燃烧学读书报告

燃烧学读书报告

一、燃烧学的研究对象及研究方法

燃料和氧化剂两种组份在空间激烈地发生放热化学反应的过程叫做燃烧。它常常伴随着发热、发光过程，即所谓“火”的现象。

这个化学反应在许多场合下是氧化反应，被氧化剂所氧化(发光、发热)的物质称为燃料。把含有活泼氧原子(或类似于氧原子)的组份称为氧化剂。反应所生成的物质称为燃烧产物。另外，把能够进行燃烧的燃料和氧化剂的气态混合物称为可燃混合物或可燃混合气。

火焰是在气相状态下发生的燃烧的外部表现。火焰除了具有发热、发光的特征外，还具有电离、自行传播等特征。

由于发光、发热，从而使火焰具有热和辐射的现象。火焰的辐射一部分来源于热辐脉另一部分来源于化学发光辐队再一部分来自炽热固态烟粒和碳粒的辐射。热辐射来自火焰中一些化学性能稳定的燃烧产物的光谱带，如H2O、CO2以及各种碳氢化合物等。这类辐射的波长处于0.75微米~0.1mm之间。最强的光谱带是红外区，它由燃烧的主要产物CO2和H2O形成。化学发光辐射是一种由化学反应而产生的光辐射，这种发光是由于不连续辐射光谱带发射的结果，它来自电子激发态的各种组分，例如CH、OH、CC等自由基，这些自由基存在于火焰区中，它是在化学反应瞬时产生的。普遍认为，火焰中存在有固态烟粒和碳粒发射出的连续光谱，它将使火焰辐射增强。

必须强调，在燃烧气体、液体或固体燃料的炉膛中，火焰和完全燃烧产物的辐射主要来自CO2、H2O、烟粒和飞灰颗粒。

火焰具有电离特性。一般在碳氢化合物燃料和空气的燃烧火焰中，特别在层流火焰中的气体具有较高的电离度。某些试验发现，在电场的作用下，火焰会发生弯曲、变长或变短，着火、熄火条件会发生变化。

火焰具有自转播的特征。火焰一旦产久，就不断地向周围传播直到整个反应系统反应终止。按火焰自行传播这个特点来看有两类火：一类是缓燃火焰(或称正常火焰)，其火焰按稳定的、缓慢的速度传播(大约0.2—1m／s)，另—类是爆震火焰，其传播速度极快，达超音速(大约几千m/s)。正常火焰是通过导热使未燃混合气温度升高(或由于扩散作用将自由原子、自由基传递到未燃混合气中产生链式反应)，而引起的反应加速，从而使火焰前沿不断向未燃混合气体中推进。爆展火焰是一种微波，是依靠激波的压缩作用使未燃混合气温度升高，引起剧烈的化学反应，从而使火焰前沿不断推向未燃混合气。

燃烧过程是一种复杂的物理、化学的综合过程，它包括燃料和氧化剂的混合、扩散过程，预热、着火过程以及燃烧、燃烬过程。

按燃料与氧化剂在进入反应区以前有无接触划分，火焰可以分成两类，一类是两种反应物的分子在着火前已经接触，其火焰称为预混火焰；另一类是两种反应物在着火前末接触，火焰决定于混合、扩散因素，称为扩散火焰。例如气体燃料和氧化剂分别送入燃烧室时的燃烧。

按火焰状态可分为移动火馅和驻定火焰。移动火焰即火焰位置在空间是移动的。驻定火焰即火焰位置在空间是固定的。

按流体力学特性分，有层流火焰和湍流火焰，工业火焰绝大部分属于湍流火焰。

按两种反应物初始物理状态分，有均相火焰(气体燃料和气态氧化剂) 和多相火焰或异相火焰(液体或固体燃料和气态氧化剂的燃烧)。

液体燃料和固体燃料的燃烧过程比气体燃料的燃烧过程要复杂，因为前者的燃烧过程和火焰传播发生在多相介质中。

燃烧学是由热力学、化学动力学、流体力学、热质交换以及一定程度的数学有机组成的一门科学。它是研究燃料和氧化剂进行激烈化学反应及其物理准备过程的一门学科。它是一门化学、流体力学、传热学的边缘科学。

