平焰烧嘴砖为什么要采用喇叭口外形

平焰烧嘴砖是以进入到烧嘴的天燃气和空气，在旋流器的作用下，天燃气和空气强烈的旋转，沿垂直于烧嘴砖中心的炉墙表面展开，并在紧靠炉墙的一层空间内燃尽，形成圆盘型火焰，直径1~3m，厚度100~200mm。采用平焰烧嘴后，由于热辐射能力加强，温度场均匀，故升温速度快，金属氧化烧损率低，对实现刚才均匀加热，快速加热，节约燃料有显著的效果。

烧嘴砖的作用之一就是使旋转射流较容易地呈现一定的流型。具体到平焰燃烧来说，就是要使旋转射流形成平面气流（此气流若是燃气和空气混合物，经点火即可形成平面火焰）。因此要求烧嘴砖内部形状最好与旋转气流流型一致，避免形成外部旋涡，减小阻力损失，以利于气流的附壁和平面扩展。下面我们就根据旋转流体旋涡的特性对烧嘴砖形状进行讨论。

1. 根据强制旋涡压力分布曲线选择喇叭口烧嘴砖外形

从燃烧器环形通道流出的漩涡属于圆形强制旋涡，其径向压力分布为抛物线型。如果要保持这个旋涡流出通道后仍按抛物线型前进，就必须做一个与此漩涡流面相适应的抛物线烧嘴砖。这样才能避免在涡核边界上形成诱导速度和旋涡，并使旋转射流前进较大距离。但由于旋转射流半径较小，故烧嘴砖必须做的很长、很大。实际应用中，不可能将烧嘴砖做的太长，而是比较短，因此，旋转气流流出烧嘴砖之后，仍有一定的轴向速度，而径向速度较小，不能形成充分平展的气流。这种火焰（气流）对流作用强，而辐射作用较差。所谓碗形烧嘴砖所形成的气流就是这种情形。碗形曲线相似于抛物线，当然把烧嘴砖做成与加热空间和旋涡大小一致那是最理想的。

2. 按照自由旋涡压力分布选择喇叭口烧嘴砖外形

为了使旋转射流在径向有更大的扩展直径，形成平展气流，增强火焰的辐射面积，我们利用射流的附壁效应和自由漩涡压力分布特性，把平焰燃烧通道流出的漩涡一边沿喇叭口的烧嘴砖轴向前进，一边向径向扩展。从而减小了磨檫阻力损失。在离心力和附壁效应作用下，气流将以更大的径向速度扩展，形成平展气流，增大了气流平面

3. 关于喇叭口的平焰烧嘴砖尺寸

采用扩张型烧嘴砖作为延伸段具有使轴向和切向速度峰值之间径向隔开距离加大，并使反向质量流量加大的综合影响，所以平焰烧嘴砖推荐长度L=（1~2）d，其中d是喷管喉部直径，气流扩散角θ大于100°很容易向径向展开，形成平展气流，而半径R=0.8~2.0D范围内都能形成平焰。用中压空气做旋转流体带动直喷口喷出的低压焦炉煤气的平焰燃烧器，对喇叭口曲率半径R=0.7~3.5D的14个烧嘴砖进行试验，结果表明都能形成平面火焰。但当R=0.7D时较困难，它需要足够大的旋流强度和火道深度。R=1.0~2.0D容易形成平焰，而R=1.1~1.5D时气流附壁性最好，火焰直径很大。R＞2.0D时火焰直径减小向烧嘴砖内移动，R=0即张角为180°时不能形成平面火焰。

4. 总结

喇叭口型烧嘴砖半径选择遵循下列原则：使用高热值煤气时，装在侧墙上的燃烧器R取较大值，使R=1.5~2.0D；而装在炉顶上的燃烧器R取较小值，使R=1.2~1.5D。负荷大时或旋流强度大时取下限，负荷小或旋流强度小时取上限，低热值煤气取上限，高热值煤气取下限；煤气压力大时取上限，煤气压力小时取下限；但烧嘴砖曲率半径增大，其体积也增大，必须选择适当