直流燃燒器由一組矩形或圓形的噴口構(gòu)成。煤粉和空氣分別由不同噴口噴入爐內(nèi)。根據(jù)流過介質(zhì)的不同，可分為一次風(fēng)口、二次風(fēng)口和三次風(fēng)口。煤粉直流燃燒器大都布置在爐膛四角，四角燃燒器的軸線相切于爐膛中心的一個(gè)假想切圓。

直流燃燒器出口射流的流動(dòng)過程可作如下描述：由于氣流流速較高，已達(dá)紊流狀態(tài)，在紊流和卷吸的作用下，射流邊界上的流體與周圍介質(zhì)發(fā)生質(zhì)量交換，將周圍部分介質(zhì)卷入射流中一起運(yùn)動(dòng)，同時(shí)進(jìn)行動(dòng)量交換和熱量交換。結(jié)果射流截面不斷擴(kuò)大，流量增加，溫度升高，而射流中心最大流速逐漸衰減。

射流的著火過程發(fā)生于一次風(fēng)的外界邊緣，然后從外向內(nèi)迅速擴(kuò)展。煤粉氣流達(dá)到著火溫度所需吸收的熱量，70%以上來自卷吸高溫?zé)煔獾膶?duì)流換熱，其余是爐內(nèi)介質(zhì)的輻射熱。因此氣流卷吸周圍介質(zhì)的能力對(duì)著火過程有極大影響。對(duì)于矩形噴口，較高而窄的截面會(huì)使射流的外邊界增加，卷吸量增加。同時(shí)，由于卷吸主要發(fā)生在向火側(cè)或背火側(cè)，因此噴口高寬比較大的燃燒器，其著火條件往往較好。

燃燒器各股出口氣流的動(dòng)量與介質(zhì)流量和流速的乘積成正比。動(dòng)量越大，穿透能力越大，氣流便能更有力地深入爐膛內(nèi)部，形成燃燒所需的爐內(nèi)切圓，對(duì)點(diǎn)燃鄰角氣流、強(qiáng)化后期擾動(dòng)、促進(jìn)煤粉燃盡都是有利的。一次風(fēng)粉氣流，當(dāng)其著火燃燒以后，密度急劇減小，動(dòng)量衰減很快。因此，主要是二次風(fēng)的風(fēng)速和動(dòng)量對(duì)爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)產(chǎn)生更大影響。

爐內(nèi)射流抵抗偏轉(zhuǎn)的能力稱氣流剛性。氣流的剛性除與動(dòng)量成比例外，還與氣流斷面的形狀有關(guān)。斷面高寬比越大，剛性越差。切向燃燒的鍋爐，希望各角發(fā)生一定程度的偏轉(zhuǎn)，以便組織鄰角點(diǎn)燃和煤粉燃盡過程。但不允許偏轉(zhuǎn)過大，尤其是不允許一次風(fēng)粉氣流有過大偏轉(zhuǎn);否則會(huì)造成火焰沖刷水冷壁，引起結(jié)焦和燃燒損失增大。

在運(yùn)行中，當(dāng)一次風(fēng)射流能量與爐內(nèi)旋轉(zhuǎn)氣流的能量相比過小時(shí)，就會(huì)發(fā)生該一次風(fēng)射流不能射入燃燒器火球而出現(xiàn)較大偏斜。偏斜發(fā)生時(shí)，部分煤粉氣流脫離主氣流而落入水冷壁附近的低溫區(qū)，使這部分還未完全燃燒的煤粉熄滅，沿水冷壁向上流動(dòng)，使燃燒損失增大;同時(shí)脫離主氣流的一次風(fēng)火焰因得不到充分氧氣的及時(shí)補(bǔ)給，進(jìn)行強(qiáng)烈的還原燃燒，而產(chǎn)生大量的結(jié)焦。由此可見，對(duì)切圓燃燒鍋爐，控制出口射流過分偏斜是防止結(jié)焦和降低飛灰可燃物的一個(gè)重要方法。