燃烧学的研究主要从两方面进行：一方面是燃烧理论的研究，主要研究燃烧过程所涉及的各种基本现象。如燃烧反应的动力学机理，预混可燃气体的着火、熄火、火焰传播及火焰稳定、扩散火焰、液滴、碳粒着火等燃烧机理。另一方面是燃烧技术的研究，主要是应用燃烧基本理论解决工程技术中的各种实际燃烧问题。例如对现有燃烧方法进行分析和改进，对新的燃烧方法进行探索和实践，提高燃料利用范围和利用率等。由于燃烧过程的复杂性，无论是进行理论研究还是应用研究，目前实验研究仍然对它们起着突出的作用。

目前国际上燃烧科学的主要研究方面已不向于过去一个时期那样比较着重于有关航空和宇航的燃烧问题。近年来，由于能源危机和环境污染问题日趋严重，正在大力开展民用工业燃烧设备的研究。例如尽量节约燃油，尽可能改成烧煤，同时还要研究降低对大气污染的各种燃烧设备。此外，还正在大力开展煤的气化和液化技术的研究。

二、基本方程

分子输运的基本定律是指在不考虑交叉输运现象时，由于速度梯度引起的动量交换，由于温度梯度引起的热量交换，以及由于浓度梯度引起的质量交换所遵循的定律。也就是牛顿粘性定律，傅立叶导热定律，以及费克扩散定律。

牛顿（Newton）粘性定律

两个无限宽和无限长的不可渗透的乎板，它们相距δ距离，中间充满等温的流体B。坐标及位置如图1所示。如果下平板

图1 牛顿粘性定律

固定不动，上平板以定常速度u

∞运动，由实验发现流体的速度由上平板处的

u

∞变到下平

板处的零。这表明流速快的一层和流速慢的一层之间有剪切力。流速慢的一层对流速快的一层有阻力。单位面积上剪切力的大小和速度梯度/u y

??成正比。即：

u

y τμ?=-? (1)

这就是牛顿粕性定律。T 是单位面积上的剪切力，u 是动力粘性系数(也称动力粘度)，/u y ??是速度梯度。也称剪切速率。负号表示动量传递与速度u 增加的方向相反。

因为

v μρ= (2)

牛顿粘性定律常可写为：

()u u v v y y

ρτρ??=-=-?? (3) 这就给出了剪切力与动量梯度间的关系。

傅立叶（Fourler ）导热定律

在相距σ的两个平行乎板之间，充满一种静止流体，上板温度为T ∞，下根温度为W T ，且了W T T ∞> (图2)。因沿y 方向上

图2 傅立叶导热定律

各层之间的温度不同，由于温差，各层之间产生了热量交换。热量将从温度高的一层流向温度低的一层。单位时间内，单位面积上的热流量是与温度梯度成正比的，即：

T q y λ?=-? (4)

这就是侮立叶导热定律。q 是单位时间单位面积上的热流量，λ是导热系数，

T y

??是温度梯度，负号表示热流方向与温度增加的方向相反。

因为p a c λρ=，a 称为热扩散系数，,p c ρ分别为密度、定压比热容。当,p c ρ为常数时，傅立叶导热定律又可写为：

()p c T q a

y ρ?=-? （5）

费克（Fick ）扩散定律

在相距为σ的两个多孔的平行平板之间，充满一种静止的等温流体B 。另一种与B 温度相同的流体A 从—边渗入(渗入浓度为A C ∞)，而从另一边渗出(渗出浓度为AW C )。而且A C ∞＞AW C ，横坐标代表A 的浓度。这样在B 中不同的层上，A 的浓度不问。由于浓度差存在，而产生扩散。单位时间、单位面积上流体A 扩散造成的物质流与在B 中流体A 的浓度梯度成正比，即： A A AB J D y ρ?=-? （6） 这就是费克扩散定律。A J 表示单位时间内，单位面积上流体A 扩散造成的物质流量，AB D 是A 在B 中的扩散系数。

