回流区火焰稳定原理
预热区 恒温区 回流区
预热区、恒温区、回流区是回流焊工艺中的三个关键温区，它们是回流焊接过程中针对电子元器件和电路板上的焊膏进行热处理的阶段。
1. 预热区（Preheat Zone）：
在预热区，电路板被逐渐加热，主要目的是让电路板和元器件均匀升温，减少温差带来的热应力，同时激活焊膏中的助焊剂，使得焊膏中的固体焊料颗粒熔融并均匀分布在模板印刷的焊盘上。
预热速度不宜过快，以免因热应力造成元器件或电路板损伤，也不宜过慢，以免影响焊膏的湿润和扩展性能。
2. 恒温区（Soak Zone / Thermal Soak Zone）：
恒温区的作用是让电路板和元器件在一定的温度下保持一段时间，目的是使电路板和元器件的温度均匀，确保在接下来的焊接过程中所有元器件的温度达到一致性。
在这个阶段，助焊剂可以进一步发挥去除氧化物和污染物的作用，同时使焊膏中的金属粉末充分熔融准备进行焊接。
3. 回流区（Reflow Zone）：
回流区是整个回流焊过程中的关键阶段，此时温度
达到峰值，足以使焊膏中的焊料完全熔化，形成可靠的焊点连接元器件与电路板。
焊膏中的金属合金成分在熔化后填充到焊盘和引脚之间的缝隙中，形成冶金结合，当温度随后下降时，焊料固化形成稳固的机械和电气连接。
这三个温区的温度曲线和时间设置都需要根据具体的焊膏、元器件和电路板材料的特性以及设备性能来进行精确控制，以保证焊接质量。
火焰传播与稳定理论打印版讲解
火焰稳定的基本原理
• 要保证火焰前沿稳定在某一位置上，可燃物向前 流动的速度等于火焰前沿可燃物传播的速度，这 两个速度方向相反，大小相等，因而火焰前沿就 静止在某一位置上。
• 当预混气体流量很小时、使得出口断面上的流动 速度总是小于火焰传播速度时，火焰就会向管内 传播，造成回火。
• 若流速过高，则会造成吹灭。
0
• 介质的连续性方程
0u0 xux
• 未反应区方程
d dx
(
dT dx
)
cP 0u0
dT dx
dT x : dx 0,T T0 x 0 :T TB
• 进行一次积分可得
( dT
dx
)
cP 0u0 (T
T0 )
• 再次进行积分求解可得
0u0cp x
影响火焰正常传播速度的主要因素 -燃料化学结构的影响
对于饱和碳氢化合物（烷烃类），其最大 火焰速度(0.7m/s)几乎与分子中的碳原子 数n无关；
对于一些非饱和碳氢化合物（无论是烯烃 还是炔烃类），碳原子数较小的燃料，其 层流火焰速度却较大。
差异是由热扩散性不同所造成，这种热扩 散性和燃料分子量有关。
cos
dr
uH
(dr)2 (dz)2 w
dz w2 uH 2
dr
uH
w 2
uH
1 dz w dr uHΒιβλιοθήκη • 火焰形状z
1 uH
w0
wR R r
w0 3
R
r3 R2
•火炬着火区长度计算公式
火焰传播与稳定理论打印版讲解
火焰的形状和表面积大小不再取决于火焰传播的速 度，而是取决于气体燃料和空气之间的混合速度。
在层流下，依靠分子热运动的分子扩散进行混合 在湍流下，依靠微团扰动的湍流扩散
部分掺空气的可燃气体的扩散燃烧
• 扩散形式的火焰可以在气体燃料和部分空 气均匀混合后由喷燃器送入炉膛内，支持 能够完全燃烧的部分空气从火焰的外界依 靠扩散来供给燃烧而形成的火焰。
反应区：d
dx
(
dT dx
)
wq
0
( dT dx
)
b
2 Tr wqdT
Tb
uH
2 Tr wqdT Tb
02c2p (Tb T0 )2
Tb wqdT 0 T0
Tb T0 Tr T0
uH
2 Tr wqdT T0
02c2p (Tr T0 )2
• 2种燃料性质相差不大的混气互相混合时。。。 • 若添加剂能改变扩散系数，则会对火焰速度产生明显影响。
火焰传播界限
对于每种可燃气体混合物来讲，都有火焰传播的浓度界限。 可燃物在混合物中的浓度低于某值而使正常速度为零的浓度值
称为下限，高于某值而使正常速度为零的浓度值称为上限。 接近限值时，火焰的正常传播速度约为0.03~0.08m/s。
w
k0cne
E RT
uH
2n! Bn1
ws 0 q 0cp (Tr T0 )
(T0 Tr
)n
exp[
E R
(1 Tr
1 )] T0
wS 0
w0
Tr T0
实验二-层流火焰传播速度的测定实验
