固液气燃料的异同点.docx
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固液气燃料的异同点
固液气燃料的异同点
气固液燃料的异同点
一、燃料的成分异同
燃料广泛应用于工农业生产和人民生活，能通过化学或物理反应释放出能量的物质。
燃料有许多种，最常见的如煤炭、焦炭、天然气和沼气等等。
随着科技的发展，人类正在更加合理地开发和利用燃料，并尽量追求环保理念。
燃料也是物理学中需要学习的一部分内容，其吸放热的公式为q=Q/m。
燃料是一种由有机可燃质、不可燃无机矿物质成分（灰分）和水分等物质组成的复杂混合物，其在燃烧过程中，能够产生大量的热能。
按其物态，燃料可分为固体、液体和气体三大类；按其形成机理，燃料又可分为天然矿物质燃料和人造燃料。
天然矿物质燃料的固体燃料主要是煤和油页岩，液体燃料主要是石油，气体燃料主要是天然气。
人造燃料是由天然燃料加工而成，主要有由木柴、煤制成的木炭、焦炭、石油焦、粉煤、型煤等固体人造燃料，由石油、煤、油页岩提炼制成的汽油、煤油、柴油、重油、渣油、煤焦油等液体人造燃料，以及由煤和石油制成的各种煤气、石油裂化气等气体人造燃料。
根据我国现行燃料政策，锅炉所用的燃料主要是煤，为合理有效利用我国的煤炭资源，尽量使用当地煤、劣质煤。
在一些地区锅炉也可燃用重油、渣油，以及天然气等。
此外其它行业的副产品，如冶金业的焦炉煤气和高炉煤气、制糖业的甘蔗渣、造纸业的黑液以及生物质等，也可作为锅炉燃料。
燃料的主要成分是碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S），以及灰分（A）和水分（M）。
其中碳、氢、可燃硫为可燃成分，水分和灰分为不可燃成分。
物质是由分子构成的，但由于分子在构成物质时的状态不同，使得物质的存在状态也有所不同，这也会导致固液气燃料的特性产生不同。
下表是固态、液态、气态分子结构的比较。
固态
液态
气态
分子排列
十分紧密
没有固定位置
极度散乱
分子间距离
很小
较小
很大
分子间作用力
强大
较大
极小
分子的运动
在平衡位置附近振动
在一定范围内运动
自由运动
一定体积
有
有
无
一定形状
有
无
无
流动性
无
有
有
二、不同燃料的特性
1．固体燃料
固体燃料：
能产生热能或动力的固态可燃物质。
大都含有碳或碳氢化合物。
天然的有木材、泥煤、褐煤、烟煤、无烟煤、油页岩等。
经过加工而成的有木炭、焦炭、煤砖、煤球等。
此外，还有一些特殊品种，如固体酒精、固体火箭燃料。
与液体燃料或气体燃料相比，一般固体燃料燃烧较难控制，效率较低，灰分较多。
可直接用作燃料，也可用作制造液体燃料和气体燃料的原料或化工产品的原料。
固体燃料是一种新型燃料，它用一根火柴便可点燃，能加热食品，引燃蜂窝煤，携带方便，很受人们欢迎。
随着旅游业的日益发展，人们生活水平的不断提高，固体燃料无疑会有很大的市场。
固体烯料，国内主要以煤为主。
下面介绍—煤的特性
采用煤的煤化程度参数来区分无烟煤、烟煤和褐煤，贫煤属于烟煤的一种。
无烟煤煤化程度的参数采用干燥无灰基挥发份Vdaf和干燥无灰基氢Hdaf作为指标，以此来区分无烟煤的小类。
烟煤采用两个参数来确定类别，一个是烟煤煤化程度的参数，另一个是表征烟煤粘结性的参数。