出口射流的偏轉(zhuǎn)，通常隨著鍋爐負(fù)荷的增大、燃燒器投運(yùn)只數(shù)的增加而加大，此外燃燒器的傾角也可影響射流偏斜。

對(duì)于同一燃燒器的各股平行射流而言，由于各股射流的引射作用，動(dòng)量小的一次風(fēng)將向動(dòng)量大的二次風(fēng)靠攏。因此如果一次風(fēng)速、風(fēng)量過小，剛性變差，就會(huì)使一、二次風(fēng)加快混合，這往往有利于優(yōu)質(zhì)煤的燃燒而不利于劣質(zhì)煤的著火。所以，通過調(diào)整一、二次風(fēng)速的大小，也可調(diào)整一、二次風(fēng)混合的時(shí)機(jī)。若設(shè)計(jì)燃燒器時(shí)取用了較小的一、二次風(fēng)風(fēng)口間距，則上述調(diào)節(jié)作用會(huì)更明顯些。

由于直流燃燒器采用切向燃燒方式，故四角氣流的相互支持和相互配合對(duì)燃燒過程的影響至關(guān)重要。這個(gè)作用集中表現(xiàn)于爐內(nèi)燃燒切圓的形成。較大的切圓直徑可改善爐內(nèi)火焰的充滿程度，火球邊緣可以掃各角噴口的附近，有利于點(diǎn)燃煤粉;同時(shí)，較強(qiáng)的旋轉(zhuǎn)又可以強(qiáng)化主燃燒區(qū)乃至整個(gè)爐膛的后期擾動(dòng)，煤粉在擾動(dòng)和碰撞下燃燒，煙氣中氧的擴(kuò)散加強(qiáng)和及時(shí)打碎灰殼，有利于煤粉的燃盡。但切圓直徑過大，會(huì)在爐膛中央形成大回流，使煙氣有效流通面積減小，也易造成爐膛和燃燒器結(jié)焦，煙氣偏流加劇。當(dāng)燃用高揮發(fā)分的煤時(shí)，可適當(dāng)減小切圓，以確保燃燒安全和受熱面安全。同時(shí)由于偏斜減小，對(duì)燃燒經(jīng)濟(jì)性也是有利的。

切圓的位置和形狀，除取決于設(shè)計(jì)方面的因素，運(yùn)行中也可通過風(fēng)量、粉量控制進(jìn)行一定的調(diào)整。

旋流燃燒器被廣泛應(yīng)用到大型鍋爐的燃燒設(shè)備上。旋流燃燒器利用強(qiáng)烈的旋轉(zhuǎn)氣流產(chǎn)生強(qiáng)大的高溫回流區(qū)，將遠(yuǎn)方火焰抽吸至燃燒器的根部，強(qiáng)化燃料的著火、混合及燃燒。圖1表示了煤粉氣流在回流區(qū)內(nèi)的著火情況。

回流區(qū)的大小對(duì)煤粉氣流的著火和火焰的穩(wěn)定有著極為重要的作用。較寬而長(zhǎng)的回流區(qū)，不僅回流量大而且回流煙氣的溫度高，對(duì)煤的著火極為有利。旋流燃燒器對(duì)煤種的適應(yīng)性，基本上表現(xiàn)為通過不同的結(jié)構(gòu)能對(duì)回流區(qū)的大小和位置進(jìn)行不同的調(diào)節(jié)。

旋流燃燒器的射程也對(duì)燃燒器的工作產(chǎn)生影響。但由于旋流燃燒器主要是單只火嘴決定空氣動(dòng)力工況，而各燃燒器之間的相互作用遠(yuǎn)不及四角布置的直流燃燒器，所以旋流燃燒器的射程一般只是影響煙氣在爐內(nèi)的充滿程度和燃燒損失。射程過短會(huì)使火焰過早上飄，煤粉在爐內(nèi)的停留時(shí)間縮短，爐膛出口溫度和飛灰可燃物含量升高。