实验二-层流火焰传播速度的测定实验实验二层流火焰传播速度的测定实验一、预备知识1、火焰传播和化学反应燃烧发生了一系列化学反应，在这些反应中，燃料在一些自由基例如O、OH、H碰撞下发生反应，产生更多的H或者是分解成更小的碎片。
例如，CH4被连续地转化成CH3，CH2，CH。
最初形成的各种氧化的中间产物与燃料中的碳结合而首先变为CO，并且燃料中的氢基变为H2，所有的中间产物将接着进一步氧化，再一次通过自由基的作用，而变为CO2和H2O。
总热量的一大部分释放都是发生在第二阶段。
这个次序使燃烧具有自持性，且只能够发生在高温下（如1500K以上）。
因为只有在高温下，才能是自由基产生的速率比消耗的速率快，而这对燃料完全变形以及中间产物的氧化是有必要的。
当点燃预混燃料时，局部温度将提高到一个非常高的值，提高了反应速率，从而也引起燃料的燃烧，并且释放出热量。
通过热传导把热量引导到了未燃的相邻区域，相邻区域的温度以及反应率都提高了，因此燃烧就在那里发生了。
我们知道，热量的扩散是火焰传播的原因，燃烧波传播的速度取决于燃烧后的温度以及未燃混合物的热扩散性。
为了把高温区域的自由基传递到与之接触的低温的未燃混合物中，质量扩散也是很重要的；通常质量和热扩散率是相同的。
在本实验中，未燃混合物的压力和温度与环境大气一致。
火焰传播速度只依赖于混合物中的燃料/氧化剂的数量，它们反过来又控制着火焰的温度。
贫油(Φ<1)和富油(Φ>1)的火焰温度比化学恰当比(Φ=1)时更低因为偏离化学恰当比时多余的物质吸收了由可燃燃料燃烧所产生的热量。
实际上，温度最大值出现在当量比比1稍大一些的地方，因为产物的比热容比化学恰当比时稍低。
如果混合物过贫，燃气温度将太低，而不能产生大量的自由基，因此火焰传播变得不可能。
如果混合物过富，大量的燃料将吸收自由基，因此使燃烧第二阶段不能进行。
因此，火焰传播只在某个当量比范围内才有可能，这被称为可燃极限。
利用回流区稳定火焰的机理
利用回流区稳定火焰的机理回流区（Recirculation Zone，RZ）是指在燃烧器内部或燃烧器出口附近形成的一个区域，在这个区域内燃料和氧气没有充分混合，无法燃烧完全。
然而，利用回流区的稳定火焰机理，可以提高燃烧器的燃烧效率和稳定性。
回流区形成的原因很多，其中一个重要的因素是燃烧器内部的流场结构。
在大多数燃烧器中，燃料和空气通过喷嘴喷出并混合，形成一个高速的气流。
由于空气的动能较高，气流会形成一个射流，将燃料带到燃烧器的中心区域。
在这个过程中，气流会形成一个涡旋状的回流区域，这个区域内气体的速度较低，无法将燃料和氧气充分混合，导致无法完全燃烧。
利用回流区稳定火焰的机理主要有以下几点。
首先，回流区可以提供稳定的点火位置。
由于回流区气体的速度较低，燃料和氧气有更多的时间和空间进行混合。
在这个区域内，燃料和氧气的浓度可以达到适合燃烧的范围，从而实现点火。
此外，由于回流区气体的速度较低，火焰在这个区域内也不容易受到外界气流的干扰，因此可以保持较为稳定的燃烧状态。
其次，回流区可以提供额外的燃料供应。
在回流区，一部分未燃烧的燃料会被带入这个区域内。
由于气流的速度较低，这些燃料有更多的时间和氧气进行反应，从而提供了额外的燃料供应。
这样一来，整个燃烧过程的燃料利用率得到了提高，燃烧效率也随之提高。
此外，回流区还可以提供较低的氧浓度。
在回流区内，由于燃料的燃烧反应，会消耗部分氧气。
因此，在这个区域内，氧气的浓度会相对较低。
这种较低的氧浓度有助于控制燃烧过程中的局部高温区域，减少氮氧化物和一些有害物质的生成。
此外，回流区内氧气浓度的降低也有利于减少火焰传播的速度，使燃烧过程更加稳定。
最后，回流区还可以提供热的反馈作用。
当燃料燃烧产生热能时，部分热能会被传递到回流区域。
这种热的反馈作用有利于维持回流区的稳定和燃烧的连续进行。
此外，通过对回流区热能的控制和调节，还可以实现对燃烧过程的控制和调节，从而实现燃烧器的自动化和优化。
第十二章火焰的结构及其稳定
l d0
＝
2.4
w0 0.925w0
w2 uL2
1
这就是锥体形状的微分方程式。
由于沿径向方向，气流速度和燃烧速度都是变化的，上式的
积分是很困难的，解决的方法就是假设锥体为正锥体，锥体底面的
半径与管口半径相等，燃烧速度是常数，气流速度取沿断面的平均