图3 费克扩散定律

在考虑两种组份以上的多组份混合物的扩散问题时，常常把第i 种组份考虑为一种组份，而把第i 种组份以外的所有组份作为另一种组分j ，这样近似的按照双组分扩散问题处理，因此扩散方程可写为：

i i ij J D y ρ?=-? （7）

这时，扩散系数ij D 和各组份的成份及其浓度有关，因此在具体计算时，往往还要进一步地简化。

若把混合气看成理想气体，还可以把扩散方程表示成压力梯度或质量百分数的形式，即：

i i i ij M J D RT y

ρ?=-? （8） 以及： i i ij Y J D y ρ?=-? （9）

（9）是经常用的一种重要形式。

也可以把扩散方程表示为麦克斯韦-斯蒂芬(Maxwell-stefen)形式，即:

(ln )i i ij

i J D Y y

ρ?=-? （10） 或者： (ln )i ij i V D Y y

?=-? （11） 其中i V 是组份i 相对于混合气的扩散速度。

对于扩散速度，则有必要搞清下面几个有关速度概念。假定多组份气体处于流动状态，那么多组份气体整体相对于空间静止坐标系(或称实验室坐标系)有一个宏观流动速度v ，而i 组份气体相对于混合气整体有一个扩散速度i V ，同时i 组份气体相对于空间静止坐标系也有一个流动速度Vi 。这三个速度之间的关系是：

i i V v v ≡- （12）

因此又可以得到混合气体相对于静止坐标系的物质流是：

q v ρ= （13） i 组分相对于静止坐标系的物质流是：

i i i q v ρ= （14）

i 组分相对于混合气整体的扩散物质流是：

i i J V ρ= （15）

同时还有关系式：

i i i q J Y v ρ=+ （16）

（16）中右端第二项称为混合气整体流所携带的I 组分的物质流。

因为混合气整体相对于静止坐标系的物质流等于各组分相对于静止坐标系物质流分量之和。即：

i

i q q =∑ （17）

所以还有：

i i i

v Y v =∑ （18） 对（18）两边求和并利用（17）和（13）可以得到以下关系式：

0i i i i

i i i i

J q Y v q v Y ρρ=-=-=∑∑∑∑ （19） 在推导中利用了1i

i

Y =∑。（19）说明，在多组分混合气中，通过一个微元表面，各组份扩散的物质流之和为零。但是一定要注意，各组份扩散物质流的矢量和为零，而不是各组份扩散速度的矢量和为零。

可见多组份气体的导热问题不同于单组份气体的导热定律所报述的那样，它除了由于温度梯度所造成的热流之外，还应当有扩散的物质流所携带的焓值。即对普通的傅立叶导热定律应进行修正，以适用于多组份气体的导热问题，而成为修正的傅立叶与热定律： i i i

i q T YV h λρ=-?+∑ （20）

其中i h 为i 组份的焓，它应当包括显焓和生成焓两部分：

0,,0

T

i i p i h h c dT =+? （21）

0,i h 为i 组份的生成焓，,p i c 为i 组份的定压比热容。

连续方程

单一成分无化学反应的连续方程

在直角坐标系内，三绍、非定常、可压缩气体的质量方程可表示为

（22）

（22）式的物理意义是：单位时间微元体单位体积内流出与流入的质量差与单位时间微元体单位体积内质量的改变量之和等于零。

（23）

多种成分进行化学反应的质量方程

斯蒂芬(Stefan)假设。这是斯蒂芬1871年提出的著名的多种成分连续介质模型。该假设认为；(1)在多种成分的混合气体中，各种成分都连续地充满整个空间，没有空隙和不连续的地方；(2)在多成分的混合气体中，每一种成分都跟从流体力学和热力学规律。