烟煤煤化程度的参数采用干燥无灰基挥发份Vdaf作为指标；烟煤粘结性的参数是根据粘结性的大小不同选用粘结指数、胶质层最大厚度作为指标，以此来区分烟煤中的类别。
褐煤煤化程度的参数采用透光率作为指标，用以区分褐煤和烟煤，以及褐煤中划分小类，并采用恒湿无灰基高位发热量为辅来区分烟煤和褐煤。
动力用煤主要考虑其燃烧性能，而不需考虑煤的气化、炼焦和煤化工等工艺性能。
我国动力用煤的分类主要根据煤的干燥无灰基挥发份Vdaf多少来确定，并参考煤的水分和灰分的含量，主要有无烟煤、贫煤、烟煤、褐煤等。
由于它们的成分和特性不同，在燃烧中的反应也显著不同，只有清楚了解它们的特性，才能设计出优质的锅炉产品，获得最佳的运行性能。
（1）无烟煤
无烟煤是生成年龄最老、煤化程度最高的煤种。
由于其挥发份低（Vdaf≤10％），着火稳燃困难，不易燃尽。
因其含碳量高，水分、灰份含量不多（Aar＝6％～25％，Mar＝1％～9％），故发热量一般较高，Qnet,v,ar约为25000～32500kJ/Kg。
在无烟煤燃烧方面难度最大的是Vdaf≤6.5的超低挥发份无烟煤；而灰份较大且灰熔融温度较低的无烟煤燃烧时则容易产生结渣。
我国无烟煤储量较多，主要分布于华北、中南、西南及福建省。
（2）贫煤
贫煤的煤化程度略低于无烟煤，干燥无灰基挥发份Vdaf含量约为10～20％。
贫煤的发热量一般低于无烟煤，其着火稳燃、燃尽也比较困难。
Vdaf低于15％的贫煤通常和无烟煤一起被称为低挥发份煤。
（3）烟煤
烟煤干燥无灰基挥发份Vdaf含量约为20～45％，一般含碳量也比较高，着火稳燃、燃尽比较容易。
也有一些含灰量与含水量比较多的烟煤，Aar达40％以上，低位发热量低于16700kJ/kg，其着火燃烧也比较困难，这部分煤被称为劣质烟煤。
我国烟煤储量多，分布广，几乎各省区都有烟煤的储藏与开采。
（4）褐煤
褐煤的煤龄最轻，煤化程度最浅，Vdaf含量约为40～50％，Mar约为20～50，Aar高的可达40～50%。
因其水分、灰份含量比较高，所以发热量较低，Qnet,v,ar＝16200～7000kJ/kg。
但因其挥发份含量高，很易着火燃烧。
褐煤中水Mar＝40％～60％以上者可成为高水分褐煤；灰分Aar＝40％～50％以上者可称为高灰分褐煤。
褐煤的另一个特点是含氧量高，Oar＝8％～10％，因而容易自燃。
按前苏联及国际分类法规定，褐煤与烟煤的分界线是：
＜23849kJ/kg的煤属于褐煤，＞23849kJ/kg的煤则属于烟煤。
褐煤燃烧中最困难的问题是防止由于灰熔融温度低（一般ST小于1200℃）而造成的燃烧结渣问题。
我国褐煤主要分布于内蒙、东北、云南、山东、广西等地。
优缺点：
固体燃料的优点是便于储存,便于运输。
缺点是燃烧产生的污染性气体较多,因为固体中会含较多污染的元素,如S元素等。
2.液体燃料
液体燃料是用来产生热量或动力的液态可燃烧的物质。
主要为碳氢化合物或其混合物，天然的有石油及其某些加工产品如汽油、煤油、柴油、燃料油等；也有通过煤的液化或煤、油页岩经干馏以及一氧化碳和氢气用费一托合成法等制得的人造汽油。
液体燃料比固体燃料有下列优点：
（1）比具有同量热能的煤约轻30%，所占空间约少50%；
（2）可贮存在离炉子较远的地方，贮油柜可不拘形式，贮存便利还胜过气体燃料；（3）可用较细管道输送，所费人工也少；（4）燃烧容易控制；（5）基本上无灰分。
