沸騰床的高度（顆粒縱向之間距離的總和）比爐蓖上初始固體顆粒層的高度要大，當隨著在高度方向的熱空氣膨脹度的增加，沸騰床的瞬時高度所對應的壓力也發生變化，造成沸騰床單位容積的空隙率m增加，沸騰床單位容積的顆粒數量相對減少，反應表面積比爐蓖上初始固體顆粒床的對應比表面積小，所以其他因素的影響有所降低。
沸騰床的流阻比爐蓖上初始固體顆粒床的流阻小，這個阻力隨著鼓風速度的增加而成比例的增加，當達到顆粒完全懸浮在沸騰床上部時，就達到了極限值，高於該極限值時，會出現明顯的顆粒離析，嚴重影響燃燒效果。因此，壓力不足會造成不均衡沸騰，而壓力過大又易產生懸浮化狀態。沸騰床的形成恰是處於爐蓖上的固定床和懸浮狀態之間的過渡形式。
1.2、沸騰燃燒中的傳熱和傳質
沸騰燃燒的特點，是在氣體和沸騰的固體燃料之間，沸騰床床內與周邊之間的傳熱和傳質速度極快，溫度梯度相對較小。這種特性是由於在空氣流中固體燃料顆粒快速地被攪拌和混合，導致固體顆粒與氣體間相互的傳熱系數小，接觸面積大而引起的。所以能夠使得氣體一進入沸騰床後就能夠迅速與固體顆粒間達成熱平衡，燃燒所產生的熱量通過上公升的氣流膨脹擴大而釋放出來。
如圖1所示圖1 沸騰爐內部氣流運動示意
1.3 沸騰燃燒的優缺點
國內烘乾系統採用的熱風爐主要有煤粉爐、手燒爐、機械傾斜爐排的拉鍊爐和沸騰爐等形式，沸騰爐相對具有以下優點。
（1）能夠適用於煙煤、無煙煤等固體燃料，特別是對於灰分大、水分高，揮發分小的低熱值劣質煤和煤矸石（熱值高於3000大卡/kg），甚至含碳量在15%左右的爐渣也能夠穩定燃燒。
（2）燃燒和燃燼狀況好。沸騰爐內的煤粒相對運動十分激烈，在氣流作用下，煤粒處於不停得翻騰、起伏運動中；因而燃燒反應速度快，燃燒充分，燃燼率明顯高於其他爐型。經沸騰爐燃燒後的的灰渣含碳量一般低於5%，具有良好的活性，非常適合用做水泥混合材料，這也與其能夠充分燃燒有關。
（3）在沸騰燃燒過程中，可摻入脫硫劑（石灰石、白雲石等），將爐溫控制在800～850℃左右，通過高硫燃料在爐內進行高效除硫，從而能夠大幅度降低煙氣中的so2含量，大大減少有害氣體nox的產生。在so2強控地區，還可採用燃燒焦碳粉等二次燃料的方法來達到國家對so2強制排放標準的要求。通常一般爐型so2的日排量為100mg/nm3、nox為400～800mg/nm3，而沸騰爐煙氣中的so2日排量為18mg/nm3、nox為284mg/nm3。
（4）有利於操作控制。沸騰爐的燃燒系統可實現機械化、自動控制，檢測儀表可採用計算機閉環控制，燃燒溫度、加煤量及風量風壓均可人為設定。同時，爐渣能夠被均勻地控制在所需範圍內。
從而減輕了工人勞動強度，有利於控制操作和節能降耗。
沸騰爐的不足之處是對操作要求相對嚴格，風量風壓與燃料種類、特性的針對性較強。同時，較其他爐型的輔助裝置較多，投資略大。
2 影響沸騰爐燃燒的因素
長期以來，有關煤的燃燒過程被普遍認為：燃料是先被加熱和乾燥，然後分解析出揮發分，如果爐內有足夠的溫度和氧氣，則揮發分著火燃燒，形成火焰，阻斷了氧氣到達焦碳的表面，阻礙了焦碳的燃燒。同時確加熱了焦碳，當其接近燃燼時，氧氣達到焦碳表面，焦碳開始立即燃燒起來。
但沸騰爐內燃料的燃燒過程與上述有所不同。由於沸騰爐供氧量和加熱速度較快，揮發分的裂解反應速度也迅速急劇加快，形成燃料公升溫，導致燃料與揮發分能夠被同時充分燃燒，達到較高的溫度並且熱量集中。影響其燃燒的因素大致有以下幾方面。
2. 1燃料揮發分、水分及含碳量的影響
在沸騰爐的燃燒過程中,揮發分和水分主要是影響燃燒速度。特別是在點火時,首先需加熱燃料蒸發去除水分;一般當燃料水分從15%～18%增加到22%～26%時,爐膛截面單位時間通過的重量負荷就會從1250～1315 kgf·m-2·h-1降低到750～890kgf·m-2·h-1，同時會使爐膛中心區的燃燒強度減小,使其溫度平均水平從985～1020℃降低到628～705℃，導致燃燒過程的穩定性降低。特別是全部燃用低熱值劣質煤或煤矸石時,其燃燒效率主要取決於含碳量的燃燼程度。
灰分含量的增加使能夠在爐膛中燃燒的燃料量減少,並且促使灰渣中機械不完全燃燒熱損失增加約6%～18%左右。
2. 2 燃料粒度的影響
在燃料剛進入爐膛時,細顆粒燃料的溫度公升高比粗顆粒快得多，因此，著火先從細顆粒煤開始。對於煤粒而言，煤顆粒越細，比表面積越大，燃燒越劇烈，單位時間釋放熱量越多，燃燒越充分。但對於不同種類的燃料，相同粒度下的燃燼率有所差異,如圖2。
通常情況下，隨著煤的粒度不均勻性增大，處在800～1000℃之間的沸騰床底部的
溫度會降低，化學不完全燃燒導致的熱損失增加約5%～10%左右，點火時間及難度明顯增加。
2.3 鼓入的風量
為了保證合理燃燒，必須供給足夠的空氣量，考慮到爐內混合效果不可能完全理想化的，所以要求供給的空氣量必須有一定的過剩。否則燃燼區的氧濃度將會很低，使得燃燼過程拖得很長，增加了燃料不完全燃燒的熱損失。過量空氣係數對不完全燃燒引起的熱損失由圖3可見，過量空氣係數存在著乙個合理的區域值，說明過量空氣對燃燒的影響，既可提高煙氣特別是燃燼區的氧濃度，從而使整個燃燒時間縮短；但在過量空氣過低或過高時，也會使燃燒溫度降低，燃燒時間減慢，導致燃料的不完全燃燒熱損失加大。
加煤量和鼓入的風量合理配合是充分燃燒的基本條件。一是具備適宜的風、煤比，通常選用1.15～1.