值
椎体高度公式：
z r0
( )2 1
uL
（12-4）
上式
可以通过流量测定的方法计算出来，则
讨论：
实验证明的结果，根据边界速度梯度判断回火或脱火的临界条件。
燃料浓度越大，火焰可以 稳定的g值范围也越大，即气 流速度在很大范围内波动仍 可以稳定燃烧。
g值越小越容易回火，越 大越容易熄火。
二、紊流火焰
当可燃混合物以紊流流动由喷口喷出时，点火后形成的火焰轮廓不象层流那样 分明，但也是个近似锥形的有一定外形的火焰。图12—6表示这种火焰的外形特点。
紊流火焰的稳定性问题主要是脱火问题，这是因为气流速度已 增大到回火临界速度之上，回火不再发生。
第二节 扩散火焰
一、层流火焰
当煤气和空气分别以层流流动通入燃烧室时，得到层流的扩散火焰。
❖ 在层流下，混合是以分子扩散的形式进行的。在两 个射流相接触的界面上，空气分子向煤气射流扩散， 煤气分子也向空气射流扩散。在某一面上，煤气与 空气相混合时浓度达到化学当量比(即空气消耗系数 n＝1)。这时点火后，在该面将形成燃烧前沿。燃烧 前沿面上生成的燃烧产物同时向两个相反的方向 （中央的煤气射流和周围的空气射流）进行扩散。 因此，层流火焰中便明显地分为四个区域：纯煤气 区、煤气加燃烧产物区、空气加燃烧产物区，纯空 气区。
流量最大
回火或脱火的临界条件应该和管口边缘区域中的边界速度梯度相联系。
火焰传播与火焰稳定
p0 T a a0 p T0
1 .7
a / ul
0 ( p0 / p)
b
（b=1.0～0.75）
压力下降，火焰厚度增加。当压力降到很低 时，可以使δ 增大到几十毫米。火焰越厚，火焰 向管壁散热量越大，从而使得燃烧温度降低
第 六 章 火 焰 传 播 与 火 焰 稳 定
第一节 层流火焰传播
四、影响层流火焰传播速度的因素
温度的影响：
ul T
C 0
（C=1.5～2）
温度增加，火焰传播速度增加。
p0 T a a0 p T0
1 .7
T 1 .7
a / ul
因为温度对导温系数a和对速度的影响差不多， 因此温度对火焰厚度的影响不大。
第一节 层流火焰传播
四、影响层流火焰传播速度的因素
混气性质的影响：
导温系数增加，活化能减少或火焰 温度增加时，火焰传播速度增大。
第 六 章 火 焰 传 播 与 火 焰 稳 定
第一节 层流火焰传播
四、影响层流火焰传播速度的因素
淬熄距离： 当管径或容器尺寸小到某个临界值时，由于 火焰单位容积的散热量太大，生热量不足，火焰 便不能传播。这个临界管径叫淬熄距离。
W K ( 0 y0 ) n exp( E / RT )及 p / RT
QK ( 0 y 0 ) exp( E / RT ) ul 2 2 0 C p (Tm T0 )
n
1/ 2 ( p 0n 2 ) / 2
第 六 章 火 焰 传 播 与 火 焰 稳 定
二、层流火焰的内部结构及其传播机理
层流火焰传播的机理有三种理论： 热理论：认为控制火焰传播的主要机理为从反应 区到未燃区域的热传导 扩散理论：认为来自反应区的链载体的逆向扩 散是控制层流火焰传播的主要因素 综合理论：认为热的传导和活性粒子的扩散对火 焰传播可能有同等重要的影响
火焰稳定——精选推荐
⽕焰稳定2009-5-17University of Shanghai for Scienceand Technology1⽕焰稳定⼯程燃烧过程中，不仅要使可燃混合物着⽕并使⽕焰在⽓流中进⾏稳定地传播。
本章要求：了解⽕焰稳定存在的基本条件，锥形⽕焰稳定以及⾼速⽓流中⽕焰稳定⽅法。
2009-5-17University of Shanghai for Scienceand Technology2⼀维⽕焰稳定条件⽕焰稳定条件：混⽓速度等于⽕焰传播速度⽕焰不能驻定，产⽣脱⽕现象。
⽕焰不能驻定，产⽣回⽕现象。
⽕焰驻定，⽕焰稳定。
2009-5-17University of Shanghai for Scienceand Technology3⽓流速度不同时的三种⼯况脱⽕或吹灭：增加混⽓流速，⽕焰锥变长。
流速进⼀步加⼤时，⽕焰锥会被吹灭即脱⽕。
回⽕：混⽓流速减⼩时，⽕焰锥变短。
当流速减⼩时，则会发⽣回⽕。
稳定：混⽓流速恰当时⽕焰挂在管⼝上。
