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重油不完全燃烧，在烟气中形成炭黑因为高分子烃的燃尽相对要难一些，如果空气供应不足或油粒与空气混合不均匀，那就会有一部分高分子烃在高温缺氧的条件下发生裂解，分解出炭黑，炭黑是粒径小于1μm的固体粒子，它的化学性质不活泼，燃烧缓慢，所以一旦产生炭黑往往就不易燃尽，严重时未燃的炭黑就会进入烟气中，而使烟囱冒黑烟。
重油中的沥青成分也会由于缺氧分解成固体油焦。油焦破裂后即成焦粒，后者也是不易燃烧的，由此可见，重油燃烧中的一个重要问题是必须及时供应燃烧所需的空气。
重油燃烧不完全，产生的飞灰、炭黑、焦粒还有类似焦油物质就会混合附着在水冷壁或对流管束上，久而久之形成一层隔热层，大大地降低了锅炉的热效率，每年要对锅炉进行清洗，增加了运行费用并且造成锅炉不均匀受热，缩短了锅炉寿命。
手操式燃烧系统配风是一次风且不能自动调节，如此会造成火焰根部高温区，并强烈的热辐射，使油喷嘴温度升高，重油高温受热会有碳析出，从而堵塞喷嘴，加大喷嘴磨损，加速喷枪损坏，造成维修费用的增加，对连续生产企业生产能力的提高是很大的障碍。
分别对不同区域及时供应适量的空气，以避免高温缺氧而产生炭黑并能在少的过量空气下保证油的完全燃烧。燃油的燃烧的上述要求是通过燃烧器来达到的。燃油燃烧器主要由油雾化器和调风器所组成。燃油通过雾化器雾化成细油粒，以一定的雾化角喷入炉内，并与经过调风器送入的具有一定形状的速度分布的空气流相混合。油雾化器与调风器的配合应能使燃烧所需的大部分空气及时地从火炬根部供入，并使火炬各处的配风量与油雾的流量密度分布相适应。同时也要向火炬尾部供应一定量的空气，以保证炭黑和焦粒的燃尽。
燃油经雾化后的油雾以及燃气均为可燃气体，当与空气混合达到一定含量范围，均能形成易燃易爆性混合气体。因此对燃油燃气锅炉的及防爆提出了特殊要求。
沸腾燃烧流化床：一种介于固定床和悬浮床之间的气固两相床层。流化床根据不同的流化速度划分为鼓泡床、湍流床和快速床。A鼓泡流化床结构由给煤装置、布风装置、风室、灰渣溢流口、沸腾层、悬浮段等。特点对煤种适应行强、能强化转热，节省钢材，便于灰渣的综合利用，对环境污染较煤粉炉轻，锅炉本体结构简单。B循环流化床是新一代，低污染洁净煤燃烧技术。其特点是在于燃料及脱硫剂在流化床状态下经过多次循环，反复的进行低温燃烧和脱硫反应。C循环流化床和鼓泡流化床燃烧过程中主要的区别在于1、循环流化床沸腾层内流化速度很高一般为3～10m/s可达10m/s，鼓泡流化床锅炉的流化速度为1～3m/s。
煤粉锅炉的燃烧设备：煤先经磨煤设备，然后喷入炉膛内燃烧，整个燃烧过程是在炉膛内呈悬浮状进行，这种锅炉称为煤粉炉。其特点能改善与空气的混合，加快点火盒和燃烧，煤种适用性广，适应于大中型锅炉。煤粉锅炉的燃烧设备有煤粉设备、制粉系统和煤粉燃烧器。
燃油燃烧器：有喷油嘴和调风器组成；是将燃料油雾化，并于空气强烈混合后送入炉膛，使油气混合物在炉膛内呈悬浮状态的一种燃烧设备。燃油燃烧器是燃油锅炉的关键设备，按使用燃料种类可分轻质油燃烧器和重质油燃烧器，重油黏度大，在重油燃烧器内一般设置预热器。工业燃油锅炉大多配置轻质油燃烧器。
燃气燃烧器：它是燃气锅炉的主要的燃烧设备。燃气燃烧器有扩散式燃烧器、大气式燃烧器和完全预混式燃烧器。
高压点火又称为电火花点火，是应用广泛的一种点火方法。当电火花从燃气或雾化的燃油中通过时，燃料很快由良好的绝缘体变为良好的导电体。随着两极间电压的增高，电场逐渐加强，燃料中的带电体被电场加速，运动着的带电粒子与分子发生非弹性碰撞。当碰撞剧烈到一定程度，分子就被电离，从而也变成了带电粒子。带电粒子的浓度以指数级数增加，开始时的小电流被放大几百万倍，产生一个大电流。这一过程所需时间取决于所加电压与击穿电压的比值。击穿电压取决于燃料成分、电极形状、极间距离以及燃料的温度与压力条件。
