影响燃气燃烧器火焰长度的因素

动力与电气工程：燃烧学测试题三1、填空题粉尘爆炸应同时具备三个条件：（1）（）；（2）（）；（3）（）。

正确答案：粉尘本身是可燃的；以一定的浓度悬浮在空气中；有一定强度的点火源2、填空题液体的自燃点受（）（（江南博哥））（）（）（）因素的影响。

正确答案：压力；蒸气浓度；氧含量；催化剂；容器特性3、填空题（）和（）对爆轰波的波速有影响正确答案：混气的密度；混气的混合比4、名词解释阿累尼乌斯定律正确答案：阿累尼乌斯通过对反应过程中浓度随时间的变化关系的研究发现，温度对反应速率的影响，集中反映在反应速率常数k上，即阿累尼乌斯定律说明了燃料本身的活性与反应温度对化学反应速度的影响。

阿累尼乌斯定律是实验得出的结果，并不是所有的化学反应都符合阿累尼乌斯定律。

5、填空题高闪点液体的引燃方式有两种一种方法是（），另一种方法是（）。

正确答案：对液体进行整体加热；灯芯点火6、问答题影响湍流扩散火焰长度的主要因素有哪些？如何保证其稳定性？正确答案：主要因素：湍流扩散火焰的长度主要取决于煤气的种类和燃烧器的结构尺寸。

热值高的燃料，燃烧时所需的理论空气需要量越大，火焰越长；当喷口尺寸增加时，火焰长度增加，因为如果流量一定，则流速减小，燃气与氧化剂的扩散混合减弱，火焰变长，流速一定，煤气流量增加，必然需要更长的路程才能与所需要的空气量混合，火焰长度增加；旋流火焰长度比不旋流的短，其减少的数值与旋流数成正比。

湍流扩散火焰的稳定性问题主要是脱火问题。

煤气或空气的流出速度过大，喷口直径过小，都会产生脱火。

因此必须采取稳定火焰的措施，如高温燃烧产物回流、旋转气流、采用稳焰器等。

在提高扩散火焰的燃烧强度的时候，必须保证火焰的稳定性。

7、名词解释闪燃正确答案：在一定的温度范围内，可燃液体蒸气与空气的混合物遇火源产生的一闪即灭的燃烧现象。

8、名词解释射流外边界正确答案：射流外侧速度为零点的包络线9、填空题爆轰波的波速相对于波前气体是（），且混气密度下降，爆轰波的波速（）。

火焰长度与喷嘴的配风以及燃烧室技术一般燃烧器或喷嘴内的火焰长短、大小都受制于燃烧室(或炉膛)空间尺寸，特别是火焰长度对燃烧室后部构件的安全、可靠上作至关重要，如燃气轮机的涡轮部件、工业炉窑及锅炉的炉壁等。

在工业炉及锅炉燃烧器上调整火焰尺寸和形状是为满足不同用户要求必须解决的问题。

在高性能航空发动机上长期来开发的短环形燃烧室，实际上就是以短的燃烧室达到增大推重比。

为此，人们对火焰长度的研究极为重视．只是它与太多因素有关．至今尚无准确的理论公式来决定火焰长度(特别是强制供风的喷嘴)，已有的研究结论是在各种型式和形状的喷嘴(包括喷嘴)的燃烧试验基础，归纳出经验公式。

由这些经验关系式可以揭示影响火焰长度的主要因素，提供了调整火焰长度的主要措施。

1、不同燃料与喷嘴的火焰长度经验关系式我们摘录了部分文献中的强制供风(即流动气流)时，采用不同燃料与烧嘴(或喷嘴)在燃烧时的火焰长度的试验关系式度结果。

由表可见，影响火焰长度的主要因素是：1)燃料流量(或压力)或输出功率越大，火焰越长；2)过量夺气系数A越小，火焰越长；3)助燃空气旋流有利丁缩短火焰长度；4)喷嘴喷雾角增大，火焰缩短；5)内混式喷嘴的火焰长度比外混式的短；6)气体燃料比燃油的火焰短，重质燃油比轻油的火焰长，煤粉火焰更长。

