直流燃燒器由一組矩形或圓形的噴口構成。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，可分為一次風口、二次風口和三次風口。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假想切圓。

直流燃燒器出口射流的流動過程可作如下描述：由于氣流流速較高，已達紊流狀態(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)卷入射流中一起運動，同時進行動量交換和熱量交換。結果射流截面不斷擴大，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)生于一次風的外界邊緣，然后從外向內(nèi)迅速擴展。煤粉氣流達到著火溫度所需吸收的熱量，70%以上來自卷吸高溫煙氣的對流換熱，其余是爐內(nèi)介質(zhì)的輻射熱。因此氣流卷吸周圍介質(zhì)的能力對著火過程有極大影響。對于矩形噴口，較高而窄的截面會使射流的外邊界增加，卷吸量增加。同時，由于卷吸主要發(fā)生在向火側或背火側，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量與介質(zhì)流量和流速的乘積成正比。動量越大，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，對點燃鄰角氣流、強化后期擾動、促進煤粉燃盡都是有利的。一次風粉氣流，當其著火燃燒以后，密度急劇減小，動量衰減很快。因此，主要是二次風的風速和動量對爐內(nèi)空氣動力場產(chǎn)生更大影響。

爐內(nèi)射流抵抗偏轉的能力稱氣流剛性。氣流的剛性除與動量成比例外，還與氣流斷面的形狀有關。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，以便組織鄰角點燃和煤粉燃盡過程。但不允許偏轉過大，尤其是不允許一次風粉氣流有過大偏轉;否則會造成火焰沖刷水冷壁，引起結焦和燃燒損失增大。

在運行中，當一次風射流能量與爐內(nèi)旋轉氣流的能量相比過小時，就會發(fā)生該一次風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，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，使燃燒損失增大;同時脫離主氣流的一次風火焰因得不到充分氧氣的及時補給，進行強烈的還原燃燒，而產(chǎn)生大量的結焦。由此可見，對切圓燃燒鍋爐，控制出口射流過分偏斜是防止結焦和降低飛灰可燃物的一個重要方法。

出口射流的偏轉，通常隨著鍋爐負荷的增大、燃燒器投運只數(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，動量小的一次風將向動量大的二次風靠攏。因此如果一次風速、風量過小，剛性變差，就會使一、二次風加快混合，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、二次風速的大小，也可調(diào)整一、二次風混合的時機。若設計燃燒器時取用了較小的一、二次風風口間距，則上述調(diào)節(jié)作用會更明顯些。

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燃燒過程的影響至關重要。這個作用集中表現(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，有利于點燃煤粉;同時，較強的旋轉又可以強化主燃燒區(qū)乃至整個爐膛的后期擾動，煤粉在擾動和碰撞下燃燒，煙氣中氧的擴散加強和及時打碎灰殼，有利于煤粉的燃盡。但切圓直徑過大，會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焦，煙氣偏流加劇。當燃用高揮發(fā)分的煤時，可適當減小切圓，以確保燃燒安全和受熱面安全。同時由于偏斜減小，對燃燒經(jīng)濟性也是有利的。

切圓的位置和形狀，除取決于設計方面的因素，運行中也可通過風量、粉量控制進行一定的調(diào)整。

旋流燃燒器被廣泛應用到大型鍋爐的燃燒設備上。旋流燃燒器利用強烈的旋轉氣流產(chǎn)生強大的高溫回流區(qū)，將遠方火焰抽吸至燃燒器的根部，強化燃料的著火、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。較寬而長的回流區(qū)，不僅回流量大而且回流煙氣的溫度高，對煤的著火極為有利。旋流燃燒器對煤種的適應性，基本上表現(xiàn)為通過不同的結構能對回流區(qū)的大小和位置進行不同的調(diào)節(jié)。

旋流燃燒器的射程也對燃燒器的工作產(chǎn)生影響。但由于旋流燃燒器主要是單只火嘴決定空氣動力工況，而各燃燒器之間的相互作用遠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。射程過短會使火焰過早上飄，煤粉在爐內(nèi)的停留時間縮短，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)的運動都和它有關，因而它在很大程度上決定燃料的著火、燃盡和結渣情況。旋流強度對回流區(qū)的大小的影響是：隨著旋流強度的增大，回流區(qū)的尺寸變大，回流量增加。當回流率(回流量與一次風量之比)超過一定數(shù)值后，煤粉就可以達到穩(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是旋轉射流的幾種氣流形式，示意了旋流強度對回流區(qū)大小及形狀影響的幾種典型情況。當旋流很弱時，形成很小的同流區(qū)(火焰區(qū)),氣流離開噴口不遠即重新封閉向前運動，因此回流區(qū)內(nèi)的回流量及回流溫度都明顯不足，對穩(wěn)定燃燒是不利的。這種氣流結構稱為“封閉氣流”,見圖2(a)。當旋流強度合宜時，形成所謂的“開放氣流”,見圖2(b)。開放氣流的特點是中心回流區(qū)延伸到主氣流速度很低時才封閉。這種氣流結構可將遠離燃燒器出口的高溫火焰輸運回燃燒器根部，混合點燃新粉。因此提高了著火穩(wěn)定性，是一種理想的結構。若旋轉過強，則會形成“全擴散氣流”,又稱“飛邊”,見圖2(c)。由于二次風旋轉過強.在一定距離上即與一次風脫離。這時回流區(qū)直徑雖大，但回流區(qū)長度不大，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。對于易燃煤，出現(xiàn)全擴散氣流還會使水冷壁和燃燒器結焦，影響燃燒安全。