在传统的工业炉设计中，燃烧器的火焰速度大约为每秒几米，当燃烧产物温度在600 °C～800 °C时，炉内对流换热与辐射换热各占50％；在燃烧产物温度为800 ℃以上时，以辐射换热为主；在燃烧产物温度达到1 400 ℃时，辐射换热是对流换热的10倍,所以大部分炉窑设计中,是以辐射换热为基础。但是在采用高速气体燃烧器后，即使在高温区，炉内被强化的对流换热在综合换热中所占的比重大大提高，具体说明如下：
采用普通燃烧器时，火焰速度低，燃烧产物在被加热物表面的流动为层流，层流的对流换热系数为h1-Nu＊λ/d。
式中 努谢尔特数Nu=0.332Pr1/3＊Re1/2；Pr为普朗特数；Re为雷诺数；λ为气体的导热系数；d为流道当量直径。
采用高速气体燃烧器, 火焰喷射速度高(100 m/s～300 m/s),被加热体表面流动以紊流为主，紊流附面层局部放热系数为h2=Nu＊λ/d。式中Nu=Pr1/3(0.036Re0.8-836)
设加热炉内腔尺寸为6.45m×2.3m×2.9m，燃烧产物温度为1 790 ℃，被加热体温度为900 ℃。
采用普通燃烧器，燃烧产物流速为5 m／s时，燃烧产物与被加热体表面之间的对流换热比热流为q1=h1(tg-tw)=2671X4.18kJ/h＊m2。
采用高速气体燃烧器，燃烧产物流速为150 m/s时，燃烧产物与被加热体表面之间的对流换热比热流为q2=h2(tg-tw)=10685X4.18kJ/h＊m2。q2是q1的4倍。
国外曾就辐射加热炉和高速对流加热炉进行过比较试验，在0 ℃～1 200 ℃的加热过程中，辐射加热炉所需加热时间是高速对流加热炉的6倍，在750 ℃～1 200 ℃的加热过程中，辐射加热炉所需加热时间是高速对流加热炉的10倍。
1980年，国内引进高速气体燃烧器在井式加热炉上进行技术改造，原有的辐射加热炉从0 ℃～650 ℃升温需要24 h，而采用了高速气体燃烧器的加热炉从0 ℃～650 ℃升温只需4 h，并且燃料消耗量也由于采用了高速气体燃烧器可以节省25%～30％。在油田，用高速气体燃烧器改造成三合一加热炉，加热效率提高了1倍，而燃料消耗量节约了20％。
高速气体燃烧器的燃烧产物高速冲进加热炉内，搅动多倍的炉内气体随之掺混，可以大大提高炉内温度均匀度。国外一家工厂用高速气体燃烧器改造加热炉后，炉内温度均匀度可由±15 ℃提高到±2 ℃。国内井式加热炉采用高速气体燃烧器后，炉温均匀度达到±7 ℃。
目前，燃烧系统有三种：全手操、全自动位式、全自动比例调节。
全手操：这种燃烧方式就是燃油或燃气以固定的流量和空气以固定的流量混合进行燃烧，主要分布在大庆、胜利、辽河、西部等各大油田，燃料主要以原油为主，部分为重油；这是一种只重燃烧效果不重运行费用和的燃烧方式，造成大量的能源浪费和事故；在市场经济效益为主导的新形势下，这样的燃烧系统逐渐被精明的用户所放弃，例如：石油大学（东营）胜华炼油厂40T蒸汽锅炉，经过严密的论证，决定采用先进的燃烧系统－进口油气混合燃烧器。
全自动位式：这种燃烧系统具备所有全自动、保护功能，只是燃料和空气的调节是一段、两段或三段式调节，适合于小型锅炉或工业炉。
全自动比例调节：采用比例调节仪、PLC、DCS、BLM等实现燃料、空气混合燃烧逻辑运算配比，真正到完全燃烧，限度地节约了能源，保护了环境。国内典型范例：北京双榆树热力厂114MW锅炉6台、上海金山石化35T锅炉、天津焦化三厂35T锅炉、胜华炼油厂油气混烧40T蒸汽锅炉等。
善用能源、保护环境是二十一世纪可持续发展国策的重要议题，随着科学发展意识与理念的进步，先进的燃烧系统正在被大力推广应用。
锅炉节能运行方式：在满足技术要求的情况下，尽量低负荷连续运行。即节约了运行费用，又延长了锅炉寿命。这种运行方式和优点，早已被北京众多用户和专家证实并推广，仅此一项可节能8－15％，而只有比例调节燃烧系统才能实现这种运行模式。
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