液体燃料用于内燃机和喷气机等。
可用作制造油气和增碳水煤气的原料，也可用作有机合成工业的原料。
液体燃料主要为石油（或称原油）及其制品，锅炉燃用的主要是重油，轻柴油则作为锅炉点火时的用油，重柴油也只在个别电厂作为锅炉低负荷助燃燃料。
从原理上，石油的炼制方法主要分两类：
一类是利用石油中各种成分的物理特性不同，主要是沸点不同，用蒸馏的方法加以分离；另一类是用各种方法将烃的分子进行改造。
蒸馏的方法又有两种，一种是常压蒸馏，另一种是减压蒸馏。
而分子改造的方法又包括裂化、重整等。
重油所含成分的分析较复杂，但其元素组成也是碳、氢、氧、氮、硫及少量的水分和灰分，我国部分重质燃料油油质资料见表1.2-11。
质量好的重油几乎不含水分、灰分，其碳氢含量比较高，因此发热量较高（Qnet,ar=37.6～42MJ/Kg）。
由于各种牌号重油的粘度存在差异，使用时应适用于不同的喷嘴，以保证良好的雾化燃烧。
20号重油适用于较小喷嘴（30kg/h以下）的燃油锅炉；60号重油适用于中等喷嘴的工业炉或船用锅炉；100号重油适用于大型喷嘴的各种锅炉；200号重油适用于与炼油厂有直接输送管道的具有大型喷嘴的锅炉。
60，100，200等3个牌号重油在使用时应先进行预热，牌号越大的重油预热温度要求越高。
石油炼制过程中排出的残余物，不经处理直接作为燃料，习惯上称之为渣油。
渣油没有统一的质量指标。
燃用渣油时一般均需预热，以利输送和雾化。
重油的主要性质有粘性、密度、闪点、燃点、凝固点、硫分、灰分、机械杂质、发热量和残碳等。
油的运输、储存、雾化和燃烧都受这些特性的影响。
固体煤变成液体燃料的方法：
煤变成油通常有直接液化和间接液化两种方法。
直接液化又称“加氢液化”，主要是指在高温高压和催化剂作用下，对煤直接催化加氢裂化，使其降解和加氢转化为液体油品的工艺过程；煤的间接液化是先将煤气化，生产出原料气，经净化后再进行合成反应，生成油的过程。
煤直接液化就是用化学方法，把氢加到煤分子中，提高它的氢碳原子比。
在煤直接液化过程中，催化剂是降低生产成本和降低反应条件苛刻度的关键。
优缺点：
液体燃料主要优点是发热量高、废物含量少、灰分低、便于运输和燃烧热效应高，可获得近似于气体燃料的燃烧火焰。
一般属于清洁燃料。
缺点是运输不方便。
3．气体燃料
气体燃料，意思是能产生热能或动力的气态可燃物质。
一般含有低分子量的碳氢化合物、氢和一氧化碳等可燃气体，并常含有氮和二氧化碳等不可燃气体。
天然的有沼气、天然气、液化气等。
经过加工而成的有由固体燃料经干馏或气化而成的焦炉气、水煤气、发生炉煤气等；石油加工而得的石油气，以及由炼铁过程中所产生的高炉气等。
（1）气体燃料的分类
气体燃料是多种可燃与不可燃单一气体成分组成的混合气体，可燃成分包括碳氢化合物、氢气、一氧化碳等，不可燃气体成分包括氧气、氮气、二氧化碳等。
通常气体燃料按来源可分为天然气和人工气两类。
气体燃料按发热量可分为低热值煤气（Qnet,ar≤6280～10450kJ/m3），如高炉煤气、发生炉煤气等；高热值煤气（Qnet,ar＞16720kJ/m3）,如天然气等；介于高热值和低热值煤气之间的煤气称为中热值煤气。
各种煤气的主要成分为氢（H2）、一氧化碳（CO）、甲烷（CH4）以及其它碳氢化合物（CmHn）等。