2、调整火焰长度的方法一般火焰长度调整是在燃烧器输出功率(或燃料供给应量)及燃料种类不变的条件下，以及空气过量系数也不变(特别是有燃气气氛要求的)的前提下，进行火焰尺寸的调整。

根据已有经验，以下方法是行之有效的。

(1)喷嘴方面1)燃气喷嘴(或烧嘴)的助燃空气旋流比直流时的火焰短；经多扎喷头喷出燃气比单股射流的火焰短；燃料气与助燃空气都经过旋流的火焰更短。

总之，促使燃气与宰气尽快均匀混合，有利于缩短火焰长度。

2)燃油喷嘴方面又有如下措施：a．增大喷雾锥角是缩短火焰常用方法，如锅炉用全自动燃油燃烧器采用的压力雾化喷嘴的喷雾角由45°增至60~～90度，则可缩火焰100，200mm。

金属纤维燃烧器火焰高度
金属纤维燃烧器火焰高度是指在燃烧过程中，金属纤维燃烧器所产
生的火焰的高度。

金属纤维燃烧器是一种利用金属纤维作为燃料的燃
烧设备，其独特的设计和材料使得其火焰高度相对较高。

金属纤维燃烧器的火焰高度受多种因素的影响，包括燃料的种类、
燃烧器的设计和操作条件等。

首先，不同种类的金属纤维燃料具有不
同的燃烧性能，这将直接影响火焰的高度。

一些金属纤维燃料具有较
高的燃烧热值和易燃性，因此其火焰高度相对较高。

其次，金属纤维燃烧器的设计也会对火焰高度产生影响。

燃烧器的
结构和喷嘴的设计会影响燃料的喷射速度和喷射角度，从而影响火焰
的形态和高度。

一些设计合理的金属纤维燃烧器能够实现燃料的充分
燃烧，从而产生较高的火焰高度。

此外，操作条件也是影响金属纤维燃烧器火焰高度的重要因素。

燃
烧器的供气压力、燃料的供给速率和氧气的含量等都会对火焰高度产
生影响。

适当调整这些操作条件可以使火焰高度达到最佳状态。

需要注意的是，金属纤维燃烧器的火焰高度不仅仅是一个视觉效果，它还与燃烧效率和能源利用效率有关。

过高或过低的火焰高度都可能
导致燃烧不完全或能量浪费。

因此，在设计和使用金属纤维燃烧器时，需要综合考虑火焰高度和燃烧效率之间的平衡。

总之，金属纤维燃烧器火焰高度是一个综合影响因素的结果，通过
合理的设计和操作，可以实现较高的火焰高度，并兼顾燃烧效率和能
源利用效率。

这对于一些特定的应用领域，如工业加热、焊接和热处理等，具有重要的意义。

化学反应速率：单位时间内反应物（或生成物）浓度的变化率质量作用定律：反映了参加反应物质的浓度对化学反应速度的影响，其意义为：对于均相反应，在一定温度下，简单反应或复杂反应的基元反应，其反应速率与各反应物浓度以其化学计量系数为指数幂的乘积成正比。

活化能：根据活化分子碰撞理论，活化分子所具有的平均能量(E e)与反应物分子的平均能量(E m)之差称为活化能( E a)，表明反应物分子由普通分子转化为活化分子所需要吸收的平均能量，单位kJ·mol-1。

活化能的影响因素：反应物性质及浓度、温度、压力、反应混合物中惰性物质、催化剂等。

反应级数：化学反应速度表达式中浓度指数之和n=α+β就是反应级数链式反应：在链传播的过程中，如果反应产物中基的数目与反应物中基的数目的比值a=1，称为不分支链式反应；如果a>1，则称为分支链式反应。