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

近年來我國引進的大型旋流燃燒鍋爐，普遍使用低Nox型雙調(diào)風旋流燃燒器。雙調(diào)風燃燒器雖然種類較多，但基本結構都是二次風，分為內(nèi)二次風和外二次風，內(nèi)二次風為旋流，外二次風可旋流也可直流。一次風一般為直流或有微弱旋轉。雙調(diào)風燃燒器靠煤粉著火后二次風量逐步供應，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。

所謂燃燒器的運行方式是指燃燒器負荷分配及其投停方式。負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。除了配風工況外，燃燒器的運行方式對爐內(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，一般將投運的各個燃燒器的負荷盡量分配均勻、對稱。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，滿負荷時可適當增加上層粉量，減少下層粉量，提高火焰中心位置。

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

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

(2)停上投下，有利于低負荷穩(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、對角或交錯投停，并定時切換。

(4)應使燃燒器的投停只數(shù)與負荷基本相應，避免由于分檔太大，而影響燃燒經(jīng)濟性。

鍋爐高負荷運行時，爐溫高，燃燒比較穩(wěn)定，主要問題是防止結焦和汽溫偏高，因此應力求將燃燒器全部投入，以降低燃燒器區(qū)域的熱負荷;設法降低火焰中心或縮短火焰長度;鍋爐低負荷運行時，應合理選擇減負荷方式。當負荷降低不太多時，可采取各燃燒器的均勻減風、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燃。但由于擔心一次風堵管，通常一次風量減少不多或者不減，而只將二次風減下來。由此使得一次風煤粉濃度降低，一次風率增大，二次風的風速和風率減小，這些都是對燃燒不利的。因此，當負荷進一步降低，就應關掉部分噴嘴，以維持各風速、風率和煤粉濃度不至偏離設計值過大。

降低鍋爐負荷宜按照從上至下的順序依次停掉燃燒器。根據(jù)運行經(jīng)驗，低負荷運行，保留下層燃燒器可以穩(wěn)定燃燒。這是因為，低負荷時，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)。若這部分較冷的風在運行噴嘴的上面，就不會沖淡煤粉或局部降低爐溫。停運部分噴嘴時，最好使其余運行燃燒器集中投運(例如關掉上、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，而且可以相對增大切圓直徑，加強鄰角點燃的效果。

對于中儲式制粉系統(tǒng)，若過早停掉部分噴嘴(即在負荷不太低時即已大量停噴嘴),勢必使各噴嘴的熱功率增大，給粉機轉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)濟性。對大型對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，因而正常運行中投最上排燃燒器時，會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，降負荷時投運燃燒器編組可避開最上層。

旋流燃燒器低負荷運行時，應避免較上排燃燒器停粉不停風的情況;否則該燃燒器的風量形成空氣“短路”,而其他燃燒器的煤粉與“短路”風相遇時，已錯過最好的燃燒條件，將導致燃燒不充分。有的電廠，低負荷時運行人員不是停用部分噴嘴，而是降低二次風壓，造成投粉的燃燒器旋流量減少，氧量不足、混合變差，整個爐內(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。

燃燒器的運行方式與煤質(zhì)有關。當鍋爐燃用揮發(fā)分較高的煤時，一般著火不成問題?？刹捎枚嗷鹱臁⑸偃剂?、盡量對稱投入的運行方式。這樣有利于火焰充滿爐膛，使燃燒比較完全，也不宜結渣。在燃用揮發(fā)分低的較差煤時，則可采用集中火嘴，增加煤粉濃度的運行方式，使爐膛熱負荷集中，以利于穩(wěn)定著火。對可以實現(xiàn)動力配煤的鍋爐，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、停次序還與磨煤機的負荷承擔特性有關。例如直吹式系統(tǒng)中速磨，隨著每臺磨煤機制粉出力的降低，制粉電耗增大。為避免磨煤機工況惡化，一般規(guī)定不允許在低于某一最低磨煤出力下運行。所以，若鍋爐負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荷是允許的，也應停掉一臺磨。

一般而言，各層燃燒器的著火性能會由下而上逐漸改善，這主要是下面已著火的氣流對上面的氣流起點燃作用，但最上一層由于頂二次風的影響，著火不一定最好。在實際運行中，由于燃燒器在結構、安裝、管道布置等方面的差異，各燃燒器的特性可能并不同。因此當煤種變化以及火焰分布、結焦等條件變化時，對噴燃器的影響可能不一樣。例如，有的燃燒器在高負荷時容易結焦，但在低負荷時往往燃燒穩(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互有區(qū)別。總之，運行人員應注意燃燒器的具體特點，用于調(diào)節(jié)燃燒。