決定旋流燃燒器工作性能最重要的特性是旋流強(qiáng)度。燃燒器出口附近回流區(qū)的產(chǎn)生、氣流的混合以及氣流在爐內(nèi)的運(yùn)動(dòng)都和它有關(guān)，因而它在很大程度上決定燃料的著火、燃盡和結(jié)渣情況。旋流強(qiáng)度對(duì)回流區(qū)的大小的影響是：隨著旋流強(qiáng)度的增大，回流區(qū)的尺寸變大，回流量增加。當(dāng)回流率(回流量與一次風(fēng)量之比)超過一定數(shù)值后，煤粉就可以達(dá)到穩(wěn)定的燃燒。顯然，煤質(zhì)越差，著火所要求的最小回流率就越大，反之亦然。

圖2是旋轉(zhuǎn)射流的幾種氣流形式，示意了旋流強(qiáng)度對(duì)回流區(qū)大小及形狀影響的幾種典型情況。當(dāng)旋流很弱時(shí)，形成很小的同流區(qū)(火焰區(qū)),氣流離開噴口不遠(yuǎn)即重新封閉向前運(yùn)動(dòng)，因此回流區(qū)內(nèi)的回流量及回流溫度都明顯不足，對(duì)穩(wěn)定燃燒是不利的。這種氣流結(jié)構(gòu)稱為“封閉氣流”,見圖2(a)。當(dāng)旋流強(qiáng)度合宜時(shí)，形成所謂的“開放氣流”,見圖2(b)。開放氣流的特點(diǎn)是中心回流區(qū)延伸到主氣流速度很低時(shí)才封閉。這種氣流結(jié)構(gòu)可將遠(yuǎn)離燃燒器出口的高溫火焰輸運(yùn)回燃燒器根部，混合點(diǎn)燃新粉。因此提高了著火穩(wěn)定性，是一種理想的結(jié)構(gòu)。若旋轉(zhuǎn)過強(qiáng)，則會(huì)形成“全擴(kuò)散氣流”,又稱“飛邊”,見圖2(c)。由于二次風(fēng)旋轉(zhuǎn)過強(qiáng).在一定距離上即與一次風(fēng)脫離。這時(shí)回流區(qū)直徑雖大，但回流區(qū)長(zhǎng)度不大，回流速度和回流量甚小，造成“脫火”?！懊摶稹蓖窃斐尚魅紵魅紵环€(wěn)或滅火的重要原因。對(duì)于易燃煤，出現(xiàn)全擴(kuò)散氣流還會(huì)使水冷壁和燃燒器結(jié)焦，影響燃燒安全。

旋流強(qiáng)度對(duì)射程的影響是：隨著旋流強(qiáng)度的增大，回流區(qū)的尺寸變大，介質(zhì)在旋轉(zhuǎn)過程中耗散更多能量而迅速衰減，因此射程變短。運(yùn)行中當(dāng)爐內(nèi)火焰充滿不好或兩對(duì)面燃燒器氣流對(duì)撞干擾，燃燒不穩(wěn)時(shí)，可調(diào)節(jié)旋流強(qiáng)度或風(fēng)量。

近年來我國(guó)引進(jìn)的大型旋流燃燒鍋爐，普遍使用低Nox型雙調(diào)風(fēng)旋流燃燒器。雙調(diào)風(fēng)燃燒器雖然種類較多，但基本結(jié)構(gòu)都是二次風(fēng)，分為內(nèi)二次風(fēng)和外二次風(fēng)，內(nèi)二次風(fēng)為旋流，外二次風(fēng)可旋流也可直流。一次風(fēng)一般為直流或有微弱旋轉(zhuǎn)。雙調(diào)風(fēng)燃燒器靠煤粉著火后二次風(fēng)量逐步供應(yīng)，形成燃燒的濃相區(qū)和稀相區(qū)，抑制燃燒的峰值溫度，控制NOx的排放。