（2）气体燃料的特点
1．具有基本无公害燃烧的综合特性
气体燃料是一种比较清洁的燃料。
它的灰分、含硫量和含氮量较煤和油燃料要低得多。
燃气中粉尘含量极少。
近年来。
由于气体燃料脱硫技术的进步，在燃烧时几乎可以忽略SOx的发生。
气体燃料中所含的氮，与其他燃料相比，燃烧时转化成NOx少，并且对于高温生成的NOx量的抑制，也比其他燃料容易实现。
因此，对于保护环境提供了有利条件。
同时，气体燃料由于采用管道输送，没有灰渣，基本消除了在运输、贮存过程中发生的有害气体、粉尘和噪声干扰。
燃烧烟气还可以直接加热热水或对物料进行干燥。
在有些情况下，利用降低烟气温度，使烟气中大量蒸汽析出，回收凝结水，甚至比其他方法制取软水更为合算。
2.容易进行燃烧调节
燃烧气体燃料时，只要喷嘴选择合适，便可以在较宽范围内进行燃烧调节，而且还可以实现燃烧的微调，使其处于最佳状态。
燃料气体燃料不仅可以适应低过氧燃烧，而且具有能够迅速适应负荷变动的特性，从而为降低燃料消耗、增大燃烧效率提供了有利条件。
3.作业性好
与油燃料相比，气体燃料输送免去了一系列的降粘、保温、加热预处理等装置，在用户处也不需要贮存措施。
因此，燃气系统简单，操作管理方便，容易实现自动化。
另外，燃气几乎没有灰分，允许大幅度提高烟气流速，受热面的积灰和污染远比燃煤、燃油时轻微，不需要吹灰设备。
在其他条件相似的情况下，燃气锅炉的炉膛热强度高于燃煤、燃油锅炉。
因此，燃气锅炉的体积小，金属、耐火、保温等材料以及建设投资大大降低。
4．容易调整发热量
特别是在燃烧液化石油气燃料时，在避开爆炸范围的部分加入空气，可以按需要任意调整发热量。
因此，在液化石油气贮配站中常设有鼓风机或用压缩空气来稀释燃气。
气体燃料的主要缺点是它与空气在一定比例下混合形成爆炸性气体，而且气体燃料大多数成分对人和动物是窒息性的或有毒的，对使用安全技术提出了较高的要求。
（3）气体燃料的燃烧特性
着火温度
使可燃气体与空气或氧气的混合物着火并能继续维持燃烧的最低温度称为着火温度。
着火温度并不是一个化学或物理常数，与可燃气体的浓度、压力等有关。
在氧气与空气中燃气的着火温度差别并不很大，一般在氧气中的着火温度比在空气中的着火温度低50～100℃。
在可燃气体中掺入氮气或二氧化碳等惰性气体，着火温度将提高；反之，入掺入着火温度低的可燃气体，则混合可燃气体的着火温度将降低。
部分可燃气体在空气中的着火温度见表。
大气压力下部分可燃气体在空气中的着火温度
可燃气
分子式
着火温度/℃
可燃气
分子式
着火温度/℃
可燃气
分子式
着火温度/℃
氢
H2
530～590
丁烷
C4H10
490～569
高炉煤气
530
一氧化碳
CO
610～658
己烷
C6H14
300～630
焦炉煤气
300～500
甲烷
CH4
645～850
辛烷
C8H18
275
发生炉煤气
530
乙烷
C2H6
530～594
乙炔
C2H2
335～500
天然气
530
丙烷
C3H8
530～558
硫化氢
H2S
290～487
着火浓度极限
使火焰能够传播，维持继续燃烧的可燃气体浓度称为着火浓度，有时也称爆炸浓度。
它又分为着火浓度上限和下限，可燃气体浓度无论是高于上限，还是低于下限，火焰均不能传播。
着火浓度极限除与燃料种类有关外，还与温度和压力等因素有关。