自模化特性：射流断面上速度分布从轴心线向外边界逐渐减少至0。

在很大雷诺数范围内自由射流任意截面上的流动参数可以用一个与雷诺数无关的普遍的量纲一的坐标y/R描写。

湍流自由射流的这个特性称为速度等参数分布的相似性，也就是湍流射流的自模化特性着火定义：燃料和氧化剂混合后，由无化学反应（从缓慢的氧化反应）向稳定的强烈放热状态的过渡过程。

热着火：可燃混合物由于本身氧化反应放热大于散热，或由于外部热源加热，温度不断升高导致化学反应不断自动加速，积累更多能量最终导致着火。

链式着火：由于某种原因，可燃混合物中存在活化中心，活化中心产生速率大于销毁速率时，导致化学反应速度不断加速，最终导致着火。

——某些低压下着火实验（如H2+O2，CO+O2的着火）和低温下的“冷焰”现象符合链式着火。

强迫点燃：用炽热物体使可燃混合物着火着火的孕育时间：可燃物质达到着火条件下，由由初始状态到温度骤升的瞬间所需要的时间。

零元系统：如果假设某一空间是一个炉膛，内部的气体极强烈的掺混以致炉内温度，浓度和速度等物理参数非常均匀，这就是零元系统。

燃烧器火焰形状对于燃气燃烧的效率、稳定性和环保性均有重要影响。

火焰形状的好坏取决于燃烧器的设计和安装，以及燃料的种类和质量等因素。

一般来说，火焰形状会在燃烧器燃气时产生变化，因此需要系统监测和调整1.燃烧器火焰形状的影响因素燃烧器火焰形状受到多种因素的影响，包括燃料、空气比、燃烧器喷嘴设计、燃烧室形状和大小、氧含量和温度等。

这些因素对于火焰形状的影响可以单独或相互作用。

例如，燃料质量不良和过多的空气可能导致燃烧不完全，产生不稳定的火焰。

2.燃烧器火焰形状的种类燃烧器火焰形状可分为两种主要类型：锥形火焰和卷曲火焰。

锥形火焰是线性的火焰形状，通常由燃料从喷嘴中喷出的高速气流产生。

卷曲火焰则更复杂，在冷却后呈现出蜿蜒曲折的形状。

两种火焰形状都有其优缺点，并且根据需要进行选择。

3.燃烧器火焰形状的调整方法对于燃烧器火焰形状不理想的情况，可以通过调整燃料流量和空气混合比、更换喷嘴、增加或减少空气补给等方法来进行治理。

同时还应该进行燃烧器的清洗和维护，确保喷孔通畅和燃烧室内面没有积碳等脏物。

总之，燃烧器火焰形状对于燃气的燃烧非常重要，需要有专业的工程师和技术人员进行设计和调整。

在实际应用中，燃烧器火焰形状的好坏会直接影响到燃气的效率、稳定性和环保性。

因此，在使用和维护燃烧器时，请注意火焰形状的变化，并尽可能调整为最优状态。

一、火焰形状对煅烧的影响燃烧器设计的最佳火焰形状是轴流风和旋流风在（0，0）位置，此时各风道通风量最大，火焰形状完整而有力。

应该说明的是，大部分教科书都把理想的火焰定义为“毛笔头”形状，其实这是对早期的燃烧器而言的，对现在低风量、高风速、大推力的燃烧器，就不太合适了。

对现在的燃烧器、理想的火焰形状应该是“细而不长且强劲有力”，如果硬要给个形状概念，应该像一枝“秃了头的毛笔”。

火焰形状是通过旋流风和轴流风的相互影响、相互制约而得到的，火焰的形状的稳定是通过中心风来实现的，中心风的风量不能过大，也不能过小。

双燃料喷口间距与火焰长度关系徐琼辉;朱冬生;唐新宜;刘清明;孙荷静【期刊名称】《北京工业大学学报》【年(卷),期】2012(038)003【摘要】摘要：为了解扩散燃烧中燃烧器的结构与火焰长度之间的关系，在前人工作的基础上，以双燃料喷口为研究对象，研究火焰长度随喷口间距变化的规律．研究表明：当喷口间距在0．5－2．0倍喷口直径范围内变化时，如果燃气速度一定，火焰长度将随喷口间距发生周期性的改变，变化的周期约为0．5个喷口直径；同流空气速度的大小对火焰长度变化周期的影响不明显。

