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
壁挂炉基础知识最全_PPT课件
集中供暖的弊端
区域锅炉房供热存在的弊病
锅炉及锅炉房一次性投资巨大，按消防标准要求必须自购灭火器、沙灰 箱等设备及维修、保养费用较高；
小区外部管网散热损耗大；
燃煤锅炉房热效率仍然较低，对环境污染较大，燃油炉在常年使用后易 在外墙的出烟口处留下大片黑色油污，燃烧室内积碳严重，烟道易阻塞， 难以清洗；
燃烧的基本知识
燃气种类技术参数
燃气壁挂炉的基本知识
燃气壁挂炉市场现状
目前在我国市场上销售的壁挂炉大致分为三大类：
第一类为原装进口的产品。如欧系的依玛、八喜、威能、；韩系的大宇、乐 天、大成；这类产品都是在国外整机生产，产品性能比较稳定，质量较好； 但价格较高，这类产品约占市场总量的30%左右。
因此，专家认为，如有气源、有经济济条件，一家一 户利用壁挂式燃气暖浴炉独立采暖方式是最佳选择。
集中供暖的弊端
热电厂集中供热存在的弊病
管网开口费一次性投资巨大；
集中供暖大量外部管网散热损耗巨大，导致热电厂运行困难，普遍热电 厂靠政府支持，一旦进入市场经济，后果不堪设想；
房屋入住率如果偏低，地产商将支付大量空房采暖费用； 集中供暖一般为燃煤锅炉，其热效率较低，对整个城市环境污染较大； 需增加热交换站浪费土地，且不利于小区环境规划； 由于集中供暖采暖输出不平衡，采暖费用收取困难； 无法解决一些别墅、单体住宅的个性化供暖问题； 很难满足人们对供暖质量的较高要求。
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：
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）
消防安全技术实务重点总结
消防安全技术实务第一篇消防基础知识第一章燃烧基础知识第一节燃烧条件一、燃烧的的发生和发展，必须具备3个必要条件——可燃物、助燃物（氧化剂）和引火源（温度）。
二、大部分燃烧发生和发展需要4个必要条件——可燃物、助燃物（氧化剂）、引火源（温度）和链式反应自由基第二节燃烧类型一、燃烧类型分类：按照燃烧形成的条件和发生瞬间的特点，可分为着火和爆炸。
其中着火分为点燃和自燃，自燃又可分为化学自燃和热自燃。
二、闪点、燃点、自燃点的概念闪点：在规定的试验条件下，液体挥发的蒸气与空气形成的混合物，遇火源能够闪燃的液体最低温度（采用闭杯法测定），称为闪点。
闪点是可燃性液体性质的主要标志之一，是衡量液体火灾危险性大小的重要参数。
闪点越低，火灾危险性越大，反之则越小。
闪点是判断液体火灾危险性大小以及对可燃性液体进行分类的主要依据。
可燃性液体的闪点越低，其火灾危险性也越大。
例如，汽油的闪点为－50℃，煤油的闪点为38～74℃，显然汽油的火灾危险性就比煤油大。
根据闪点的高低，可以确定生产、加工、储存可燃性液体场所的火灾危险性类别：闪点＜28℃的为甲类；闪点≥28℃至＜60℃的为乙类；闪点≥60℃的为丙类。
燃点：在规定的试验条件下，应用外部热源使物质表面起火并持续燃烧一定时间所需的最低温度，称为燃点。
易燃液体的燃点一般高出其闪点1～5℃，且闪点越低，这一差值越小，特别是在敞开的容器中很难将闪点和燃点区分开来。
因此，评定这类液体火灾危险性大小时，一般用闪点。
对于闪点在100℃以上的可燃液体，闪点和燃点差值达30℃，这类液体一般情况下不易发生闪燃，也不宜用闪点去衡量它们的火灾危险性。
固体的火灾危险性大小一般用燃点来衡量。
自燃点：在规定的条件下，可燃物质产生自燃的最低温度，称为自燃点。
在这一温度时，物质与空气（氧）接触，不需要明火的作用，就能发生燃烧。
不同的可燃物有不同的自燃点，同一种可燃物在不同的条件下自燃点也会发生变化。
可燃物的自燃点越低，发生火灾的危险性就越大。
燃气燃烧方法
燃气燃烧方法
燃烧方法，是燃烧装置热工性能最直接和最重要的影响因素之一。
燃气燃烧在不同物态燃料中是一种最理想的燃烧方式，一般是将燃气通过燃烧器喷向空气中进行。
根据燃气与空气在燃烧前的混合情况，可将燃气燃烧方法分为三种：