当温度升高时，着火浓度范围扩大，特别是着火浓度上限变化较大；当压力降低时，着火浓度范围会缩小。
部分可燃气体的着火浓度极限见表。
在可燃气体混合物中增加惰性气体可以缩小其着火浓度范围，特别对着火浓度的上限影响较大，因为上限是处于空气不足的状态，在可燃气体体积分数不变的情况下，增加惰性气体量，会使空气更加不足，着火发热量减少，影响火焰传播，所以着火范围缩小。
在室温和大气压力下可燃气体的着火浓度极限（在空气中的容积比）
燃料
着火范围
燃料
着火范围
燃料
着火范围
下限%
上限%
下限%
上限%
下限%
上限%
甲烷
5.0
15.0
己烷
1.25
6.9
汽油气
1.0
6.0
乙烷
3.22
12.45
庚烷
1.0
6.0
煤油气
1.4
7.5
丙烷
2.37
9.5
乙烷
3.0
34.0
天然气
5.0
16.0
丁烷
1.86
8.41
丙烯
2.0
11.1
一氧化碳
12.5
74.2
戊烷
1.4
8.0
丁烯
1.7
9.0
氢
4.0
74.2
混合可燃气体的着火浓度上、下限可按下式计算：
L＝（a+b+c+…）/（a/A+b/B+c/C+…）
式中L——混合可燃气体的着火浓度上限或下限；
a、b、c、…——混合可燃气体中各可燃气体的体积分数（％）；
A、B、C、…——混合可燃气体中各可燃气体的着火浓度上限或下限；
优缺点：
气体燃料具有下列优点：
（1）可用管道进行远距离输送，如天然气等等；
（2）不含灰分；（3）着火温度较低，燃烧容易控制；（4）燃烧炉内气体可根据需要进行调节为氧化气氛或还原气氛等；（5）可经过预热以提高燃烧温度；（6）可利用低级固体燃料制得。
不污染环境是它的最大亮点。
（7）燃烧充分,污染少,也属于清洁燃料。
缺点是
（1）一般天然的较少,要来自化工生产,即煤的气化等工业；
（2）是所用的贮气柜和管道，要比相等热量的液体燃料所用的大得多。
三、应用异同点
固体燃料今天在发达国家主要用来生产蒸汽发电。
此外在机械工艺和金属冶炼生产铁和钢的过程中也需要固体燃料。
在发达国家固体燃料很少用来加热。
但是在发展中国家中固体燃料依然是加热取暖和煮食的重要原料。
液体燃料是交通和取暖所使用的燃料的重要组成部分，此外液体燃料还是化学工业的重要原材料。
气体燃料主要用在日常生活中、取暖和发电。
此外在化学工业中气体燃料也是重要的燃料和原材料。
四、气体、固体、液体燃烧的区别
气体燃料燃烧较为充分,固体燃料杂质多且很难燃烧充分,必须粉碎,液体燃料介于两者之间,燃料通过雾化可以成倍的扩大其蒸发表面积，其不仅可以加速燃料的蒸发过程，而且还有利于燃料与空气混合，保证燃烧的迅速与完全，故应该雾化喷出。
从燃烧过程看三者的差异如下图所示：
4.1液体燃料燃烧：
液体燃料的燃烧方式分为两类，一类为预蒸发型，一类为喷雾型。
其燃烧实质是燃油蒸汽和空气的燃烧，是一种气态物质的均相燃烧过程，燃烧速度完全取决于液体表面蒸发的速度。
雾化效果影响了油燃烧的快慢及燃烧质量，因此油的雾化是其燃烧过程中一个重要因素。
所谓油的雾化，就是把燃料油分散成细小烟雾粒子的过程。
雾化原理包括液膜雾化，射流雾化。
评价雾化的指标有：
雾化粒度，雾化油滴均匀性，雾化角以及流量密度。
在工业上，这个过程是通过燃油烧嘴（油雾化喷嘴）来实现的。
常用的油雾化喷嘴可以简单分为两类：