【总页数】4页(P423-426)【作者】徐琼辉;朱冬生;唐新宜;刘清明;孙荷静【作者单位】华南理工大学化学与化工学院强化传热与过程节能教育部重点实验室,广州510641;华南理工大学化学与化工学院强化传热与过程节能教育部重点实验室,广州510641;华南理工大学化学与化工学院强化传热与过程节能教育部重点实验室,广州510641;华南理工大学化学与化工学院强化传热与过程节能教育部重点实验室,广州510641;华南理工大学化学与化工学院强化传热与过程节能教育部重点实验室,广州510641【正文语种】中文【中图分类】TK421【相关文献】1.喷口间距对蓄热式烧嘴燃烧性能的影响 [J], 李鹏;王超2.血缘间距、同位关系和等距关系——解读中国社会血缘关系变迁的三个概念 [J], 李汉宗3.正常(牙合)者瞳孔间距、内眦间距与上颌前牙的关系 [J], 陈润;程辉;郑明;胡志刚;王颖卉4.喷口间距对双矩形平行射流流场的影响 [J], 刘鹏远;张海;吴玉新;张缦;吕俊复5.多燃料喷口夹角与火焰长度的关系 [J], 徐琼辉;汪南;陈宏;漆小玲;詹杰民因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

燃气燃烧与应用总结归纳-2..第一章燃气的燃烧计算燃烧：气体燃料中的可燃成分（H2、 C m H n、CO 、 H 2S 等）在一定条件下与氧发生激烈的氧化作用，并产生大量的热和光的物理化学反应过程称为燃烧。

燃烧必须具备的条件：比例混合、具备一定的能量、具备反应时间热值 :1Nm3燃气完全燃烧所放出的热量称为该燃气的热值，单位是kJ/Nm3。

对于液化石油气也可用kJ/kg 。

3高热值是指 1m 燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，而其中的水蒸气以凝结水状态排出时所放出的热量。

3低热值是指 1m燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，但烟气中的水蒸气仍为蒸汽状态时所放出的热量。

3一般焦炉煤气的低热值大约为16000—17000KJ/m3天然气的低热值是36000—46000 KJ/m液化石油气的低热值是88000—120000KJ/m3按 1KCAL=4.1868KJ 计算：焦炉煤气的低热值约为 3800—4060KCal/m3天然气的低热值是 8600—11000KCal/m33液化石油气的低热值是21000—286000KCal/m热值可以直接用热量计测定，也可以由各单一气体的热值根据混合法则按下式进行计算：理论空气需要量每立方米 ( 或公斤 ) 燃气按燃烧反应计量方程式完全燃烧所需的空气量，单位为333m/m或 m/kg 。

它是燃气完全燃烧所需的最小空气量。

过剩空气系数 : 实际供给的空气量v 与理论空气需要量v0之比称为过剩空气系数。

α值的确定α值的大小取决于燃气燃烧方法及燃烧设备的运行工况。

工业设备α—— 1.05-1.20民用燃具α—— 1.30-1.80α值对热效率的影响α过大，炉膛温度降低，排烟热损失增加，热效率降低；α过小，燃料的化学热不能够充分发挥，热效率降低。

应该保证完全燃烧的条件下α接近于 1.3烟气量含有1m干燃气的湿燃气完全燃烧后的产物运行时过剩空气系数的确定计算目的：在控制燃烧过程中，需要检测燃烧过程中的过剩空气系数，防止过剩空气变化而引起的燃烧效率与热效率的降低。

