[科普中国]-动力型燃烧

在燃烧系统中，当燃烧剂表面的化学反应阻力远远大于氧化剂向燃烧表面的扩散阻力时，化学反应速度对燃烧速度起着决定性作用。这种燃烧称为化学反应动力控制型燃烧，简称动力型燃烧（chemical kinetics-controlled-combustion）。1

简介反应速率取决于气相中氧化剂分子的对流传质速率，称为扩散型燃烧过程。提高气流速度、增加氧化剂浓度及增大对流传质的因素，均可使扩散型的燃烧过程强化。当温度较低时后,过程速率由化学反应速率决定，称为动力型燃烧过程或称反应控制过程，升高温度为强化动力型燃烧的主要措施。2

燃烧方式分类及动力燃烧扩散燃烧燃气按扩散原理燃烧时，混合物的形成过程与燃烧过程在一个整体系统中同时进行。在燃气与空气刚刚接触并形成一定组分的可燃混合物时，燃烧过程也立即发生。如果燃烧室的整个空间都处于高温状态，化学反应速度必然大大地超过混合物形成过程的速度，则整个燃烧过程的总速度决定于可燃混合物的形成速度。这样，扩散燃烧的速度取决于气体的动力露素和扩散因素，实际上与混合物的物理与动力特性无关。

燃气扩散燃烧的优点之一是燃烧过程可以在很大的范围内进行调节。虽然燃烧过程取决于混合翰的形成特性及强度，用改变燃气燃烧器系统结构的办法或装上调节部件甚易控制混合物的形成过程。这样就可大大减小火焰的尺寸，或者相反，可使火焰的长度增长。

为了提高扩散燃烧过程的强度和得到较短的火焰，必须最大限度地提高混合物形成过程的强度。用下述方法可以达到这一目的：将燃气与空气分成细流、使空气流旋转、将燃气溅以一定的角度引入空气流、选择最佳的燃气与空气速度以及人为地造成气流的紊动等。采用上述提高混合物形成的强度，可以获得不同尺寸和不同特性的火焰。随着混合物形成的强度不断提高，从火焰本身的特性来看，它已接近于动力火焰的性质。燃烧的扩散过程与动力过程相比有较好的稳定性。但是对于直径较大的火孔，需要采用着火焰面的人工稳定器。3

动力燃烧另一种燃气燃烧的方式是，燃烧器仅保证燃气预混部分燃烧所需的空气，余下所需的部分空气直接引向火焰。这时，动力区仅燃烧部分与一次空气相混合的燃气，余下的一部分燃气，被烟气所稀释，按扩散燃烧的原理，靠二次空气中的氧继续燃烧。大气式燃烧器就是应用这种燃烧方法。用改变一次空气系数的方法甚易调节有焰燃烧过程。如一次空气系数减少到零，则过渡到单纯的扩散燃烧；如一次空气系数增加到1，则燃气的燃烧就属于动力型。

燃烧过程的所有阶段(混合物的形成，预热与燃烧)均在燃烧器与燃烧室内进行。燃气燃烧器的主要任务是将燃气与空气引向燃烧室，形成混合物并稳定着火焰面，保证燃气燃烧过程达到所需的强度，以及使烟气中有毒气体的浓度最小。

为了保证燃气与空气的混合，燃烧器应设有混合装置。如燃烧按动力原理进行，则混合器是一个独立的部件，在混合器中预混成均质的燃气空气混合物。如燃烧按扩散原理进行，则混合器仅是按一定的强度要求保证混合物形成的混合过程。混合过程本身完全在燃烧室中进行，或者一部分开始于燃烧器的出口处，而在燃烧室中完成。3

实际应用动力型燃烧室

动力型燃烧室现时主要是燃用煤油或与煤油很相近的燃料，它的燃烧强度很大，这样空气的初温对加快着火前准备阶段和扩大稳定负荷范围就起着极其重要的作用。由于燃烧室内产生了局部循环区域，以使烧过的烟气强有力地回到火炬根部，对保证很大的燃烧强度将起着更加重要的作用。动力型燃烧室中妥善组织的强力回旋区域，占整个燃烧空间的很大一部分，从现有瓷料来看，回旋区域的产生，是由于燃烧室前端烟气一空气气流的强烈回旋，或者是依靠特别的气流式途风系统。在这两种情况下，虽然火炬根部有几个吸热过程，但火炬根部仍能从火炬内部取得强大的热源。

最后，在适当情况下，当把一次空气途入着火前准备区域时，由于有放热反应，以致该区域也可能有富余的热量。一次空气的作用，井不限于是热方面的物理性的作用，在放热分解过程中，它也是纯化学性的因素，它干预了碳氢化合物分子热分解过程的进行机理，改变井加快了这一分解过程；显然，其他的合氧分子(例如CO2和H20)也有这种作用。但空气显著不足(燃料太多)的回旋区域(如果产生了的话)，只能是气化过程的中心，该区域中所发生的局部氧化过程，不过是辅助性的初步的而已(例如火工类的煤气发生过程)。

本词条内容贡献者为:

李雪梅 - 副教授 - 西南大学