根据上述假设，k种成分中的任意一种成分i的质量方程与单一成分(无化学反应)的质量方程相类似。第i种成分的质量方程为

（24）

表示单位时间微元体单位体积内，第i

种成分流出与流入的质量差。表示单位时间微元体单位体积内，第i种成分质量的改变量。

进行化学反应的混合气体内，第I种成分的质量方程可表示为

（25）式(25)的物理意义为：单位时间微元体、单位体积内第j种成分的质量改变量与净流出(或净流入)质量之和应等于成分i的净质量生成率。

进行化学反应的混合气体的质量方程

把用式(25)表示的各种成分的质量方程总合起来，即为混合气体的质量方程，即

则得进行化学反应的混合气体的质量方程：

（26）对比(24)和(26)式可以发现．伴随有化学反应的混合气体的质量方程与单一成分无化学反应气体的质量方程在形式上是相似的。

用相对密度表达的质量方程

(1/)i DY S Dt

表示第i 种成分随混合气体流动过程中相对密度随时间的变化率； ln 1(1/)i i i D Y DY S Dt Y Dt

=代表第i 种成分随混合气体流动过程中相对密度的相对变化率； (1/)i i

R S ρ代表由于化学反应引起微元体内第i 种成分质量变化的相对变化率； 1()(1/)i Di i

div Y V S Y ρρ表示第i 种成分随混合气体流动过程中，由于扩散引起微元体内第i 种成分质量变化的相对变化率。

计算扩散速度的公式

在质量方程内，引入了扩散速度对于多种成分的混合气体，扩散速度的计算公式很复杂，下面只讨论两种成分互扩散的扩散速度公式。

计算互扩散过程的扩散速度公式为：

动量守恒方程

根据气体动力学知识，忽略质量力、无粘性理想流体的三维、非定常流的动量方程可表达为：

如用向量表达式，则动量方程形式为：

ρ是微元体的质量密度，在三个方向上的加速度为：

作用于微元休上的力，可以分为两类，一类是体积力，如重力、电磁力纳另一类

是表面力，如压力，粘性力等。单位体积上的体积力为，微元体三个方向所受体积

力分别为：

表面力中的压力是垂直于微元体中的面元素的，而拈性力(亦称剪切力)是与面元素平行的。由于微元面具有方向，而作用于微元面上的力也具有方向，它们的方向在一般情况下另不相同比因而不可能用矢量既表示清楚面积力的大小和方向，又表示清楚其作用的面元素的

方向。所以应力是张量。应力张量为：

应力张量的各分量在上式矩阵中的位置不是随意的，行对应于每一坐标方向所施加的

力。当即时构成对称张量。此对称性要求对于微元体三袖的力矩满足平衡条件。

微元体个面元素上应力分析

应力作用在微元体各前表面（b,d,f）三个方向上的合力为：

当微元体有加速度时，作用于微元体各前表面（b,d,f）与各后表面(a,c,e)的应力不等，其关系为：

这里假设应力是坐标的连续函数并存在各阶偏导数，而我们只取一阶泰勒展开式近似。因此在x方向上微元体的净力将有三个微分项，即：

用体积dxdydz 去除各项，就得到单位微元体在x 方向上的净力：

同理：可得到 y,z 方向上的净力：

因此表面力合力向量：

牛顿定律可写为：

再通过牛顿流体粘性定律，将ij τ与ij ε联系起来，就得到了动量守恒方程的最终形式。

其中μ是粘性系数。应用上述关系，可得到三个方向上的动量守恒方程分别为：

对于稳定流动，以上方程可简化为：

能量守恒方程

一般表达式

对于一维定常无粘性助理想混合气体，无外力作用下的能量方程可表达为：

式中ρ为混合气体的密度；u为单位质量混合气体朗总内能；v为x方向混合气体的流速；g为单位时间内流过微元体单位面积上的总热流；ρu为单位容积混合气体的总内能。

可以理解方程的物理意义；单位时间、微元体单位体积内净传入的热量等于净流出的能量以及对外做功所消耗的能量之和。因而，微元体内混合气的能量贮备守恒。

用总焓表示的能量方程

h 代表单位质量混合气体的总焓。总焓等于混合气的总内能与流动

功之和。

上式的物理意义是单位时间，经过微元单位面积上净传入热量Δq 后，使微元体内混合气的总焓增加Δh 。例如，对于球对称的流动问题，总径向质量通量为M ，传入球壳的热量为Δq ，则球壳内混台气体的总焓将增加Δh 。

