预混燃烧器
全预混式燃烧
设多孔均流板使头部火孔的混气压力和流量均匀，防止回火。
图：多孔金属板式全预混燃烧器的温度分布（数值模拟）
全预混式燃烧
试验结果
28kW的冷凝式壁挂炉上安装平板式全预混燃烧器； 12T天然气，压力 2kPa 在高、低热负荷下都能稳定燃烧， 热负荷%：93.6-98.6% 热水产率：95.9-99.1% 热效率： 100-105% 排烟温度 40-50℃ 烟气中CO = 189-315 ppm NOX ≈15 ppm
低NOX燃烧与全预混燃烧
低NOX燃烧器
一、 NOX生成机理
燃气燃烧生成的NOX主要是NO，反应： O2 + N2 = 2NO － 180kJ 烟气中NOX来源于空气及燃料中N， 在高温下生成，造成污染。 烟气中NOX的种类： （1）热力型（温度型）NOX：空气及 燃料中N，在高温下生成； （2）快速型NOX：碳氢化合物燃烧， 当燃料过浓时在反应区会快速生 成NO。 （3）燃料型NOX：煤中氮化物热分解 和氧反应生成NO。 燃气燃烧生成主要是热力型NOX
低NOX燃烧器
三、控制温度型NO生成的方法
1. 降低燃烧温度水平； 2. 降低氧气浓度，在浓燃料下燃烧； 3. 缩短烟气在高温区内停留时间； 4. 使燃烧在远离 α=1的条件下进行。
低NOX燃烧器
（一）分段燃烧法
空气分段或燃料分段。降低火焰平均温度和峰值温度，降低NO。
空气分段燃烧器
（二）浓淡燃烧法
低NOX燃烧器
二、影响温度型NO生成的因素 1. 温度（关键因素） 1500 º C以上开始生成NO，随着温度上升，NO剧增。 2. 烟气停留时间 烟气停留时间长，特别是在高温 下空气系数 α
α 影响 O2浓度和燃烧温度。当 α 接近 1 时，NO生成量最大。因为当 α 远小于 1时，燃料过浓，[O]不易 与N2生成NO；而当α 远大于 1时， 燃烧温度降低，NO也减少。
淡火焰为全预混，火焰较短；浓火焰空 气不足，火焰拉长；减缓发热速率，使总 的火焰温度下降。由于两侧空气的挤压作 用，使火焰向内侧倾斜，浓火焰会加热淡 火焰的烟气，使燃烧温度降低。
低NOX燃烧器
低NOX燃烧器
浓淡燃烧法热水器，常有2种方式，通过改变引射器 和火排形式来实现。
1. 第一种方式：浓淡火排交叉，奇数火排上进行浓燃烧， 偶数火排上进行淡燃烧，两者平行交替。称为浓淡火排。 2. 第二种方式集浓淡燃烧于单独一个火排上，即在一个火 排的某些火孔上进行浓燃烧，而另外一些火孔上进行淡 燃烧，浓、淡火孔交替分布。第二种技术比较复杂，第 二种方式为浓淡火孔。