机械式雾化器（离心式，旋杯式等）。
介质式雾化器（以蒸汽或空气作介质）。
喷雾型燃烧的特点：
1.液体燃料的沸点低于着火点，先蒸发后燃烧，总是燃烧其蒸气；
2.燃烧过程分为三步：
a、蒸发b、混合c、燃烧
3.液体燃烧不同于固体燃烧的异相化学反应，只能在表面蒸发，并在离液滴表面一定距离的火焰面上燃烧，液滴表面无火焰，内部无火焰
4.液体燃料燃烧时，如果缺氧，会产生热分解
喷雾型燃烧的要点：
1、蒸发良好；2、供氧充分。
以油为例，油滴燃烧与油雾燃烧的区别：
在研究油滴燃烧过程时，我们考虑油雾炬燃烧，常用的燃烧模型有：
一维滴群扩散，一维滴间燃烧模型，以及考虑了雾炬混合、输运、燃烧的综合数学模型。
油雾炬的燃烧过程中，燃料与空气的分布及混合，油滴的气化、燃烧以及油滴的颗粒特性都是应考虑的影响因素。
油滴的燃烧包括：
蒸发扩散和燃烧三个过程而油雾燃烧实现将油雾化后再进行燃烧；油雾的燃烧是一个复杂的过程，其中存在着油滴燃烧的特殊性，同时与油滴燃烧也存在着区别，因为油雾中各个油滴间相互间要发生干扰：
1）相邻油滴间的同时燃烧使他们之间有着热量交换，以致减少了每个烧着油滴的热量散失；
2）相邻油滴间的同时燃烧起到了竞争氧气的作用，妨碍了氧气扩散到他们的火焰焰锋面去。
此外，燃烧过程中，会伴随有碳黑的形成，油雾燃烧基本上属于扩散火焰，不会回火，也不易脱火。
限制油滴燃烧的主要因素是与空气的混合速度，即取决于空气向油滴表面扩散所需的时间，属扩散燃烧。
燃油蒸汽锅炉燃用重质油时，需要预先加热以降低其强度，再由油泵加压送至燃油蒸汽锅炉前，然后通过油喷嘴喷入炉内，此时油被散开井形成极细的雾状油滴，这个过程称为雾化。
雾化后的油滴置于高温、含氧的介质中，吸热并蒸发为蒸气，再和喷引入炉中的空气混合，进而继续吸热而升温，当达到着火条件（一定的温度和浓度）时即着火、燃烧。
油及其蒸气都是出碳氢化合物组成的，其巾高分子碳氢化合物所占的比例较大，它们如若在与氧接触前已达到高温（＞700℃），则会因缺氧、受热而发生分解——热解产生固体的碳和氢，这种固体碳即为碳黑微粒。
另外，如有尚未蒸发的油滴会因急剧受热发生裂化，一部分较轻的分子从油滴中飞溅而出，较重的部分可能变成固态物质——焦粒或沥青。
碳黑微粒和焦粒不仅造成固体本完全燃烧热损失，而且还将污染环境。
因此，必须重视油喷嘴的设计、制造，以保证油的雾化质量。
强化重油燃烧的途径。
1、提高雾化质量，减小油粒粒径2、足够的氧气，改善油雾和空气的混合
3、增大空气和油粒的相对速度4、合理配风
良好的液体燃料燃烧要求：
雾化良好，合理配风，充分的混合。
因此需要配置调风器，使空气均匀分配，使油雾空气混合良好，稳定火焰。
油燃烧器有旋流，平流两种
4.2固体燃料燃烧：
固体燃料的多相扩散燃烧过程相当复杂：
首先要使氧气到达固体表面，在固体表面和氧气之间界面上发生多相化学反应；其后，化学反应所需要的雾质量则靠自然扩散或强制扩散所形成的物质转移来提高。
煤在加热、燃烧和气化过程中要经历一系列不同的阶段，首先是煤中水分的蒸发使其变成干燥的煤，接着其中的碳氢化合物以挥发分的形式逐渐析出并着火，然后就是焦炭的着火和燃烧。
煤热解是包括煤气化、液化、燃烧和干馏在内的煤热化学加工的基础。
热解条件如煤种、压力、温度、升温速率和气氛不仅影响着热解产物的分布,而且决定着固体产物的物理结构和化学结构,从而影响着煤转化的反应性能。