所謂燃燒器的運(yùn)行方式是指燃燒器負(fù)荷分配及其投停方式。負(fù)荷分配是指煤粉在各層噴口、各角或各只噴口的分配。投停方式是指停、投燃燒器的只數(shù)與位置。除了配風(fēng)工況外，燃燒器的運(yùn)行方式對(duì)爐內(nèi)燃燒的工況也有很大影響。

為保持正確的火焰中心位置避免火焰偏斜，一般將投運(yùn)的各個(gè)燃燒器的負(fù)荷盡量分配均勻、對(duì)稱。但在有些情況下，允許改變上述原則。例如，為解決汽溫偏低的問題，滿負(fù)荷時(shí)可適當(dāng)增加上層粉量，減少下層粉量，提高火焰中心位置。

通常高負(fù)荷時(shí)投入全部燃燒器。低負(fù)荷時(shí)，可采取兩種方式：一是各燃燒器均勻減風(fēng)、減粉，但這種方式各風(fēng)速也會(huì)隨之降低;二是停掉部分燃燒器，可保持各風(fēng)速、風(fēng)率不減。究竟停哪些燃燒器合適，要通過燃燒調(diào)整試驗(yàn)決定。但以下一些基本原則是應(yīng)遵循的：

(1)停用燃燒器主要應(yīng)保證鍋爐參數(shù)和燃燒穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)性方面的考慮是次要的。

(2)停上投下，有利于低負(fù)荷穩(wěn)燃，亦可降低火焰中心，并有利于燃盡;停下投上，可提高火焰中心，有利于保持額定汽溫。

(3)為保持均衡燃燒，宜分層停運(yùn)、對(duì)角或交錯(cuò)投停，并定時(shí)切換。

(4)應(yīng)使燃燒器的投停只數(shù)與負(fù)荷基本相應(yīng)，避免由于分檔太大，而影響燃燒經(jīng)濟(jì)性。

鍋爐高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，爐溫高，燃燒比較穩(wěn)定，主要問題是防止結(jié)焦和汽溫偏高，因此應(yīng)力求將燃燒器全部投入，以降低燃燒器區(qū)域的熱負(fù)荷;設(shè)法降低火焰中心或縮短火焰長(zhǎng)度;鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，應(yīng)合理選擇減負(fù)荷方式。當(dāng)負(fù)荷降低不太多時(shí)，可采取各燃燒器的均勻減風(fēng)、減粉方式。這樣做有利于保持好的切圓形狀及有效的鄰角點(diǎn)燃。但由于擔(dān)心一次風(fēng)堵管，通常一次風(fēng)量減少不多或者不減，而只將二次風(fēng)減下來。由此使得一次風(fēng)煤粉濃度降低，一次風(fēng)率增大，二次風(fēng)的風(fēng)速和風(fēng)率減小，這些都是對(duì)燃燒不利的。因此，當(dāng)負(fù)荷進(jìn)一步降低，就應(yīng)關(guān)掉部分噴嘴，以維持各風(fēng)速、風(fēng)率和煤粉濃度不至偏離設(shè)計(jì)值過大。

降低鍋爐負(fù)荷宜按照從上至下的順序依次停掉燃燒器。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，低負(fù)荷運(yùn)行，保留下層燃燒器可以穩(wěn)定燃燒。這是因?yàn)椋拓?fù)荷時(shí)，停用的燃燒器較多，為冷卻噴口仍有一些空氣從燃燒器噴向爐內(nèi)。若這部分較冷的風(fēng)在運(yùn)行噴嘴的上面，就不會(huì)沖淡煤粉或局部降低爐溫。停運(yùn)部分噴嘴時(shí)，最好使其余運(yùn)行燃燒器集中投運(yùn)(例如關(guān)掉上、下層，保留中間三到四層)。這樣做的好處是，不僅可使燃燒集中，主燃燒區(qū)爐溫升高，而且可以相對(duì)增大切圓直徑，加強(qiáng)鄰角點(diǎn)燃的效果。