对于一维流动问题，假设混合气内有k 种成分。当能量交换是由热传导和扩散所引起时，则总热流通量可用下述关系式表达：

λ 为混合气体的导热系数；i h 为第i 种成分的总熔；Di v 为第i 种成分在x 方向上的扩散速度；i i Di h v ρ为由于扩散造成的能量通量。公式中的负号说明传导热流通量与扩散能量通量是反方向进行的。

单位体积内混合气的总焓等于各种成分总焓之和：

三、着火和熄火，火焰稳定的理论

着火过程和方式

凡是在干分之几秒内完成的高速化学反应统称为爆炸。如果是处于燃烧过程中的预备阶段，则称为着火。爆炸和着火可以说是一回事。但是，爆炸的概念却远不限于燃烧过程，它是一个更加广泛的概念，例如，氯和氢激烈的放热反应、固体和液体炸药的爆炸等等。爆炸反应的特点是反应的自动加速和具有极高的反应速率，整个过程是在极短的时间内，甚至是瞬时完成的。

一切燃烧过程都要经历两个阶段；第一个阶段是爆炸阶段(即着火阶段)，它是一种过渡过程；第二个阶段是燃烧阶段，它是稳定的过程。可燃混合物的着火过程发生在燃烧之前，是燃烧的准备阶段。为了使燃烧过程顺利进行，一定需要使可燃混合气体先行营火，然后再转入正常的燃烧。所以说着火是燃烧的必经过程，也是很重要的过程。

可燃混合气体的着火方式有两种广种称为自燃着火，通常简称自燃，另一种叫做强迫营火，简称点燃或点火。

把一定体积的混合气预热到某一温度，在该温度下，混合气的反应速率即自动加速，急剧增大直到着火，这种现象称为自燃。着火以后．可燃混合气所释放的能量已能使燃挠过程自行继续下去，而不需要外部再供给能量。

强迫着火是在可燃混合气内的某一处用点火热源点着相邻一层混合气，而后燃烧波自动地传播到混合气的其余部分。因此，强迫着火是火焰的局部引发以及相继的火焰传播。点火热源可以是电热线圈、电火花、炽热体和点火火焰等。

根据化学动力学的观点，着火机理可分为两类；一种是热自燃机理；另一种是链式自燃机理。

所谓热自燃机理是在利用外部热源加热的条件下，使反应混合气达到一定的温度，在此温度下，可燃混合气发生化学反应所释放出的热量大于器壁所散失的热量，从而便混合气

的温度升高，这又促使混合气的反应速率和放热速率增大，这种相互促进的结果，导致极快的反应速率而达到着火。

所谓链自燃机理是由于镊的分支使活化中心迅速增殖，从而使反应速率剧烈升高而导致着火。在这种情况下．温度的增高固然能促使反应速率加快，但即使在等温情况下亦会由于活化中心浓度的迅速增大而造成自发着火。

实际燃烧过程中．不可能有纯粹的热自燃或链自燃存在。事实上，它们是同时存在而且是相互促进酌。可熙混合气的自行加热不仅加强了热活化，而且亦加强了每个链反应的基元反应。低温时链反应可使系统逐渐加热，加强了分子的热活化。所以，自燃现象就不可能用单一的一种自燃理论来解释，有些持征是用热自燃机理来说明，而有些则需要用铁式机理来解释。一般来说，在高温下，热自燃是着火的主要原因，而在低温时支链反应是着火的主要因素。