1．扩散式燃烧法
将燃气、空气分别从相邻的喷口喷出，或者燃气直接喷人空气中，两者在接触面上边混合边燃烧，也称有焰燃烧法。
2．完全预混式燃烧法
按一定比例将燃气、空气均匀混合，再经燃烧器喷口喷出，进行燃烧。
由于预先均匀混合，可燃混合气一到达燃烧区就能在瞬间燃烧完毕，燃烧火焰很短，甚至看不见火焰，故电称为无焰燃烧法。
3．部分预混式燃烧法
在燃气中预先混入部分空气(通常，一次空气系数=0．45～0．75)，然后经燃烧器喷入空气中燃烧，也称为半无焰燃烧法。
从本质上看燃气的燃烧过程，与其它种类燃料一样，也包括以下三个阶段：
(1)燃气与空气的混合，属物理过程，需要消耗一定的能量和时间；
(2)混合气的加热和达到着火，也屑物理过程，依靠可燃混合气本身燃烧反应产生的热量来预热；
(3)完成燃烧化学反应，属化学过程，反应速度受化学动力
学因素控制。
所以，燃气燃烧过程所需的时间，包括氧化剂与燃气混合预热所需的时间ph和进行化学反应所需的时间ch,即：
=Ph+ch
按燃烧阶段所需时间不同，也可区别出以上不同类型的燃烧方法。
如果ph远大于ch，则ph，燃烧在扩散区进行，物理因素是影响燃烧全过程的主要因素：反之，ph远小于ch，则ch燃烧在动力区进行，化学动力学因素是影响燃烧全过程的主要因素；若phch。
燃烧在中间区进行。
什么是扩散燃烧和动力燃烧（混合燃烧）
什么是扩散燃烧和动力燃烧（混合燃烧）
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在可燃气体（蒸气）与空气混合气的燃烧过程中，可燃气（蒸气）分子与氧化剂分子从释放源通过扩散达到相互接触，在点火源所提供能量的激发下，发生氧化反应而燃烧（或爆炸）。
细分起来．燃烧过程可以分为分子扩散混合与氧化反应两个阶段，而分子扩散速度远比氧化反应速度慢得多。
因此可燃气（蒸气）分子与氧化剂分子扩散混合情况就成了燃烧速度快慢的制约因素。
据此，将燃烧分为扩散燃烧和动力燃烧（混合燃烧）两类。
扩散燃烧：如果可燃气（蒸气）与氧化剂（空气中氧气）的混合是在燃烧过程中进行的，即边混合边燃烧，这种燃烧叫做扩散燃烧。
动力燃烧：如果可燃气与空气（或其它氧化剂）在未点燃前已经均匀混合好，并且完全是气相，一旦遇火源发生燃烧（爆炸）。
这种燃烧叫做动力燃烧，或叫混合燃烧。
以煤气为例：
管道煤气在炉子燃嘴处喷出燃烧，是典型的扩散燃烧，如图1－2所示。
火焰的明亮区是扩散区，火焰中心发暗的锥形区叫燃料锥。
空气中的氧气分子由火焰周围空间向内扩散，煤气分子由管道口向外扩散，两种分子在扩散区相遇，完成氧化反应而燃烧。
如果煤气未经点燃而泄漏（由管口或破裂处）到空间与空气混合，预混气充满了整个空间，一旦遇到火源，预混气被点燃，燃烧迅速传到整个空间，反应速度极快，形成爆炸。
在扩散燃烧中，氧化反应速度比扩散速度快得多，分子扩散多少就反应多少。
因此燃烧速度取决于氧化反应速度。
一般说来，扩散燃烧比较平稳、易控，而动力燃烧速度要比扩散速度快得多，往往引起爆炸，很多爆炸事故都是由此造成的。
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。
燃气燃烧器知识汇总介绍
燃气经喷嘴进入内管，与从侧面进入的空气混合、 完全燃烧，产生的高温烟气加热外管后预热空气，然后由 排烟管排出。
外管以辐射方式加热炉窑以及炉内待处理的工件等。
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特点
烟气不进炉内—间接加热、炉内气氛易控制； 炉内温度分布可调—调辐射管的配置； 据炉子类型、用途选合适的辐射管形式 便于废热回收—热效率高。
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1、平焰燃烧器
火焰：
是圆盘形的薄层火焰， 它紧贴炉墙或炉顶向四周 均匀伸展。
n 结构：由引射器、头部、烧嘴（火孔）三部分组成。
n 工作原理：
