一、概述：

最早的煤氣燃燒器（燃?xì)庠畹娜紵糠郑┦菐装倌昵坝煞▏?guó)人研制，英國(guó)人發(fā)明并不斷完善的。設(shè)計(jì)時(shí)依照不同空氣系數(shù)下的火焰?zhèn)鞑ニ俣?、噴射器噴出口速度和引射?SPAN lang=EN-US>(燃料流動(dòng)能量所能吸入的空氣量)及燃燒器制造裝配過程中的誤差等等因素，在即不發(fā)生回火，又盡量提高燃燒效率的原則下，將一次空氣系數(shù)（提前預(yù)混的那部分空氣）選擇了0.6。又稱大氣式（半預(yù)混）    燃燒器。

燃料改為天然氣后，人們也僅僅是將噴射器前燃料噴頭直徑大小及燃燒器的火焰出口進(jìn)行了改動(dòng)。

二、 問題的提出：

       按空氣動(dòng)力學(xué)知識(shí)，燃料噴頭截面積的大小，與噴射速度無關(guān)，只影響噴射流量。而直接影響噴射器引射比的因素，就是燃料噴頭的噴射速度。就是說，燃料改為天然氣后燃燒器的這種改變，沒有影響到引射比?！耙淮慰諝庀禂?shù)”還是0.6。

   所謂空氣系數(shù)，是指燃料燃燒時(shí)單位燃料所需的實(shí)際空氣量與理論空氣量之比。對(duì)于氣體燃料，在達(dá)到最佳空氣系數(shù)=1.03_~1.1情況下才屬于完全燃燒。此時(shí)，燃燒效率最高，煙氣中污染物排放濃度最低。

       城市煤氣中主要燃燒成分為一氧化碳與氫氣，燃燒時(shí)單位燃料理論空氣需要量＜2Nm³/Nm³?？諝庀禂?shù)0.6則一次空氣量＜1.2Nm³/Nm³。

天然氣中主要燃燒成分為甲烷，燃燒時(shí)單位燃料理論空氣需要量≈10Nm³/Nm³。安照煤氣空氣系數(shù)0.6的一次空氣量＜1.2Nm³/Nm³計(jì)算實(shí)際能達(dá)到的一次空氣系數(shù)只有0.12。考慮到天然氣與煤氣密度不同、氣體常數(shù)不同等等因素，目前天然氣燃燒器的實(shí)際一次空氣系數(shù)＜0.33。達(dá)不到0.6。所以天然氣灶的火苗很長(zhǎng)，熱量卻不高。

煤氣火焰?zhèn)鞑ニ俣?SPAN lang=EN-US>=1.25m/s.天然氣火焰?zhèn)鞑ニ俣?SPAN lang=EN-US>=0.67m/s。所以，天然氣燃燒器防止回火的最佳一次空氣系數(shù)應(yīng)當(dāng)大于煤氣。

煤氣燃燒時(shí)一次空氣系數(shù)與回火速度：

空氣系數(shù)：          1           0.7          0.3 

回火速度m/s：     100           35           10

三、 燃燒方式：

       工業(yè)燃燒器燃燒方式有兩種：直焰燃燒與平焰燃燒。

直焰燃燒與民用燃燒器一樣，半預(yù)混或全預(yù)混的混合氣體噴出火焰出口后直接燃燒。從大氣中獲取燃燒所需的其余氧氣。

平焰燃燒是燃料與燃燒所需全部空氣在噴射器內(nèi)預(yù)混后，通過一個(gè)蝸殼旋流器（旋流器內(nèi)壓力始終大于回火壓力），使混合氣體產(chǎn)生高速旋流，緊挨著旋流器的出口處，設(shè)置有一個(gè)具有喇叭口形狀的燒嘴磚。利用流體流動(dòng)時(shí)，都是緊貼管道外壁（附壁效應(yīng)）的特點(diǎn)，高速旋轉(zhuǎn)流動(dòng)的氣流在喇叭口處也沿著喇叭口附壁展開并開始燃燒，形成圓盤型火焰?；鹧娴闹行?，有相當(dāng)于火焰直徑1/2的負(fù)壓區(qū)。

以燃料消耗10Nm³/h的平焰燃燒器為例，圓盤型火焰直徑600mm, 火焰厚度＜50mm。然后靠熱輻射將熱量傳遞出去。

在正常情況下，火焰直接加熱（對(duì)流傳熱）熱效率≈0.3；輻射傳熱熱效率≈0.8。目前民用燃燒器都是采用火焰直接加熱（對(duì)流傳熱）的。

還有那個(gè)火焰中心的負(fù)壓區(qū)，其作用，是利用負(fù)壓，將燃燒所產(chǎn)生的煙氣席卷進(jìn)去進(jìn)行二次燃燒。

四、天然氣燃燒時(shí)有害氣體：

   天然氣不完全燃燒產(chǎn)生的有害物質(zhì)，主要是氮氧化合物（NxO）和一氧化碳（OC）。其中NxO是破壞臭氧層的主要物質(zhì)，尤其是高溫NxO。只有在高溫條件下（1200度）才能分解。

煙氣中NxO濃度，西方國(guó)家?guī)资昵熬陀袠?biāo)準(zhǔn)控制，我國(guó)十二五規(guī)劃中，已將控制NxO排放濃度列進(jìn)計(jì)劃中。

工業(yè)燃燒器的煙氣排放中NxO濃度，只有平焰燃燒器與新型的高溫貧氧燃燒裝置能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)（煙氣二次燃燒時(shí)，分解了大部分高溫NxO產(chǎn)物）。

五、 煙氣利用：

只要燃燒，就會(huì)產(chǎn)生煙氣。這種煙氣不但污染了大氣，還造成大量燃料浪費(fèi)。所以工業(yè)上都是將這部分煙氣利用來預(yù)熱助燃空  氣。按照測(cè)算，助燃空氣每提高溫度100度，即可節(jié)約燃料5%。

九十年代末，國(guó)外研制了高溫貧氧燃燒技術(shù)。利用燃料在超過某一特定溫度時(shí)，燃燒就不再需要那么多氧氣的特點(diǎn)，通過特殊方式，一是將助燃空氣溫度提高到這種特定溫度，二是將助燃空氣中摻入部分煙氣，使氧氣含量降低（在特定溫度下，燃燒只需要3_~15%的氧氣）。這種摻加進(jìn)來的煙氣，可使助燃空氣溫度更高，更重要的是將煙氣進(jìn)行二次燃燒，以減少煙氣排放中的有害氣體濃度。

六、理想民用燃?xì)庠睿?SPAN lang=EN-US>

1、          從空氣供應(yīng)量上，采用更有效的新型噴射器或者多級(jí)噴射，一次空氣提供量達(dá)到100%，達(dá)到真正的全預(yù)混。且所提供空氣量的多少，是嚴(yán)格依據(jù)空氣系數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)的。

2、          增加蝸殼旋流器與喇叭口型燒嘴磚。改直焰燃燒為平焰燃燒。將直焰對(duì)流傳熱改為平焰輻射傳熱。

3、          采用特殊裝置，在助燃空氣中摻加進(jìn)部分煙氣，以提高助燃空氣溫度和造成煙氣二次燃燒。

理論計(jì)算，這種民用燃?xì)庠?，可以?jié)約燃料30%以上，煙氣排放中有害氣體濃度降低40%以上。