2009-5-17University of Shanghai for Scienceand Technology4b a ?为⽕焰锋⾯余弦定律：cos L n S w w ?==锥形⽕焰稳定条件—法向稳定2009-5-17University of Shanghai for Scienceand Technology5锥形⽕焰的稳定条件：⽓流流速增⼤，S ⼀定：夹⾓越来越⼤，⽕焰变得越来越细长。
⽓流流速减⼩，S ⼀定：夹⾓越来越⼩，⽕焰变得越来越宽。
cos L n S w w ?==2009-5-17University of Shanghai for Scienceand Technology6由于W t 的存在，其使⽕焰前锋沿ab ⽅向不断被吹向下游，为保证⽕焰稳定，必须有另⼀质点补充到被移动点的位置。
即需在⽕焰根部有⼀稳定点⽕源，可将可燃混合⽓点燃，从⽽能源源不断补充被⽓流带⾛的已燃质点，以维持⽕焰稳定存在。
煤粉燃烧器
煤粉燃烧器的分析摘要：本文分析了几种有代表性的预燃室型煤粉稳燃装置的原理及其特性，并根据其原理提出了几种改进的方案。
关键词：回流区；煤粉锅炉燃烧器；钝体前言：我国电力行业以劣质媒为主要燃料，这是我国能源政策的要求，同时也是我国煤碳资源分布状况、开采运输条件等所决定的。
从经济性和发展趋势看，燃油锅炉和燃用优质煤锅炉所占比重将越来越少，燃用劣质煤锅炉，特别是大容量劣质煤锅炉将越来越多。
锅炉燃用劣质煤时普遍存在着火困难、燃烧稳定性差、燃尽率低等问题。
对于有些煤种，还存在着炉膛水冷壁结焦、尾部受热面磨损腐蚀、排放物严重污染环境等问题。
另一方面，要求越来越多的锅炉机组参加电网调峰。
锅炉参加电网调峰时，需要改变负荷和调整运行方式，这就进一步加剧了劣质煤锅炉己存在的问题的严重性。
这些问题急需解决，而解决这些问题的重要手段就是研制和开发新燃烧设备。
我们小组从《燃烧学》课本上介绍的两种传统煤粉燃烧稳燃装置出发：旋流稳燃器：稳燃原理：旋流射流的一个最大特点就是射流内部有一个反向回流区，旋转的射流不但从射流外侧卷吸周围的介质，而且还从内部回流区内卷吸介质，而内部回流区的烟气温度很高，能有效助燃和稳燃。
存在的问题：1.预燃筒壁的积粉和结渣：不能作为主燃烧器在锅炉运行中长期使用，甚至在短期的锅炉点火启动和低负荷稳燃运行使用时也成问题，因预燃室简壁结焦严重或出现局部温度过高而烧毁预燃室.2.旋流叶片的磨损：在长期多变负荷运行过程中，旋流叶片受到高速煤粉流的冲刷，容易磨损变形，造成煤粉流的堵塞，影响旋流效果3.低负荷条件下工作不稳定，容易熄火，需要喷油助燃。
4.对无烟煤等低挥发分含量煤种的效果不好。
钝体直流稳燃器：稳燃原理：钝体是不良流线型体，在大雷诺数下流体流经钝体时在钝体的某个位置会是流体边界层脱离开钝体，从而在下游形成一个回流区，回流区内的煤粉具有高温，高氧的特点，提供更多的着火热，克服了自由射流的冷核区，对于助燃和稳燃有较大效果。
燃烧器火焰的稳定性
燃烧器火焰的稳定性对于预混式燃料气喷嘴，燃料气和空气的混合物从火孔喷出并被点燃后，不一定都能形成稳定的火焰。
当流速很低时，火焰可能逆流传播进火孔，使燃烧在喷嘴内进行。
这种现象称为回火。
当流速很高或:;很大时，火焰将被吹离喷头，后面随之而流出的燃料气和空气混合物根本不能着火。
这种现象称为脱火或吹熄。
嫩料气和空气混合物自火孔喷出时，其射流截面上的流速分布是中心高，四周低。
而火焰传播速度都是均匀的(只有在靠近壁面的淬熄距离内火焰传播速度为零)，有些地方混合物的流速正好等于火焰传播速度，那里就形成一个固定的火焰锋面，即作为整个火焰策源的所谓点火环。
只有在这种情况下火焰才是稳定的。
当天然气和空气混合物以层流状态自火孔喷出时，其火焰特性如图7-5所示。
从该图可以看出，α1≈1时，火焰稳定区域并不宽，尤其当。
α1>1时，稳定区域更加狭窄。
当α1略低于0.75时，火焰的稳定区域比较宽阔，运行比较可靠。
当αt=0时，形成扩散火焰，它不可能回火，也不易脱火，火焰极为稳定。
管式炉上使用的气体燃烧器，燃料气和空气混合物在火孔出口处一般都处于流速很高的湍流状态，其流速远远超过上述层流状态的脱火区边界。
虽然湍流火焰传播速度比层流的高得多，但仍需采取适当措施来防止火焰脱火。
常用的措施有：（1）使燃烧在燃烧道内进行。
至少在火焰根部设置然烧道。