對(duì)于中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)，若過早停掉部分噴嘴(即在負(fù)荷不太低時(shí)即已大量停噴嘴),勢(shì)必使各噴嘴的熱功率增大，給粉機(jī)轉(zhuǎn)速過高以致給粉不穩(wěn)定、不均勻，影響燃燒穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。對(duì)大型對(duì)沖布置旋流燃燒鍋爐的爐膛，通常最上排燃燒器距離大屏底部很近，因而正常運(yùn)行中投最上排燃燒器時(shí)，會(huì)由于火焰行程縮短致使飛灰可燃物增加，鍋爐效率下降。因此若無其他限制，降負(fù)荷時(shí)投運(yùn)燃燒器編組可避開最上層。

旋流燃燒器低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，應(yīng)避免較上排燃燒器停粉不停風(fēng)的情況;否則該燃燒器的風(fēng)量形成空氣“短路”,而其他燃燒器的煤粉與“短路”風(fēng)相遇時(shí)，已錯(cuò)過最好的燃燒條件，將導(dǎo)致燃燒不充分。有的電廠，低負(fù)荷時(shí)運(yùn)行人員不是停用部分噴嘴，而是降低二次風(fēng)壓，造成投粉的燃燒器旋流量減少，氧量不足、混合變差，整個(gè)爐內(nèi)過剩的氧量不能發(fā)揮作用，也使飛灰含碳量升高，燃燒不經(jīng)濟(jì)。

燃燒器的運(yùn)行方式與煤質(zhì)有關(guān)。當(dāng)鍋爐燃用揮發(fā)分較高的煤時(shí)，一般著火不成問題?？刹捎枚嗷鹱?、少燃料、盡量對(duì)稱投入的運(yùn)行方式。這樣有利于火焰充滿爐膛，使燃燒比較完全，也不宜結(jié)渣。在燃用揮發(fā)分低的較差煤時(shí)，則可采用集中火嘴，增加煤粉濃度的運(yùn)行方式，使?fàn)t膛熱負(fù)荷集中，以利于穩(wěn)定著火。對(duì)可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)力配煤的鍋爐，上層燃燒器宜使用揮發(fā)分較高、灰分較少的煤，下層燃燒器宜使用揮發(fā)分較低、灰分較多的煤，不能簡(jiǎn)單地按照煤熱值的大小安排給各層燃燒器。

燃燒器的投、停次序還與磨煤機(jī)的負(fù)荷承擔(dān)特性有關(guān)。例如直吹式系統(tǒng)中速磨，隨著每臺(tái)磨煤機(jī)制粉出力的降低，制粉電耗增大。為避免磨煤機(jī)工況惡化，一般規(guī)定不允許在低于某一最低磨煤出力下運(yùn)行。所以，若鍋爐負(fù)荷降低使磨的這一臨界出力出現(xiàn)，即使各燃燒器的均勻減負(fù)荷是允許的，也應(yīng)停掉一臺(tái)磨。

一般而言，各層燃燒器的著火性能會(huì)由下而上逐漸改善，這主要是下面已著火的氣流對(duì)上面的氣流起點(diǎn)燃作用，但最上一層由于頂二次風(fēng)的影響，著火不一定最好。在實(shí)際運(yùn)行中，由于燃燒器在結(jié)構(gòu)、安裝、管道布置等方面的差異，各燃燒器的特性可能并不同。因此當(dāng)煤種變化以及火焰分布、結(jié)焦等條件變化時(shí)，對(duì)噴燃器的影響可能不一樣。例如，有的燃燒器在高負(fù)荷時(shí)容易結(jié)焦，但在低負(fù)荷時(shí)往往燃燒穩(wěn)定性較好;離大屏較近的燃燒器和冷灰斗附近的燃燒器燃燒性能也許會(huì)互有區(qū)別?？傊?，運(yùn)行人員應(yīng)注意燃燒器的具體特點(diǎn)，用于調(diào)節(jié)燃燒。