热自燃理论

在可燃混气进行反应过程中，不断有热量放出，同时亦存在场过各种途径向外散热，如通过固体壁传导，以及反应物本身带走等。如果产生热量不足于或等于散热量，那末反应的速率逐渐降低或稳定在某定位进行。相反产生热热量超过散热量，则剩余热

量给自身加温，使反应速率不断增加，最后达到很高速率而着火。

我们研究一个容器，其容积为V ，表面积为S，其中充满可燃均匀混气，其起始温度为

T0(在t＝t0时)，亦即是容器壁面温度T0。

由于着重研究反应过程中热量变化，认为反应中压力不变，且忽略辐射散热、粘性

消耗以及体积力，认为混气在容器中是静止的，故平均流速v0=0，这样，能量方程即简化为：

此式中反应速率W是温度的指数函数，并且是非线性方程，所以求解非常困难。但从工程的观点来看，将问题作一定简化而迅速得到定性结论，并与试验结果相符，意义也是非常大的。

强迫着火

强迫着火或点燃(引燃)一般系指用炽热的高温物体引燃火焰，如电火花、炽热物体表面或火焰稳定器后面旋涡中的高温燃烧产物等等，使混合气的一小部分着火，形成局部的火焰核心；然后这个火焰核心再把邻近的混合气点燃。这样逐层依次地引起火焰助传播，从而使整个混合气燃烧起来。

强迫着火和自燃着火在原理上是一致的，因为都是化学反应急剧加速的结果，但在具体进行过程中却有如下的不同之处：首先，点燃的加速仅在混合气的局部(点火源附近)内进行，而自燃则在整个可燃混合气中进行；第二，自燃必需使全部可燃混合气在一定的环境温度T0的包围下，由于反应的自动加速，使全部可燃混合气温度逐步提高到自燃温度而引起。但点燃就不同，全部混合气处于较冷的状态。为了保证火焰能在较冷的混合气流中传报，点火温度一般要比自燃温度高得多；第三，可燃混合气能否点燃，不仅取决于炽热物体附面层内局部混合气能否着火，而且还取决于火焰能否在混合气流中进行传播，故点燃过程要比自

燃过程复杂得多。

点燃过程如同自燃过程，亦有点火温度、点火延迟期和点火浓度极限。但是、影响它们的因素要比自燃过程更为复杂。除了可燃混合气的化学性质、浓度、温度、压力外，点火方法、点火能和混合气流动酌性质亦可影响点火，而且后者的影响更为显著。

在工程上较为常用的点火方法大致有以下几类：

1．炽热物体点火：常用金属板、柱、丝或球作为电阻，通以电流使其炽热；亦有用热 辐射加热耐火砖或陶瓷棒等，形成各种炽热物体，在可燃混合气中进行点火。

2．电火花或电弧点火：利用两电级空隙间放电产生火花，使这部分混合气温度升高．产生着火。这种方式大都用于流速较低、易燃的混合气中，如一般的汽油发动机。它比较简单易行，但由于能量比较小，故其使用范围有一定限制。对于温度较低、流速(或流量)较大的混合气，直接用电火花来点燃是不可靠的，甚至是不可能的。有时先利用它点燃一小股易燃气流，然后再借以点高速大流量的气流。

关于电火花点火的机理目前有两种观点；一种是着火的热理论，它是把电火花看作为一外加的高温热源，由于它的存在，位靠近它的局部混合气温度升高(由于导热和对流作用)，以至达到着火临界工况面被点燃，然后再借火馅的传播使整个容器内混合气着火燃烧；另 一种则是着火的电理论，它认为混合气着火是由于靠近火花部分的气体被电离，形成活化中心，提供了产生链反应的条件，链反应的结果，使混合气着火燃烧。实验表明，以上两种机理并不矛盾，是同时存在的。一般来说．在低压力时电离的作用是主要的，但当压力提高后，尤其是高于50一100mmHg 后，则主要是热的作用。