天然气烧嘴的火焰长度、火焰温度、火焰形状如何调整天然气烧嘴的火焰长度是烧嘴性能的一项重要指标，不同加热设备对烧嘴火焰长度有不同的要求。

天然气烧嘴分为有焰烧嘴和无焰烧嘴，大部分烧嘴属于有焰燃烧的烧嘴，无焰燃烧可以参考烧嘴部分的介绍。

所谓有焰烧嘴，就是烧嘴进行有焰燃烧，即天然气和空气预先不进行混合，各自进入炉膛，边混合边燃烧。

天然气和空气的混合和燃烧两个过程是在炉内同时进行的。

天然气的主要成分是碳氢化合物，燃烧过程中产生固体碳粒，因而可以看到明亮的火焰。

另一个方面讲，火焰实际表示了可燃物质燃烧后的燃烧产物行走轨迹。

能否形成火焰或是火焰能否被看到，不仅与混合条件有关，也要看燃气中是否含有可分解的碳氢化合物，如果没有或是很少部分，是很难形成火焰轮廓的。

天然气烧嘴火焰的长短和燃烧效率其实是矛盾存在的。

实验平台上可以清晰看到火焰变化，在实践中发现，燃气和空气混合越好，火焰其实越短，温度是比较高的。

当燃气和空气混合不好的时候，火焰反而拉长，但这时候火焰温度较低。

火焰喷出速度、烧嘴的口径、气流和空气的交角等。

改善天然气和空气混合的条件，主要是强化燃烧和组织火焰，如将天然气和空气的流动形成不同的交角，增加机械混合；减小气帽孔径增多数量以便增加接触面积；调整空气比例，适当增加空气过剩系数。

综上所述，天然气烧嘴火焰长度在烧嘴机械尺寸不变的情况下是可以通过空燃比来调整，从上面分析来看，天然气烧嘴火焰长度和温度其实是不成正比的，所以不能一味的追求火焰长度，很多设备是从煤气烧嘴调换成天然气烧嘴，两种烧嘴燃气类型不同，而不能相提并论的讨论长度。

所以在选择天然气烧嘴的时候不能只是根据烧嘴火焰长度来决定，而需重视火焰形状、火焰温度及温度分布能否满足工艺要求，烧嘴负荷调节比能否满足炉子的要求等。

化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2023 年第 42 卷第 S1 期工业燃烧室天然气湍流扩散火焰长度影响因素分析杨玉地1，李文韬2，钱永康1，惠军红1（1 北京航天动力研究所，北京 100076；2 北京航空航天大学宇航学院，北京 102206）摘要：通过1.3MW 级工业燃烧器实验验证商用CFD 软件计算天然气湍流扩散火焰长度的有效性。

以天然气（含有95%CH 4和5%N 2）为燃料，以直径为300mm 、长度为1200mm 的圆筒形燃烧室中、燃气孔径基本尺寸2mm 的同轴射流扩散火焰为研究对象。

