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在传统的工业炉设计中，燃烧器的火焰速度大约为每秒几米，当燃烧产物温度在600 °C～800 °C时，炉内对流换热与辐射换热各占50％；在燃烧产物温度为800 ℃以上时，以辐射换热为主；在燃烧产物温度达到1 400 ℃时，辐射换热是对流换热的10倍,所以大部分炉窑设计中,是以辐射换热为基础。但是在采用高速气体燃烧器后，即使在高温区，炉内被强化的对流换热在综合换热中所占的比重大大提高，具体说明如下：
采用普通燃烧器时，火焰速度低，燃烧产物在被加热物表面的流动为层流，层流的对流换热系数为h1-Nu*λ/d。
式中 努谢尔特数Nu=0.332Pr1/3*Re1/2；Pr为普朗特数；Re为雷诺数；λ为气体的导热系数；d为流道当量直径。
采用高速气体燃烧器, 火焰喷射速度高(100 m/s～300 m/s),被加热体表面流动以紊流为主，紊流附面层局部放热系数为h2=Nu*λ/d。式中Nu=Pr1/3(0.036Re0.8-836)
设加热炉内腔尺寸为6.45m×2.3m×2.9m，燃烧产物温度为1 790 ℃，被加热体温度为900 ℃。
采用普通燃烧器，燃烧产物流速为5 m／s时，燃烧产物与被加热体表面之间的对流换热比热流为q1=h1(tg-tw)=2671X4.18kJ/h*m2。
采用高速气体燃烧器，燃烧产物流速为150 m/s时，燃烧产物与被加热体表面之间的对流换热比热流为q2=h2(tg-tw)=10685X4.18kJ/h*m2。q2是q1的4倍。
国外曾就辐射加热炉和高速对流加热炉进行过比较试验，在0 ℃～1 200 ℃的加热过程中，辐射加热炉所需加热时间是高速对流加热炉的6倍，在750 ℃～1 200 ℃的加热过程中，辐射加热炉所需加热时间是高速对流加热炉的10倍。
1980年，国内引进高速气体燃烧器在井式加热炉上进行技术改造，原有的辐射加热炉从0 ℃～650 ℃升温需要24 h，而采用了高速气体燃烧器的加热炉从0 ℃～650 ℃升温只需4 h，并且燃料消耗量也由于采用了高速气体燃烧器可以节省25%～30％。在油田，用高速气体燃烧器改造成三合一加热炉，加热效率提高了1倍，而燃料消耗量节约了20％。
高速气体燃烧器的燃烧产物高速冲进加热炉内，搅动多倍的炉内气体随之掺混，可以大大提高炉内温度均匀度。国外一家工厂用高速气体燃烧器改造加热炉后，炉内温度均匀度可由±15 ℃提高到±2 ℃。国内井式加热炉采用高速气体燃烧器后，炉温均匀度达到±7 ℃。
平焰燃烧器：火焰呈扁平形状的燃烧器。图2为双旋平焰燃烧器。空气和燃气分别经旋流器流出，两者以旋流状态强烈混合后进入喇叭形火道燃烧。由于气流的离心力和附壁效应，火道出口处形成扁平火焰。这种燃烧器温度均匀，升温较快，可节约燃气，但加工安装的技术要求较高。
联合式燃烧器：可交替或同时使用两种燃料的燃烧器。有燃气-油联合燃烧器和燃气-煤粉联合燃烧器。采用联合式燃烧器可提高炉膛辐射热量和炉膛温度。
除以上几种燃烧器外，为了节约能源，减少污染和降低噪声，工业上还发展了一些新型燃烧器，如浸没式燃烧器、高速燃烧器、低氧化氮燃烧器和脉冲燃烧器等。
热煤气燃烧器是以热煤气为热源的加热设施（如锅炉、工业炉等），用来实现热煤气燃 烧 过程的专用装置。主要作用是按一定比例和一定混合条件将热煤气和助燃空气引入加热设施 内燃烧或在烧嘴内燃烧，并满足加热过程对火焰的方向、外形、刚性和铺展性的要求。开发 的热煤气燃烧器包括燃烧器本体及点火机构2部分。