炽热的燃烧道耐火材料将连续地对可燃混合物进行强迫点燃。
(2)采用α1较低的半预混燃烧器，可以得到较稳定的火焰。
(3)采用多火孔互相交叉喷射，各火孔火焰可互相强迫点燃，保证火焰的稳定性。
(4)缩短燃料气和空气的预混合段长度，有意使其浓度场不均匀，则有些地方燃料气浓度稍高，出现局部区域具有较低α1的工况，可改善火焰稳定性。
(5)采用凹凸不平的燃烧道壁面或火焰附墙壁面，以便产生涡流和回流，使热烟气回流作为强迫点燃的热源。
(6)在靠近火孔处的燃烧道不采用平缓过渡而采用截面突然扩大的办法，造成死角，以便形成较大的死滞旋涡区，使热烟气回流。
第8章 火焰的稳定理论
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设流过截面积为A的可燃混合气射流的质量流量 为 A0 w ，若 w 是射流容积为V的某种平均化 学反应速率，则可燃混合气体由于化学反应而 消耗的速度将是 wV 。如果气流速度大于这 一反应消耗速度就将产生吹熄现象。因此，为 了维持火焰的稳定就必须
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火焰顶部的形状
试验发现，火焰顶部也不成尖锥形，而一般形成 一个圆角。这可以用和上面同样的道理解释。
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c mix i (10)
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此外，未燃混合气在回流区外缘与燃气相接触直 到点燃为止的接触时间为： 或
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k l / wl (11)
k Lre / wl (12)
wl—邻近回流区的未燃混合气沿回流区边界的流 速； l—着火点离稳定器的距离； Lre—回流区的长度。 如果使未燃混合气着火所需的时间τc小于未燃混 合气与高温已燃气体相接触的时间τk，则可就 保证未燃混合气不断被点燃从而获得稳定的火 焰。
第8章 火焰稳定10
• 火焰稳定分为：
– 低速气流下的火焰稳定，包括回火和吹熄问题 – 高速气流下的火焰稳定—工程中火焰稳定多数属于这种情况
2
• 扩散火焰的稳定性和预混火焰的稳定性是不同的
– 在稳定方法上扩散火焰有它自己的特点 – 扩散火焰在工业装臵中应用更广泛
• 在深入探讨预混火焰和湍流扩散火焰稳定特点及介绍 火焰稳定方法之前
– 首先讨论一维火焰的稳定条件，因为它是火焰稳定的基础
• 层流火焰传播速度的定义为SL：
– SL = up + un
– up为火焰前沿法向移动的分速度
– un为可燃混合气在火焰前沿法向移动的分速度 – 如果火焰传播速度和可燃混合气的流动速度的方向一致，则
取负号；反之取正号
3
• 一维火焰的稳定条件，前提为：
• 2-2截面：如果稍有扰动，火焰向下游移动，例如到2-2截面，这 时火焰根部离喷口距离远些，壁面熄火效应下降，使SL 分布曲线 继续向左移动，结果使un 、SL两条分布曲线相割，在A、B区域间， SL > un 将使火焰向上游移动，直到1-1截面的A处火焰才会稳定 • 3-3截面：如果由于某种干扰，火焰前沿继续向下游移动，到3-3 截面，由于射流的卷吸作用，浓度的稀释效果增加，SL 分布曲线 向右移动，与un曲线相切，对应的位臵为D
15
• 对于一定的可燃混合气，着火环的位臵随可燃 混合气流速的变化而改变
• 如提高气流速度，用上面同样的分析方法可知：
– ABCD区域将向下游方向移动并逐渐缩小，最后缩小为一点
• 如果再继续增大气流速度：
– 火焰将会被气流吹脱而熄灭
• 反之，如果减小气流速度
– ABCD区域将逐渐扩大，A点向上游方向移动，直到喷口处
回流炉工作原理
回流炉工作原理
回流炉是一种常见的工业设备，其工作原理主要是利用热空气和燃料进行燃烧，产生高温高压的气体，从而完成加热、烧结、还原等工艺过程。
下面将详细介绍回流炉的工作原理。
首先，回流炉的工作原理涉及到燃烧过程。
在回流炉内部，燃料与空气混合后被点燃，产生高温高压的燃烧气体。