3．火焰点火：所谓火焰点火就是先用其他方法将燃烧室中易燃的混合气点燃，形成一股稳定的小火焰，并以它作为热源去点燃较难着火的混合气(例如温度较低、流速较大的混合气)。在工程燃烧设备中，如锅炉、燃气轮机燃烧室中，这是一种比较常用的点火方法。它的最大优点在于具有较大的点火能量。

综上所述，不论是采用哪一种点火方法，其基本原理都是使混合气局部受到外来的热作用而使之着火燃烧。

火焰的稳定

影响火焰传播速度的因素有许多，在实际燃烧设备中，相应这些影响因素的情况如燃科与氧化剂供应的速度有变化，外界气流速度的改变，燃烧设备本身温度的变化以及传热情况的变化等等，都可能使正在燃烧的火焰摇摆不稳，或者是火焰向预混末燃混气中倒传过去，或者是火馅被吹熄。因此，保持火焰在燃烷设备中的稳定，即令是短时间严峻条件的出现亦不致于熄灭，是燃烧设备的重要目标之一。

焰峰稳定不动的条件是：

L S v

焰峰在长玻璃管内传播时，焰峰表面基本上与气流方向垂真。但在本生灯灯口看到的层流火焰并不是垂直于气流，而是与管口接近平行的平面火焰。而且，此时本生灯混气供应的流速远比焰峰正交速度来得大。

灯口切面积A 正好是圆锥形火焰表面积垂直投影，若设圆锥形火焰表面之根部角为θ，

则可得到结论：

“在气流速度较小的情况下，会出现与气流方向相垂直的稳定火焰而在较大的气流速度下，则出现与气流方向成一斜角的稳定火焰。”

为了使火焰稳定，必需要实现气流速度和燃烧速度相等的条件，一般工业用燃烧设备中住校都是气流速度大干燃烧速度．故为了使火焰能够稳定，可以来用下列原则；第一，在自由火炬边界层中实现火焰的稳定，如常用的自出射流火炬即属此类型；第二，引入外界能源稳定火焰，例如用电火花点火，煤料火炬中应用重油辅助喷嘴等；第三，利用空气动力回流特性来稳定火焰，例如旋转射流，绕非流线型物体流动等；第四，利用热流循环来稳定火焰，例如利用炉壁、炉拱等辐射。

四、煤燃烧的理论和燃烧试验的方法

煤的基本性质

煤是内多种有机可燃质、不可燃的无机矿物质(灰质与灰分)及水分混合而成的

煤中的可燃质是多种复杂的高分子有机化台物的混合物。主要包括碳(c)、氢(H)、氧(O)、氮(N)t硫(s)元素的化合物．它们勺氧气发生燃烧反应时放出热量。故称煤中的c、H、O、N、s及其化合物为可燃质。

碳是煤中的主要可燃成分。1kg碳完全燃烧释放约33858kJ热量：碳元素的着火点很高。一般煤中的碳含量越高，着火越困难。煤中的碳以与氢、氧、氮、硫组成有机化合物的状态存在。煤的形成年代愈长，碳元素含量愈高。

氢是煤中仅次于碳的可燃成分。1kg氢完全燃烧时释放约1254M瞻热。煤中含氢量约2％—8％，碳化程度越高，含氢量越低。含碳氢化合物多的煤易着火，但含重碳氢化合物多的煤在供氧不足的燃烧过程中燃烧不充分，易形成炭黑，既造成燃烧损失，又污染大气。

煤中氮含量约为1％—2％。在高温下氮与O发生反应，产生No或N()，排人大气后，在光的作用下产生有害气体。

硫是燃料中最有害的可燃元素。硫在燃烧后会生成二氧化硫与三氧化硫气体，这些气体与燃烧产物中的水蒸汽结合，形成对燃烧装置金属表面有严重腐蚀作用的亚硫酸和硫酸蒸气。与纵排入大气还会形成酸雨。我国煤的含硫量大约为O．5％—3％，有少数煤超过3％。煤中的疏常以三种形式存在，即存在于有机物中的有机硫黄铁矿硫和硫酸盐硫