煤粉炉是进行悬浮燃烧的。先将煤磨成细粉（煤粉颗粒多小于100μm），然后由送风机送入炉膛中，在悬浮状态（煤粉运动速度与炉膛中气流速度基本相同，煤粉在炉膛中的停留时间约1～2s）下燃烧。

细小的煤粉颗粒进入炉膛后，在高温炉内火焰和烟气的加热下，把水分蒸发掉，然后随着温度升高，煤粉中挥发分析出并燃烧，直至煤粒变成高温焦炭颗粒，最后焦炭燃尽。

由于煤粉需要空气携带进入炉膛，点燃空气和煤粉混合物比单独点燃煤粉需要更多的热量。空气越多，煤粉气流越难点燃。为尽快地使煤粉气流着火，总是先把燃烧所需的部分空气与煤粉混合，并携带煤粉进入炉膛，这部分空气就称一次风。其余空气以二次风、三次风的形式进入炉膛。煤粉气流中一次风量只能将煤粉析出的挥发分燃完，析出挥发分的焦炭颗粒处于高温下，由二次风提供氧气燃尽。

悬浮燃烧（煤粉炉）的主要燃烧设备有燃烧器和适合煤粉悬浮燃烧的炉膛（燃烧室），其辅助设备有制粉系统。

煤粉燃烧器的基本作用是保证将输入炉膛的煤粉及时点燃并稳定地燃烧。煤粉气流由燃烧器进入炉膛，其着火过程、炉膛内空气动力和燃烧工况由燃烧器的结构和燃烧器的布置决定。煤粉燃烧器按其工作原理可分为两大类：旋流燃烧器和直流燃烧器。

炉膛为煤粉的充分燃烧提供了足够的空间，炉膛内安装有大量水冷壁等受热面，它通过煤粉燃烧后产生的烟气与受热面之间的换热而得到冷却。

虽然煤粉炉要求煤粉颗粒直径在100μm以下，但要燃尽需要一定的时间。如果煤粉颗粒在炉膛内没有燃尽，一旦出了炉膛而进入对流受热面，就不可能再充分燃烧了，因此必须保证煤粉在炉膛内有足够的停留时间。

炉膛的相对大小用炉膛容积热负荷qv（单位kW/m3），即每立方米炉膛容积所燃烧燃料的发热量表示，用公式表示

qv=BQar，net，p/V1

式中 B——锅炉燃煤量，kg/s；

Qar，net，p——煤的发热量，kJ/kg；

V1——炉膛容积。

由上式可知，炉膛容积热负荷过大，即炉膛过小，煤粉停留时间不够，煤粉将不易完全燃烧；热负荷过小，炉膛太大，结构不紧凑，而且增大了受热面积，将使炉膛内烟气温度降低，不利于燃烧。

决定炉膛形状的另一个参数是炉膛的截面热负荷qF（单位kW/m2），计算公式如下

qF=BQar，net，p/A(www.daowen.com)

式中 A——炉膛截面积。

在炉膛容积热负荷一定的前提下，qF 大一些，则炉膛呈瘦高形，增大了煤粉在炉膛内停留时间，有利于燃尽。但qF 不能过大，否则易引起局部高温，使燃烧器附近受热面结渣（固态排渣炉中）。

炉膛形状尺寸和相应合理的燃烧器型式和布置，是保证炉内有良好的空气动力工况和稳定燃烧的前提。一般应该考虑的原则是：

（1）有效地组织炉内高温烟气加热煤粉，以保证煤粉及时、稳定地燃烧。

（2）能使颗粒在炉膛内有足够的停留时间，以保证煤粉燃尽。

基于这种考虑，一般对于旋流燃烧器，采用前墙布置燃烧器，炉膛形成L形火焰燃烧室或前后墙布置，直流燃烧器则采取四角布置或安装在W形火焰燃烧室中，如图3-1所示。

图3-1 燃烧器布置的几种形式

（a）前墙布置；（b）前后墙布置，火焰对流；（c）四角布置；（d）W形火焰

煤粉炉按排渣方式可分为液态排渣炉和固态排渣炉。在煤粉炉燃烧室中煤粉火焰中心温度一般可达1400～1600℃或更高。固态排渣炉要求在火焰中呈熔化状态的灰粒在到达受热面以前就冷却到固体状态；液态排渣炉则要求炉膛维持尽量高的温度，使灰粒在炉壁上仍是熔化状态，沿炉壁流向炉底，由排渣口排出。因此，液态排渣炉的炉膛下部以耐火材料盖在水冷壁外，以减少水冷壁吸热。

液态排渣炉的常见型式有开式炉膛、半开式炉膛和闭式炉膛。

液态排渣炉较之固态排渣炉具有更高的锅炉效率，较广的燃料适应性，能减轻烟气中灰粒对受热面的磨损。

但液态排渣炉主要缺点也是比较突出的，其燃烧室结构要复杂一些。由于液态排渣炉在高温下运作，故NOx（即NO、NO2）的生成量较固态排渣炉高；高温易使燃料中的硫钒化物形成复盐而沉积在受热面上，形成高温腐蚀等。

另外，液态排渣炉炉底因析铁而造成的事故也常有发生。此外，由于高温燃烧引起烟气中氮氧化物增多，达不到环保标准，因此近三四十年来已基本停止这种炉型的研究和发展，所以目前国内仅存少量尚在运行的液态炉，而且容量较小（如山东省仅济宁电厂有两台高压220t/h炉尚在短期运行），因此对该种炉型不再详细介绍。此外，旋风炉虽在20世纪60年代曾在我国风行一时（它也是液态炉的一种类型），但其旋风筒内温度要求更高，煤种适应性差，全国现已基本停用，故不再介绍。

固态排渣炉的一个重要问题是结渣。煤粉颗粒燃尽后残留的灰分成为灰渣颗粒。在炉膛的高温烟气中，灰渣呈熔融状态。此时灰渣未经足够冷却与水冷壁或炉墙相碰，就会粘结在上面，形成结渣。当受热面表面粘上一层灰渣后，烟气与汽水工质传热减弱，使炉膛温度升高，又加速了结渣，从而造成恶性循环。结渣会导致锅炉不能正常运行，严重时会导致危险性后果。燃用灰熔点低、灰分多的煤易造成结渣；炉膛或燃烧器设计不当而使火焰刷壁，亦会引起结渣。结渣的防止与合理选择炉膛容积热负荷、截面热负荷有关，因此应合理选取炉膛截面尺寸，较好地组织火焰方向，避免火焰刷壁。