这些燃烧气体在炉膛内流动，通过与物料接触，完成对物料的加热和烧结过程。
同时，燃烧气体中的一些成分也会与物料发生化学反应，完成还原等工艺。
其次，回流炉的工作原理还涉及到热能传递过程。
燃烧气体在炉膛内流动时，会将高温传递给物料，使物料温度升高。
同时，燃烧气体在流动过程中也会逐渐降温，最终排出炉外。
这样，燃烧气体的热能得以充分利用，完成对物料的加热和烧结。
此外，回流炉的工作原理还包括燃料的供给和燃气的排放。
燃料通常由煤、焦炭、天然气等组成，通过燃料供给系统输入到炉膛内。
而燃烧后的燃气则需要通过烟道系统排出炉外，以保证炉内压力和温度的稳定。
总的来说，回流炉的工作原理主要是通过燃烧产生高温高压的燃烧气体，完成对物料的加热、烧结和还原等工艺过程。
同时，燃烧气体的热能也得以充分利用，从而提高能源利用率。
此外，燃料的供给和燃气的排放也是回流炉工作原理的重要组成部分。
总之，回流炉作为一种重要的工业设备，其工作原理涉及到燃烧过程、热能传递过程、燃料供给和燃气排放等多个方面。
只有充分理解其工作原理，才能更好地运用回流炉完成工艺生产，提高生产效率和能源利用率。
回流区分级着火燃烧技术
回流区分级着火燃烧技术
一、所属行业：煤粉炉应用行业
二、技术名称：回流区分级着火燃烧技术
三、适用范围：煤粉炉工业用户
四、技术内容：
1.技术原理
采用回流区分级着火燃烧技术改造燃烧器，加强喷燃器燃烧强度，提前着火，同时配合适当的锅炉假想切圆直径，以加强邻角喷燃器对本角喷燃器出口粉煤的预热和点燃作用。
2.关键技术
回流区分级着火燃烧技术，由一项发明专利和六项实用新型专利体现，在稳焰技术基础上形成重大突破，对各类燃烧器的强化有普遍意义。
3.工艺流程
技改工艺流程（设备）图：
五、主要技术指标：
通过在燃烧器钝上开缝及孔，达到控制一级风1%，二级风10%，主流风89%，形成分级着火的效果。
同时锅炉（75吨/小时）假想切圆由φ424扩大至φ500。
六、技术应用情况：
目前在大型电厂煤粉炉应用较为广泛，在煤粉炉自备电站企业中应用较少。
七、典型用户及投资效益：
XX造纸有限公司。
改造两台75吨/小时煤粉炉，飞灰含碳量明显下降，由原来的16%降至2-8%，炉渣及飞灰由黑变灰，年节能近9000吨标煤。
八、推广前景和节能潜力：
目前在大型电厂煤粉炉应用较为广泛，煤粉炉自备电站企业中应用较少。
节能效果较好，投资回收期短。
回流区分级着火燃烧技术应用实践
第!"卷#$$$年第%期黄石电厂&号炉为’("$$)!$$)*型东方锅炉厂!+,#年制造，锅炉燃烧器有两层&只，四角切圆燃烧，假想切圆直径为&$$--，一次风集中布置。
燃用煤质为!./0，123!,$$$4#$$$$56758，"193!!!4!*!:#1.3#%!4*$!，一次风设计风速为#%-7;。
现日常不投油负荷为%$<=，尚不能适应负荷变化的要求。
本项燃烧器改造任务是以华中科技大学研制的“回流区射流分级着火燃烧机制”［!］为基础，设计具有很强稳焰能力的开缝钝体燃烧器来替代原用的无缝钝体燃烧器，以解决&号炉的深度调峰。
!以往燃烧器改造情况与分析!+,%年&号炉投产后，一次风出口加装了钝体，增强了稳焰能力，但运行中出现水冷壁爆管，存在严重的高温腐蚀，向火侧的水冷壁#7"的壁厚仅剩#4"--。
!+&$年对燃烧器作了第#次改造，将理想切圆直径由!&$$--改为!*$$--，因切圆改得过小，使火焰中心上移，克服了水冷壁的高温腐蚀，却出现了过热器爆管，同时飞灰含碳量和排烟温度增高。
!++>年对燃烧器作了第"次改造，理想切圆直径由!*$$--改回!>%$--，并在一次风出口设置了!"$$--长的稳焰腔。
投运以后背火侧出现微弱的结焦现象，且低负荷稳焰能力与改造前相比，无明显改善。
第一次改造时，钝体设置在出口，一次风易于刷墙，加上切圆直径过大，造成水冷壁的严重高温腐蚀。
第二次改造切圆过小，走到第一次改造的反面，造成过热器的爆管，飞灰和排烟温度过高。
第三次改造增加了稳焰罩，但钝体过小?其底宽约为一次风道宽度的一半@，富集在钝体表面的煤粉颗粒仍能以直线射出稳焰罩继续扩张，对于煤粉颗粒稳焰罩未起到整流作用，使背火侧仍出现微弱的结焦。
同时相对较小的钝体深埋在稳焰罩的后方，使钝体后形成的回流区大部分处于较低温度，使稳焰能力得不到有效的改善。