25：1左右。二是確保燃料和風的混合均勻，爐內區域性氧氣濃度太低，則此處的燃燒過程將被推遲，送入的煤易造成燃燒不完全，甚至產生區域性結渣。
2.4 氣流相對速度及湍流供氧關係
增加沸騰爐內部高溫介質與顆粒之間的相對速度，會使固體燃料燃燒時間明顯縮短;在燃料沸騰並形成懸浮狀態時，導熱係數隨著鼓風速度的增加而增大，當其增大到一定程度後，顆粒與空氣之間的混合達到相對均勻程度，有助於沸騰床的溫度均勻，並使其創造一定的條件，使在有氧區內產生的co不再停留在顆粒間的槽道中，而是迅速通過爐內火焰回流區與空氣流中的氧混合燃燒。沸騰爐內的氣流運動可分為湍流區和噴流區。湍流區有利於強化燃料和氧化劑的混合，對燃料和熱介質起到充分的攪混流動作用，使爐內燃料隨著氣流運動呈如圖4所示的迴圈狀態，此時爐內氣—固混合速度及均勻性加強，促使燃料迅速公升溫達到著火溫度，降低燃燒過程中發生粘捻的可能性和減少結渣現象的產生。
3 爐體結構設計及操作管理
3.1 爐體結構的優化設計
沸騰爐的優化設計，關鍵是從結構上充分滿足上述流體力學和熱力學原理，使之達到燃料和氣流均勻混合及充分燃燒且最大限度地節省燃料消耗的目的。為此，合肥水泥研究設計院採用小爐床結構設計的節煤型高溫沸騰爐，其爐床面積比一般沸騰爐減小1/3，單位時間加煤量減少30%，為節省燃料創造了基本條件。爐床面積小，使燃燒的沸騰高度及風壓、風速增加，使得沸騰爐內燃燒的熱渣與煙氣充滿爐膛高度，壁面熱負荷均勻，細渣不粘壁，熱氣流不撞牆而避免形成渦流。
此外，為了防止高溫煙氣中的細粉燃料粘附在爐膛上部而形成薄渣，在設計爐牆時，還採用了較大的折焰角和縮口式結構，將擋火牆前後兩面進行同時收縮，以提高爐膛上部空間的熱風流速，使細灰渣迅速滑落到爐膛或灰鬥中。由於沸騰層內受熱面積較集中，傳熱強烈且易於燃燒，因此爐膛內單位容積熱強度高，為了減少熱氣在運動過程中的阻力，在過渡段同時採用過流面積大的平滑結構設計，便於熱風能夠順暢、迅速地進入烘乾機參與熱交換。因此，增產節能效果十分顯著。
幾種不同規格的烘乾系統改造前後的生產對比見表1。
表1 幾種不同規格烘乾機改造前後的技術指標對比
3.2 操作與控制
為使沸騰爐燃燒過程便於操作管理，烘乾系統採用熱工儀表和微機聯鎖監控，其中溫度、煤耗、煙氣粉塵濃度、nox和so2含量等主要引數均通過監控來記錄、顯示，為操作者提供管理依據。沸騰爐正常燃燒時，通過測溫儀表可隨時了解爐內溫度的變化，根據爐溫、爐壓及火焰顏色的變化，隨時調整加煤量、鼓風量和爐膛的溫度，使其控制在600～950℃左右，為烘乾系統提供穩定可靠的熱源。當遇到燃料灰熔融性較高時，應在綜合考慮沸騰爐燃燒溫度的熱效率、經濟性等因素後，適當摻入一定量的低熱值燃料，如煤矸石或爐渣，或採用不同煤種混燒的方法，即高低粘度的煤或灰渣相混摻、酸性和鹼性的煤或灰渣相混摻等等。
但在摻燒時，應避免導致因煤質波動而影響到燃燒的穩定性。上述設計，通過十多年的應用，均取得了比一般沸騰爐更為顯著的增產節能作用。目前已廣泛推廣應用。
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