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新研制的高速氣體燃燒器,為了達到完全燃燒，使燃氣和空氣通過眾多的噴孔分別進入燃燒室，燃氣射流與空氣射流一一撞擊，均勻混合，合成射流矢量方向應與燃燒室主軸線平行，避免一射流穿透另一射流，造成混合不均。為了減少NOx的生成，采取分區燃燒，前區燃燒溫度低于后區燃燒溫度，在燃燒室出口燃燒溫度。前區是貧氧燃燒，后區增加供氧，在燃燒室出口達到過剩空氣系數α＝1。
如此設計，既能夠合理配風，保證完全燃燒，防止CO生成，又能夠維持較低的燃燒溫度，減少有害氣體NOx的生成。
燃燒室內充滿高溫的燃燒產物,其金屬室壁必須有足夠的冷卻，才能工作。效仿液體火箭發動機的再生冷卻，在高速氣體燃燒器的設計中，利用空氣在燃燒室外腔流動，吸收室壁傳導的熱量，保證室壁在的溫度范圍內工作。同時將空氣預熱能夠促進完全燃燒和提高理論燃燒溫度。
在燃燒室噴口局部高溫區，專門設計有空氣膜保護金屬壁。
由于采取了以上的設計，高速氣體燃燒器的使用壽命可達3年，而其他單位設計生產的高速氣體燃燒器的燃燒室由耐火材料作內襯，使用壽命為幾個月，甚至有的產品，其耐火材料內襯工作不足3個月就開裂。
在高速氣體燃燒器設計中，為了使燃燒產物具有足夠的動量，燃燒室應該有一定的壓力。根據用戶提供的燃氣物理化學參數和速度要求，進行燃燒計算確定燃燒產物的各個熱力參數后，燃燒室內燃燒產物的壓力可以求出，即pc=pa/[1-(k-1)w2/2kRT]k/(k-1)。
式中pc為燃燒室壓力；pa為環境壓力；k為燃燒產物絕熱指數；R為燃燒產物氣體常數；T為燃燒溫度；w為燃燒產物在噴口處的流速。
空氣和燃氣進入燃燒器，流經各自的通道，經過噴孔進入燃燒室，沿途存在一定的流阻。
燃燒器的空氣入口壓力pk是燃燒室壓力pc和空氣壓降Δpk之和，燃燒器的燃氣入口壓力pr是燃燒室壓力pc和燃氣壓降Δpr之和。即：pk=pc＋Δpk 。pr=pc＋Δpr。
pk和pr不能過高，應該滿足用戶提供的使用條件。高速氣體燃燒器在使用天然氣作燃氣時，燃燒產物速度為100 m／s，其天然氣入口壓力為2 500 Pa，空氣入口壓力為2 100 Pa。
高速氣體燃燒器是利用液體火箭發動機的燃燒技術為工業加熱爐開發的一種、節能、低污染燃燒器。經天然氣燃燒試驗，證明其工作可靠、操作簡單、熱負荷調節范圍大、空氣過剩系數及燃氣溫度調節范圍大。該燃燒器目前已成功地應用在油田、陶瓷、鋼鐵等行業的加熱爐上。
重油不完全燃燒，在煙氣中形成炭黑因為高分子烴的燃盡相對要難一些，如果空氣供應不足或油粒與空氣混合不均勻，那就會有一部分高分子烴在高溫缺氧的條件下發生裂解，分解出炭黑，炭黑是粒徑小于1μm的固體粒子，它的化學性質不活潑，燃燒緩慢，所以一旦產生炭黑往往就不易燃盡，嚴重時未燃的炭黑就會進入煙氣中，而使煙囪冒黑煙。
重油中的瀝青成分也會由于缺氧分解成固體油焦。油焦破裂后即成焦粒，后者也是不易燃燒的，由此可見，重油燃燒中的一個重要問題是必須及時供應燃燒所需的空氣。
重油燃燒不完全，產生的飛灰、炭黑、焦粒還有類似焦油物質就會混合附著在水冷壁或對流管束上，久而久之形成一層隔熱層，大大地降低了鍋爐的熱效率，每年要對鍋爐進行清洗，增加了運行費用并且造成鍋爐不均勻受熱，縮短了鍋爐壽命。
手操式燃燒系統配風是一次風且不能自動調節，如此會造成火焰根部高溫區，并強烈的熱輻射，使油噴嘴溫度升高，重油高溫受熱會有碳析出，從而堵塞噴嘴，加大噴嘴磨損，加速噴槍損壞，造成維修費用的增加，對連續生產企業生產能力的提高是很大的障礙。