燃烧室思考和练习题_答案
燃烧室及污染排放思考和练习题（1）航空燃气轮机燃烧室的功用是什么？答：燃烧室的功用是把燃料中的化学能经过燃烧释放出来，转变为热能，直接加到发动机的空气当中，使其作功能力提高。
（加工压缩后的高压气流进入燃烧室，在燃烧室中进行充分有效地燃烧，燃烧后的高温高压燃气驱动涡轮提供压缩系统所需要的功，除此之外，剩余的高温高压燃气一部分通过喷管排出，产生推进力，推动飞行器前进，另一部分通过动力涡轮，做机械传动，带动螺旋桨或风扇，产生推力和升力。
）（2）航空燃气轮机燃烧室采取何种技术措施来满足发动机对燃烧室的性能要求？答：1.扩压降速：燃烧室进口气流马赫数在0.2到0.35之间，如果采用一定措施保证火焰稳定，在如今加温比2左右的情况下，加热损失将高达3-12%，从循环来看，大大降低了作功能力，所以需要降低燃烧区速度，可大幅度降低加热损失。
加热损失：*2***2dP kMa dT P T=-2.燃油雾化（压力，空气，甩油盘，蒸发管）3.低速区或回流区稳定火焰（旋流器）4.空气分股：流速考虑，设置背风挡板，使高速气流绕流，从而保证火焰稳定；可燃性考虑，航空燃油的化学恰当油气比为0.0676，而燃烧室中设计油气比范围为0.015-0.033，转换为当量比为0.22-0.49.分股空气一部分进入燃烧区，一部分进入掺混降温区（3）为什么早期的燃烧室体积和长度都比现在燃烧室大？p224答：早期的燃烧室容热强度(单位工作压力、单位燃烧室容积下，每小时燃烧的燃油所放出的热量)小，所以体积和长度大。
（燃烧室长度 Lc：所有的燃烧室都必须足够长到能容纳一个低速火焰稳定区和一个高速混合区，以降低出口温度分布。
燃烧室长度与火焰头部的比例 (Lc/Hd) 随着燃烧室技术的发展不断降低。
）（4）燃烧室火焰筒内为什么要分区？以燃烧室油气比0.03来说明。
答：（5）请叙述燃烧室的正常工作过程，点火起动过程和熄火过程。
答：正常工作过程：气流流动过程的组织-燃料浓度场的组织-燃烧区中可燃混合物的形成、着火与燃烧-混合区中二次掺冷空气与高温燃气掺混过程组织-火焰管壁冷却过程点火启动过程：燃烧室在地面状态情况下，由起动机带动发动机至一定的转速，燃烧室喷油，采用点火装置点火，在一定时间内使燃烧室所有的燃油喷嘴喷出的油雾都能着火熄火过程：（6）燃烧室的主要结构部分包括什么，各有什么作用？答：扩压器，降低压气机出口气流速度，恢复动压头，利于燃烧室组织燃烧机匣：用于安装火焰筒，连接发动机压气机部分和涡轮、加力燃烧室部分，是承力件；同时，机匣与火焰筒一起，构成环腔二股空气流动喷嘴：用于燃油雾化和空间分布旋流器：使气流旋转，产生中心回流区，强化稳定火焰燃烧过程帽罩：是空气按照环腔、头部所需量分股，流动不发生分离，减小流动损失火焰筒：燃烧室承温部件，火焰筒上开有各种孔，实现气流分量，在其间油气两相流稳定高效燃烧，并在下流与冷气掺混，满足出口温度需要，同时壁面采用有效地冷却保护措施，防止烧坏。
回流区分级着火燃烧技术
回流区分级着火燃烧技术一、慨述“回流区分级着火燃烧技术”由一项发明专利和七项实用新型专利所体现。
这一组发明及实用新型专利的实质是提出了一种新型的强化燃烧的基本原理与方法，对火焰稳定与燃烧强化有着极为重要的作用。
这一技术适用于气、固、液三态燃料的各类燃烧器，和直流、旋流两大类燃烧方式；并使燃烧强度可控，对燃料的适应性强，特别是不因燃烧过强而造成结焦、高温腐蚀、燃烧器烧损等负面作用。
本项技术获2004年国家技术发明二等奖[见附录1]，1999年中国专利优秀奖，并由中央电视台制成二十分钟节目于2005年6月29日在十频道“科技之光”前沿版播出。
二、回流区分级着火技术的基本原理自钝体燃烧技术问世以来，作为强化燃烧稳定火焰的基本手段，首先广泛应用在气体燃料燃烧上。
近年来又成为我国劣质煤燃烧的一项重要技术措施，使我国在劣质煤的燃用达到世界一流水平。
自本发明提出以前，对钝体技术强化燃烧的原理认识一直停留在高温烟气的回流对初始燃料流的加热作用；这固然正确，但回流区更为重要的特性并没有揭示出来：钝体后方的回流区，由于其高温、低速和反向流的固有属性，是燃烧过程中最为有利的着火源点区域，但一直未被认识和利用。