燃气经喷嘴吸入一次空气，混合后经头部条形火孔 流出。二次空气依靠炉内负压吸入，在火孔出口处与燃 气混合物相遇，二者边混合边进入烧嘴砖沟槽内进行燃 烧，形成平展火焰。
——克服气流在燃烧器头部的阻力损失 ——混合物在火孔出口获得必要的速度 ③输送一定的燃气量，以保证燃烧器所需的热负荷。
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形式
1型
1型——最佳，能量损失最小，但 引射器最长。 2型和3型——阻力较大、但长度较 短。当喷嘴前燃气压力较高，允许 有较大能量损失时，可采用。
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2型 3型
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调风装置
作用：保证燃烧器正常工作，获得预定的火 焰特性——运行时需经常调节一次空气量。
装置分类
在一次空气吸入口外面安装调风板 通过转动调风板来改变一次空气吸入口的有效流通 截面，从而调节一次空气的吸入量——广泛应用。 在引射器混合管内安装调节螺丝或弯曲钢条 借助螺丝或钢条的上下运动来改变燃气射流的能量 损失，从而调节一次空气吸入量。
作符合工艺、技术和经济的要求。
技术要求
燃 满足加热所需热量或燃烧温度——具有一定热负荷； 烧 具一定火焰特性（着火浓度、温度，燃烧速度），火焰稳定 好 燃烧效率高——燃烧完全
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
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
预混燃烧——精选推荐
预混燃烧⼀、预混燃烧的基本介绍1.贫燃预混燃烧的介绍贫燃预混燃烧是在保证燃料充分燃烧的情况下，增⼤空⽓的供给量，从⽽降低燃烧室的温度，满⾜较低的污染物排放标准（可以做到低NOx的排放）。
但是与常规的扩散燃烧技术相⽐，贫燃预混燃烧是在偏离正常化学当量⽐下进⾏的，这就会产⽣燃烧的不稳定性（主要包括回⽕以及振荡燃烧），严重阻碍了贫燃预混燃烧技术的发展。
维持贫燃预混燃烧室内的正常燃烧，其关键就在于避免⽕焰的吹熄与振荡燃烧。
⽕焰吹熄现象是因为燃烧室内当量⽐被控制在接近贫燃熄⽕极限，以便尽量降低⽕焰温度以及的排放，⽽在这种燃烧状况下，⽕焰传播速度很低，在相对⾼速的⽕焰流场中，会导致⽕焰的熄灭现象，这种现象发⽣的时间很短，被称为静态不稳定。
因此要避免⽕焰吹熄，维持预混⽕焰的稳定燃烧，关键就在于保持⽕焰燃烧速度与流场速度的平衡，可从以下两种⽅法着⼿：①提⾼燃烧速度；②降低燃⽓供给速度。
提⾼燃烧速度可使⽤端流产⽣器提⾼⽕焰瑞流强度，⽽降低燃⽓平均速度可以通过减少燃⽓供给做到，但是燃机的总效率也会下降，通常采⽤在燃烧室内安装钝体稳焰器或在燃烧室避免加⼯凹槽形成局部低速区域，使⽕焰燃烧速率与流场速率均衡，以便维持⽕焰的燃烧。
另外除上述⽅法外，旋流因为其特殊的流动特性，也常⽤于稳定湍流⽕焰。
预混燃烧的不稳定受燃料种类、进⽓温度、燃料⼀空⽓过量空⽓系数、燃烧室⼏何参数、燃烧室温度以及压⼒等众多参数的影响。
按压⼒振荡频率可将燃烧不稳定分为：低频振荡、中频振荡、⾼频振荡。
按照压⼒振荡涉及的燃烧系统部件可以将其定义为三类：燃烧系统不稳定、燃烧室腔体不稳定以及固有燃烧不稳定。
根据燃烧系统内不同扰动间的相互关系，可将燃烧不稳定分为受迫燃烧不稳定和⾃激燃烧不稳定，也可称为受迫振荡和⾃激振荡。
⼆、国内外研究现状及进展Lieuwen等⼈对预混燃烧室内的燃烧不稳定性进⾏了理论和实验研宄，将预混燃烧室分为进⼝区域、燃烧区域以及燃烧产物区域三个部分，⽤“完全撞拌反应器”模型（WSR）对当量⽐波动引起燃烧热释放波动的机理进⾏了描述和分析。
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。
气体燃料的燃烧
均相预混气体火焰的稳定
• （1）火焰稳定的两个基本条件
必须满足余弦定理
火焰根部必须有一个 有足够能量的固定点 火源
5.3 气体燃料的扩散燃烧
层流扩散燃烧
