燃料与燃料燃烧-空气与燃烧

四、 空气与燃烧

促成燃料产生燃烧和完成燃烧的因素很多。但是，能够影响燃料产生和完成燃烧及产生燃烧温度的重要因素之一，是空气的存在和使用。

空气是指：由占78 ％的N₂ （氮气）和21 ％的O₂ （氧气）为主要成份，以及少量的CO₂ （二氧化碳），SO₂ （二氧化硫）等分子组成的，密度（比重）为1.29 kg/m³的混合气体。在它们当中，N₂ （氮气）是一种惰性气体，是不具备助燃条件的。而真正具有助燃效率的成份是O₂ （氧气）。

这也就是说，所谓的助燃空气，在实际意义上指的是空气中的O₂（氧气）成份。但是，在日常使用过程中，对这一助燃气体的谓称，仍称之为空气。

燃料与空气混合，产生燃烧是一个氧化反应过程，燃料必须借助空气才能燃烧。而空气对燃烧的效率，又存在着燃烧的实际温度对被煅烧物质所达到的温度的影响。其中，主要的影响有：

1、燃料的发热值

2、空气和燃料的预热温度

3、富氧空气和氧气的燃烧

4、过剩空气系数。

燃料热值的高低，对燃料燃烧过程所产生的热量的影响是非常大的。而助燃空气对燃料燃烧产生的热量的影响也同样是非常大的。空气参于助燃时必然要带走一定的热量，这时，对助然空气的被加热的程度和在助燃过程中的投入量就必须具有一个明确的要求。因为它将影响着燃料的燃烧质量和热量的有效释放率。

燃料在燃烧过程中，当空气不足时，燃料将产生不完全燃烧。在燃料投入量不缺乏，但空气量缺乏时，一定数量的可燃物质由于缺少了空气的帮助而没有产生燃烧，造成了产出热量的缺乏。这时，燃烧的温度会被降低。反之，当空气过剩时，多余的空气因未能参于助然反而会带走燃烧时所产生的热量，这也同样会降低燃烧温度。因为，在空气成份中78 ％的N₂是不参加燃烧的，但它会被加热而带走热量。因此，过多的空气会消耗或带走有价值的热量。

所以说，在回转窑的操作过程中，如何使用空气，对燃料燃烧效率的影响是很大的。在助燃空气中，我们经常提到的富余空气，就是有关燃烧概念中的过剩空气系数。它是燃料燃烧时所必须的。它是指实际空气用量与理论空气用量之比。是指在燃料燃烧过程中，应供给出比理论空气量较多些的实际空气用量，目的是保征燃料能够的完全燃烧。

但是，不同的燃料在燃烧过程中，由于燃烧方法，燃烧装置的特性和性质的不同以及操作方式的影响，对过剩空气使用的系数要求也是不同的。

例如；气体燃料燃烧时的空气过剩系数为：1.05 ~ 1.2 ％。因为，它与其它种类的燃料相比较，非常容易和空气混合。所以，使用系数较低。

液体燃料燃烧时的空气过剩系数为：1.1 ~ 1.3 ％。

固体燃料燃烧时的空气过剩系数为：1.3 ~ 1.7 ％。

总之，不同的燃料在燃烧时，所需要的过剩空气系数是不同的。这主要是因为，它们在燃烧时与空气混合的难易程度不同所决定的。

燃料的燃烧过程，应该有足能的空气参与燃烧。其目的是，保证燃料能够完全燃烧，释放出有效的热量。同时，也是为了起到控制因空气量不足而产生燃烧不完全时，在废气中产生不应有的CO（一氧化碳）气体（可燃物质）的作用。

对于煅烧活性石灰的回转窑而言，燃料的燃烧效果，是整个煅烧过程中的重要环节。在燃料燃烧过程中，由于存在着影响实际燃烧温度的主要因素之一，是空气的使用因素，如何供给助燃空气，就显得非常重要了。

那么，如何才能提高燃料燃烧的速度和温度的传播速度呢？这就需要具备以下的燃烧基本条件：

1、  有足够的氧气

2、  可燃成分与空气中的氧气混合程度高

3、  燃料与空气被预热温度高

4、  燃料质量好

5、  有助燃的催化剂。

根据回转窑的工作原理，燃烧器的性能，燃料的理化性质，以及燃料燃烧特性的需要。通常将参与助燃的空气，用一次空气和二次空气的分配方式进行输送使用。它们在完成助燃的过程中，又根据燃烧的需要而具有各自的用途和特征。

一次空气：在回转窑的操作术语中，通常被称之为一次风，它是由特定的机械动力设备，一次空气风机强制产生流动空气。一次风经过烧嘴装置上设置的通道，送出常温空气。在烧嘴的出口处，与燃料发生混合。它的目的是帮助形成火焰形状，并使燃料与空气进行混合，产生燃烧，从而促进氧化反应强烈地进行。

在此之中，应该明确的是，一次空气在回转窑上的主要作用是：帮助燃料在燃烧过程中，形成理想的火焰形状，这是能对燃烧效果产生影响，尤为重要的因素之一。

二次空气：在回转窑的操作术语中，通常被称之为二次风。在石灰回转窑上，它是由机械力，二次空气风机强制产生的流动空气。它的作用是：对煅烧后的熟料进行强制穿透，快速冷却。同时，通过热量转换，完成对自身的加热后，进入窑内，为燃料充分燃烧，提供足够的燃烧空气。

回转窑煅烧活性石灰的热量来源，在以气体燃料（焦炉煤气或混合煤气）为能源介质时。空气的使用原则是：为了利于燃烧，一般以温度较高的二次空气为主体，一次空气则较少。

理论概念上的总空气量中，决定一次空气分配关系的重要因素是燃烧器（烧嘴）的性能。随着设备性能的改进，对一次空气的使用已从占总空气量的15—20 %下降到6 %左右。二次空气则占有较大比例。

但是，在实际操作理念上，这不应是绝对的。例如，对一次空气的使用原则，应根据烧嘴装置的设计特点、使用效果、燃料特性、火焰形状、煅烧状态等综合性因素，进行调配供给。

总之，对一次空气的使用，在以气体燃料为能源时，在以帮助形成火焰形状的基础上，应该以最少的用量，形成有效的火焰形状为原则。