非恒温加热设施（如锅炉），由于热负荷波动幅度大，燃烧器实现强制比例配风燃烧较 困难，因此，本体结构通常为自扩散式（或称自由式），即热煤气不与助燃空气提前混合（ 或只有在热强度要求较高时进行部分混合），而是喷入炉内后，与炉膛内空气边混合边燃烧 。
自扩散式燃烧器的优点是不易回火，调节比大，结构简单，燃烧负荷高，性能好；缺 点是空气过剩系数大（通常为1.1～1.25），火焰强度低。恒温加热设施（如大部分密闭式 工业窑炉），由于炉膛内蓄热温度高，燃烧热负荷波动幅度小，煤气消耗量相对稳定，因此 ，燃烧器一般选择预混比例式燃烧方法，即煤气和助燃空气在燃烧器内或喷口处已完成比例 预混，然后喷入炉内燃烧。预混燃烧器的优点是空气过剩系数小（通常为1.03～1.05），火 焰强度高；缺点是易回火，调节比小。
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在水汽系统方面，给水在加热器中加热到一定温度后，经给水管道进入省煤器，进一步加热以后送入锅筒，与锅水混合后沿下降管下行至水冷壁进口集箱。水在水冷壁管内吸收炉膛辐射热形成汽水混合物经上升管到达锅筒中，由汽水分离装置使水、汽分离。分离出来的饱和蒸汽由锅筒上部流往过热器，继续吸热成为450℃的过热蒸汽，然后送往汽轮机。
在燃烧和烟风系统方面，送风机将空气送入空气预热器加热到一定温度。在磨煤机中被磨成一定细度的煤粉，由来自空气预热器的一部分热空气携带经燃烧器喷入炉膛。燃烧器喷出的煤粉与空气混合物在炉膛中与其余的热空气混合燃烧，放出大量热量。燃烧后的热烟气顺序流经炉膛、凝渣管束、过热器、省煤器和空气预热器后，再经过除尘装置，除去其中的飞灰，后由引风机送往烟囱排向大气。
锅炉整体的结构包括锅炉本体和辅助设备两大部分。锅炉中的炉膛、锅筒、燃烧器、水冷壁过热器、省煤器、空气预热器、构架和炉墙等主要部件构成生产蒸汽的核心部分，称为锅炉本体。锅炉本体中两个主要的部件是炉膛和锅筒。
炉膛又称燃烧室，是供燃料燃烧的空间。将固体燃料放在炉排上，进行火床燃烧的炉膛称为层燃炉，又称火床炉；将液体、气体或磨成粉状的固体燃料，喷入火室燃烧的炉膛称为室燃炉，又称火室炉；空气将煤粒托起使其呈沸腾状态燃烧，并适于燃烧劣质燃料的炉膛称为沸腾炉，又称流化床炉；利用空气流使煤粒高速旋转，并强烈火烧的圆筒形炉膛称为旋风炉。
炉膛的横截面一般为正方形或矩形。燃料在炉膛内燃烧形成火焰和高温烟气，所以炉膛四周的炉墙由耐高温材料和保温材料构成。在炉墙的内表面上常敷设水冷壁管，它既保护炉墙不致烧坏，又吸收火焰和高温烟气的大量辐射热。
炉膛设计需要充分考虑使用燃料的特性。每台锅炉应尽量燃用原设计的燃料。燃用特性差别较大的燃料时锅炉运行的经济性和可靠性都可能降低。
锅筒是自然循环和多次强制循环锅炉中，接受省煤器来的给水、联接循环回路，并向过热器输送饱和蒸汽的圆筒形容器。锅筒简体由优质厚钢板制成，是锅炉中重的部件之一。
锅筒的主要功能是储水，进行汽水分离，在运行中排除锅水中的盐水和泥渣，避免含有高浓度盐分和杂质的锅水随蒸汽进入过热器和汽轮机中。
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