本发明的学术意义即在于发掘这一特征并利用之，在回流区中引入少量燃料与气，在最有利的着火区域内首先着火，形成着火源点，再点燃主流的回流区分级着火燃烧机制的确立（着火原理见下图）。
从而形成在钝体燃烧技术的基础上一个突破性的发展，有着比钝体技术更为强大的燃烧性能和火焰稳定性能。
同时以不同方式来控制回流区，也就产生了一系列的为解决不同问题的专利技术。
回流区分级着火燃烧技术是在漫长的对煤粉燃烧过程研究中逐步发展的。
首先是在自然科学基金“粉煤燃烧回流热质传递研究”（1983~1986）中，提出了煤粉燃烧钝体稳焰的新观点：即尾流恢复区与回流区相比，对煤粉稳焰有着更为重要的作用，指出尾流恢复区也存在一个良好的着火环境，即低速、高温和高湍流度区域；并以确切的实验结果证明，钝体对煤粉火焰的稳定作用是由于少量细小煤粉颗粒经钝体绕流进入尾流恢复区，形成一个稳定的着火源点，再扩展到主流，从而使钝体能有效稳定煤粉火焰。
回流区火焰稳定原理
2、任意方向火焰稳定条件
a a 为火焰锋面
法向稳定条件－余弦定律：
u vn v cos
切向稳定条件：
有一个稳定的点火源。 锥形火焰稳定条件：1、余弦定律；2、稳定的点火源。
气流流速增大
气流流速减小
二、回流区流谱和稳定火焰工作原理
1、回流区的建立
加力燃烧室
（1）扰流器的作用 （2）离心喷嘴刚喷出的油膜 （3）油膜破裂后的散射
最小点火能量和混气的流速、温度、压力、导热系
数、浓度、燃料性质、雾化、蒸发掺混及电极间的距离等 因素有关
3、点火性能准则
点火性能准则参数： I f [
1.5 Ei0.25 Am P21.5T2
ma (Pft / q m ) 0.5
I值高，点火性能好
.
]
I f[
Ei0.25 P 0.5T 2.5 C m ( Pft / q m )
0.5
]
p T Ei
I 对点火有利
流速增加，对点火不利
三、点火系统和电嘴
1、电火花点火 2、炽热点火 3、火焰点火
4、自燃燃料点火
常用电嘴：火花电嘴、电蚀电嘴、沿面电嘴、半导体电嘴
§4-2 火焰稳定
一、火焰传播余弦定律
1.一维管流的火焰稳定条件：
一维管流的火焰 稳定条件：混气 速度等于火焰传 播速度
主燃烧室
2、回流区流谱
四心、四区
上涡心、下涡心、前死心、后死心 顺流区、逆流区、前死区、后死区
3、回流区火焰稳定原理
三、常见稳定火焰的方法
§4 燃烧室的点火及火焰稳定
燃烧室点火基本概念、点火理论和 点火系统
火焰稳定的基本概念和机理
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2、任意方向火焰稳定条件a Nhomakorabeaa 为火焰锋面
法向稳定条件－余弦定律：
u vn v cos
切向稳定条件：
有一个稳定的点火源。 锥形火焰稳定条件：1、余弦定律；2、稳定的点火源。
气流流速增大
气流流速减小
二、回流区流谱和稳定火焰工作原理
1、回流区的建立
加力燃烧室
（1）扰流器的作用 （2）离心喷嘴刚喷出的油膜 （3）油膜破裂后的散射
最小点火能量和混气的流速、温度、压力、导热系
数、浓度、燃料性质、雾化、蒸发掺混及电极间的距离等 因素有关
3、点火性能准则
点火性能准则参数： I f [
1.5 Ei0.25 Am P21.5T2
ma (Pft / q m ) 0.5
I值高，点火性能好
.
]
I f[
Ei0.25 P 0.5T 2.5 C m ( Pft / q m )
§4 燃烧室的点火及火焰稳定
燃烧室点火基本概念、点火理论和 点火系统
火焰稳定的基本概念和机理
§4-1 燃烧室的点火
一、点火概述 二、点火理论
1、点火机理 (a) (b) 热理论 电离理论
2、最小点火能量
最小点火能量 半经验公式： E min
k d ( )(Tb T0 ) un
2
主燃烧室
2、回流区流谱
四心、四区
上涡心、下涡心、前死心、后死心 顺流区、逆流区、前死区、后死区
3、回流区火焰稳定原理
三、常见稳定火焰的方法
0.5
]
p T Ei
I 对点火有利
流速增加，对点火不利
三、点火系统和电嘴
1、电火花点火 2、炽热点火 3、火焰点火
4、自燃燃料点火
常用电嘴：火花电嘴、电蚀电嘴、沿面电嘴、半导体电嘴
§4-2 火焰稳定
一、火焰传播余弦定律
1.一维管流的火焰稳定条件：
一维管流的火焰 稳定条件：混气 速度等于火焰传 播速度