分別對不同區域及時供應適量的空氣，以避免高溫缺氧而產生炭黑并能在少的過量空氣下保證油的完全燃燒。燃油的燃燒的上述要求是通過燃燒器來達到的。燃油燃燒器主要由油霧化器和調風器所組成。燃油通過霧化器霧化成細油粒，以一定的霧化角噴入爐內，并與經過調風器送入的具有一定形狀的速度分布的空氣流相混合。油霧化器與調風器的配合應能使燃燒所需的大部分空氣及時地從火炬根部供入，并使火炬各處的配風量與油霧的流量密度分布相適應。同時也要向火炬尾部供應一定量的空氣，以保證炭黑和焦粒的燃盡。
燃油經霧化后的油霧以及燃氣均為可燃氣體，當與空氣混合達到一定含量范圍，均能形成易燃易爆性混合氣體。因此對燃油燃氣鍋爐的及防爆提出了特殊要求。
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在傳統的工業爐設計中，燃燒器的火焰速度大約為每秒幾米，當燃燒產物溫度在600 °C～800 °C時，爐內對流換熱與輻射換熱各占50％；在燃燒產物溫度為800 ℃以上時，以輻射換熱為主；在燃燒產物溫度達到1 400 ℃時，輻射換熱是對流換熱的10倍,所以大部分爐窯設計中,是以輻射換熱為基礎。但是在采用高速氣體燃燒器后，即使在高溫區，爐內被強化的對流換熱在綜合換熱中所占的比重大大提高，具體說明如下：
采用普通燃燒器時，火焰速度低，燃燒產物在被加熱物表面的流動為層流，層流的對流換熱系數為h1-Nu＊λ/d。
式中 努謝爾特數Nu=0.332Pr1/3＊Re1/2；Pr為普朗特數；Re為雷諾數；λ為氣體的導熱系數；d為流道當量直徑。
采用高速氣體燃燒器, 火焰噴射速度高(100 m/s～300 m/s),被加熱體表面流動以紊流為主，紊流附面層局部放熱系數為h2=Nu＊λ/d。式中Nu=Pr1/3(0.036Re0.8-836)
設加熱爐內腔尺寸為6.45m×2.3m×2.9m，燃燒產物溫度為1 790 ℃，被加熱體溫度為900 ℃。
采用普通燃燒器，燃燒產物流速為5 m／s時，燃燒產物與被加熱體表面之間的對流換熱比熱流為q1=h1(tg-tw)=2671X4.18kJ/h＊m2。
采用高速氣體燃燒器，燃燒產物流速為150 m/s時，燃燒產物與被加熱體表面之間的對流換熱比熱流為q2=h2(tg-tw)=10685X4.18kJ/h＊m2。q2是q1的4倍。
國外曾就輻射加熱爐和高速對流加熱爐進行過比較試驗，在0 ℃～1 200 ℃的加熱過程中，輻射加熱爐所需加熱時間是高速對流加熱爐的6倍，在750 ℃～1 200 ℃的加熱過程中，輻射加熱爐所需加熱時間是高速對流加熱爐的10倍。
1980年，國內引進高速氣體燃燒器在井式加熱爐上進行技術改造，原有的輻射加熱爐從0 ℃～650 ℃升溫需要24 h，而采用了高速氣體燃燒器的加熱爐從0 ℃～650 ℃升溫只需4 h，并且燃料消耗量也由于采用了高速氣體燃燒器可以節省25%～30％。在油田，用高速氣體燃燒器改造成三合一加熱爐，加熱效率提高了1倍，而燃料消耗量節約了20％。
高速氣體燃燒器的燃燒產物高速沖進加熱爐內，攪動多倍的爐內氣體隨之摻混，可以大大提高爐內溫度均勻度。國外一家工廠用高速氣體燃燒器改造加熱爐后，爐內溫度均勻度可由±15 ℃提高到±2 ℃。國內井式加熱爐采用高速氣體燃燒器后，爐溫均勻度達到±7 ℃。
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