采用数值计算的方法研究了燃气流量、喷孔孔径、助燃风特性等多种因素对火焰长度的影响规律。

研究结果表明：在天然气湍流扩散火焰中，当孔径不变燃气流量增加一倍，火焰长度由652mm 增加到782mm ，增长19.9%。

当燃气流量不变孔径增加一倍，652mm 增加到1012mm ，增长55.2%。

改变燃气孔径是控制湍流扩散火焰长度的有效手段；在一定氧含量范围内，与助燃风氧含量相比，湍流火焰长度对助燃风速度的变化更加敏感。

该研究对评估天然气燃烧装备性能和优化燃烧室设计具有重要的应用价值。

关键词：天然气；湍流扩散火焰长度；数值计算中图分类号：TQ038 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2023）S1-0267-09Analysis of influencing factors of natural gas turbulent diffusion flamelength in industrial combustion chamberYANG Yudi 1，LI Wentao 2，QIAN Yongkang 1，HUI Junhong 1(1 Beijing Aerospace Propulsion Institute, Beijing 100076, China; 2 School of Astronautics, Beihang University, Beijing102200, China)Abstract: Via experimental validation with a 1.3MW industrial burner, the commercial CFD software in calculating natural gas turbulent diffusion flame length was verified. A coaxial jet diffusion flame in a cylindrical combustion chamber (diameter of 300mm and length of 1200mm) with a diameter of 2mm gas nozzle was studied, using the natural gas containing 95%CH 4 and 5%N 2. The influences of gas flow, nozzle diameter, and combustion air characteristics on the flame length were studied by numerical simulation. The results indicated that in the natural gas turbulent diffusion flame when the gas flow rate was doubled with the gas nozzle diameter unchanged, the flame length increases from 652mm to 782mm, with an increase of 19.9%. When the gas flow rate was unchanged with the nozzle diameter doubled, the flame length increases from 652 mm to 1012 mm, an increase of 55.2%. Changing the gas nozzle diameter was an effective means to control the length of turbulent diffusion flame. Within a specific range of oxygen concentration, the turbulent flame length was more sensitive to the velocity than the oxygen concentration of combustion air. The analysis had important application value for evaluating the performance of natural gas combustion equipment and optimizing the combustion chamber design.Keywords: natural gas; turbulent diffusion flame length; numerical simulation研究开发DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0583收稿日期：2023-04-12；修改稿日期：2023-08-03。

燃烧1、着火是指：燃料和氧化剂混合后，由无化学反应、缓慢的化学反应向稳定的强烈放热状态的过渡过程，最终在某个瞬间、空间中某个部分出现火焰的现象。

2、热自燃孕育期即为着火延迟期:它的直观意义是指可燃物质由可以反应到燃烧出现的一段时间，更确切的是在可燃物质已达到着火条件下，由初始状态到温度骤升的瞬间所需时间。

3、火焰传播是指：当混合气的某一局部点燃着火时，将形成一个薄层火焰面，火焰面产生的热量将加热临近层的可燃混合气，使其温度升高至着火燃烧，这样一层一层的着火燃烧，把燃烧逐渐扩展到整个可燃混合气的现象。

4、燃烧温度:燃料在炉内实际燃烧后烟气所达到的温度(有散热），它是在边燃烧边传热的情况下烟气达到的温度，在高度方向和炉膛截面的不同处，其燃烧温度是不相同的；此外还与燃烧完全程度及燃料是否热解有关。

5、理论燃烧温度(绝热燃烧温度):假定炉膛边界不传热（绝热系统)时，燃料完全燃烧(不完全燃烧热损失为零）时炉内烟气所能达到的最高温度(不等于1,燃料和空气均可预热）。

理论燃烧温度是燃料燃烧的一个重要指标,为某种燃料在某一燃烧条件下所能达到的最高温度，其对于炉内过程分析和热工计算都是一个极其重要的依据，对于燃料与燃烧条件的选择，温度水平的估计和炉内换热计算,都有实际意义。

6、理论发热温度:假定炉膛边界不传热(绝热系统）时，燃料完全燃烧（不完全燃烧热损失为零），燃料和空气均不预热时,空气消耗系数为1时，炉内烟气能达到的温度称为理论发热温度。

理论发热温度只和燃料性质有关，是从燃烧温度的角度评价燃料性质的一个指标。

7、均相燃烧：燃料和氧化剂的物态相同，如气体燃料在空气中的燃烧,燃料和氧化剂都是气体，属于同相燃烧。

8、异相燃烧:燃料和氧化的物态不同，如固体燃料在空气中的燃烧属于异相燃烧.9、动力燃烧：燃料与氧化剂混合时间远小于燃料与氧化剂的混合物为达到开始燃烧反应的温度时所需的加热时间和完成化学反应所需时间之和，扩散性能远远超过化学反应性能，燃烧速度取决于化学反应性能,而与扩散性能无关.此时，扩散性能很强，燃料表面有足够的氧气，阻碍燃烧的是不能迅速进行化学反应。