• 火焰可分为四个区域
– 中心的纯燃料区 – 外围的纯空气区 – 火焰面外侧的燃烧产物和
空气的混合区 – 火焰面内侧的燃烧产物和
燃料的混合区
湍流扩散燃烧
散热速率
Q2
S V
(T
T0 )
Q1
Q
B
Q1 Ae E / RT
Q2 B (T T0 )
C A
T01
T02
T
改变散热条件时
改变初始温度时
Q1
Q2
改变发热曲线时
Q1
Q2
热自燃条件
• 系统发生热自燃的条件是Q1>=Q2。当发热曲线与 散热曲线只有一个切点时，此切点称为着火点， 其对应的温度即为着火温度
燃烧化学反应只在一个薄层火焰面内进行，火焰将已燃气 体和未燃气体分隔开来，并非在整个混合气内同时进行
根据流动状况，预混燃烧可以分为层流燃烧和湍流燃烧两 种
一、层流燃烧
火焰前锋 正在进行激烈发光反应的气体薄层 层流流动下火焰前锋的传播速度（沿法线方向）称为 “正常传播速度”或“层流传播速度”
焰锋结构
所有的着火过程都有感应期，长短不一， 与温度和气体成分有关
提高预混气体的温度和压力，或提高燃气 浓度，感应期可缩短
着火极限
在自燃临界状态：
Q1
T TC
Q2
T TC
Q1 T
T
TC
Q2 T
T TC
E
K0QV
C
AaC
7-扩散火焰解析
第二节 扩散火焰特点
扩散火焰温度低 扩散燃烧容易产生碳氢化合物的热分解
湍流扩散火焰的稳定性：
火焰既不被吹跑（脱火、吹熄）也不产生回火， 而是始终“悬挂”在管口。
当气流速度过大时，扩散火焰被吹熄（推举和吹熄）
推举：气流速度足够大时，射流火焰会被从管 口推举起来，火焰根部与管口距离为推举高度，增 大流速，推举高度增加，直至吹熄
(a) α1 >1，当管 中混气为贫油时 的动力火焰。此 时混气中有足够 氧气，不需要从 外界获取氧气， 故火焰光滑，随 着α1增大，火焰 变长
(b)α1 =1，化 (c)α1 <1，富油燃烧， 学恰当比下 此时混气燃料多而 的动力火焰。 氧气少，故有剩余 此时温度高， 燃料。此时出现两 火焰传播速 个火焰锋面，内焰 度快，故火 大致相当于α1 =1的 焰高度最短 动力型火焰，外焰 面为剩余燃料经扩 散获得外界氧气燃 烧而形成，称为扩 散火焰，内焰温度 较高，外焰则较低
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层流非预混火焰(特征四)：碳烟Soot的产生
在碳氢化合物的燃烧火焰中，由于经常会有碳黑存 在，火焰就可能呈现为橙色或黄色。
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如果有充分的时间
碳烟就会在反应区的燃料侧生成
并在流向氧化区过程中不断被氧化、消耗 由于燃料和火焰停留时间的不同，在燃料侧形成 的碳烟在向高温氧化区移动的过程中可能无法被 完全氧化 在这种情况下，soot就会冲出火焰而形成碳黑的 “翼”，这部分从火焰中出来的碳黑就是我们通 常说的说的烟。
燃料一边沿着轴向流 动一边快速向外扩散， 同时氧化剂（如空气） 迅速向内扩散。在流 场中，燃料和氧化剂 之比为化学当量比的 点就构成了火焰表面。
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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
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
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
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 下停留时间长，NO生成量增加。
低NOX燃烧器
3. 过量空气系数 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。
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