此处，研究固体燃料的燃烧过程时，我们主要研究焦炭的燃烧。
4.2．1对固体燃烧，以煤为例：
分为三个阶段；
准备阶段—煤的干燥、预热和干馏
固体燃料受热，温度上升，水分蒸发，在110左右物理水全部逸出，干燥终结。
水分↑，耗热↑，时间↑。
固体燃料干燥后，温度继续上升，到一定程度，便开始分解，放出挥发物，最后剩下固定碳，这一过程称为干馏。
特点：
吸热过程，基本不需要空气。
热量来源：
灼热火焰、烟气、炉墙及邻近已经燃着的燃料。
影响因素：
煤的性质、水分、燃烧室内温度，燃烧室结构。
燃烧阶段—煤的挥发分和焦炭燃烧
挥发物主要是碳氢化合物，比焦炭容易着火，因此，当逸出的挥发物达到一定的温度和浓度时，就先于焦炭着火燃烧。
通常把挥发物着火燃烧的温度粗略看作固体燃料的着火温度。
挥发物↑，着火温度↓，挥发物↓，着火温度↑。
焦炭是固体的主要燃质，其发热量约占燃料总发热量的一半以上，是燃料燃烧过程中主要的放热来源。
焦炭燃烧所需时间比挥发物长得多，由于焦炭燃烧过程是多相反应，完全燃烧比挥发物困难。
保证焦炭迅速燃烧的条件：
保证较高的温度条件，供给充足的空气，并且使空气和燃料很能好地混合。
燃烬阶段—灰渣形成阶段
焦炭块将烧完，焦炭外壳上面包了一层灰渣，使空气很难掺入里面参加燃烧，从而使燃烧缓慢。
高灰分燃料就更难燃烬。
燃烬是固体燃料所特有的，气体和液体燃料没有燃烬阶段。
4.2.2固体层燃燃烧
层燃：
把煤块放在炉篦上堆成一定厚度的煤层进行燃烧。
层燃的燃烧过程：
大部分燃料在炉栅上燃烧，可燃气体及一小部分细屑燃料则在燃烧室空间内呈悬浮燃烧。
燃烧过程：
冷空气进入，炉栅和灰渣被冷却，而空气则被预热；
氧化层：
主要进行氧化反应，末端气体的温度也达到最高；
还原层：
气流中CO2与碳起还原反应，即CO2+C→2CO，温度越高，速度越快；
新燃料层：
煤干燥、干馏，将水汽、挥发物等带离煤层进入炉膛空间，挥发分及CO与煤层着火燃烧。
氧化层和还原层的厚度，主要与燃料粒度大小、挥发分和灰分多少及燃烧层温度高低等因素有关。
如果燃烧层稳定，氧化层的厚度几乎不随鼓风量变化。
改变煤层的厚度还可以改变烟气的成分。
一次空气主要是供给焦炭燃烧的需要，二次空气则是供给挥发物、CO以及部分被气流扬起的细小煤粒等燃烧的需要；
层燃的方式
1、直火式（或称完全燃烧式）
燃料层的氧化放热反应：
C+O2─→CO2+热量
2C+O2─→2CO+热量
2CO+O2─→2CO2+热量
特点：
（1）燃料层薄，烟煤——100~200mm，无烟煤——60~150mm，燃料在炉栅上和燃烧室内完全燃烧。
（2）所需的二次空气量少，一般二次空气量约占全部空气量的10%~15%左右。
（3）由于挥发分与二次空气需在燃烧室内混合并燃烧，所以要求有较大的燃烧室空间。
2、半煤气式
特点：
（1）燃料层较厚（为直火式的2~3倍），一次空气量不足，二次空气量较直火式多，约占空气总量的30%~60%。
燃烧产物中含有较多的可燃气体CO、H2、CH4等。
（2）燃料层内的温度比直火式低，氧化层内的温度约为1200℃左右。
（3）大多数半煤气燃烧室所产生的半煤气
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