大气式燃烧器技术培训

大气式燃烧器技术培训CONTENTS目录01燃烧器概述与大气式燃烧器定义02大气式燃烧器工作原理03大气式燃烧器的组成部分04大气式燃烧器的分类CONTENTS目录05大气式燃烧器的性能特点06引射器设计与计算07头部结构与火孔设计08大气式燃烧器的应用范围与维护01燃烧器概述与大气式燃烧器定义燃烧器的基本概念与作用燃烧器的定义燃烧器是一种将燃料和空气按一定比例混合，通过点火或自燃方式引发燃烧反应，从而释放能量的设备，广泛应用于工业、民用等领域，用于加热、干燥、发电等工艺过程，是实现能源转换和利用的关键设备。燃烧器的核心作用燃烧器的核心作用是将燃料中的化学能高效转化为热能，通过精确控制燃料与空气的混合比例和燃烧过程，满足不同场景下对温度、热量输出的需求，并尽可能减少能源浪费和污染物排放。燃烧器的主要应用场景燃烧器广泛应用于工业生产（如锅炉、工业炉、金属热处理）、家庭生活（如家用灶、热水器、壁挂炉）以及科学实验（如实验室加热设备）等领域，为生产和生活提供必要的热能支持。大气式燃烧器的定义与核心特征大气式燃烧器的定义按照部分预混燃烧方法设计的燃烧器称为大气式燃烧器，其一次空气系数α′为0~1，实际应用中通常为0.45～0.75，过剩空气系数α通常在1.3～1.8范围内变化。核心燃烧方式采用局部预混燃烧方式，燃气在一定压力下从喷嘴喷出，依靠自身能量吸入部分空气（一次空气），在引射器内混合后经头部火孔流出燃烧，形成本生火焰。关键技术指标一次空气系数决定预混效果，直接影响火焰稳定性和燃烧效率；过剩空气系数需控制在合理范围，以平衡燃烧完全度与热损失，保障设备安全高效运行。一次空气系数与过剩空气系数范围

一次空气系数的定义与理论范围大气式燃烧器按部分预混燃烧方法设计，一次空气系数α′理论范围为0~1，即仅预先混入部分燃烧所需空气。

实际应用中的一次空气系数取值在实际工程应用中，大气式燃烧器的一次空气系数α′通常控制在0.45～0.75之间，以实现稳定燃烧与高效能量转换。

过剩空气系数的典型变化范围为保证燃烧完全并抑制污染物生成，大气式燃烧器的过剩空气系数α通常在1.3～1.8范围内调节，确保燃烧反应充分进行。02大气式燃烧器工作原理部分预混燃烧方法的基本原理定义与核心特征

部分预混燃烧方法是指燃料与部分空气在燃烧前预先混合，一次空气系数α′取值范围为0~1的燃烧方式，实际应用中大气式燃烧器的α′通常为0.45～0.75。燃烧过程阶段划分

燃烧过程分为预混阶段与扩散阶段：预混阶段在引射器内完成燃气与一次空气的混合；扩散阶段在燃烧头部火孔出口，混合气体与周围二次空气接触并完成燃烧反应。过剩空气系数控制

为保证燃烧完全，部分预混燃烧需控制过剩空气系数α在1.3～1.8范围内，通过调节一次空气量与二次空气补充量，实现高效低污染燃烧。本生火焰形成机制

采用该方法可形成稳定的本生火焰，预混部分空气使火焰传播速度提高、火焰长度缩短，未预混的燃料则在火焰外层与二次空气扩散燃烧，兼具燃烧强度与稳定性。燃气引射一次空气的工作流程燃气喷射与能量转换阶段燃气在一定压力下，以特定流速从喷嘴喷出，进入吸气收缩管。此过程中，燃气自身能量转化为动能，在喷嘴出口形成高速射流，为引射空气提供动力基础。一次空气吸入与初步混合阶段高速燃气射流通过引射作用，从一次空气吸入口吸入环境空气（一次空气）。燃气与一次空气在吸气收缩管内开始初步混合，进入混合管后进一步均匀混合，形成可燃混合气。混合气流速与压力调节阶段混合气经混合管进入扩压管，在扩压管内流速降低，压力逐渐恢复，形成所需的剩余压力。该剩余压力用于克服燃烧器头部阻力，确保混合气以合适速度从火孔流出，为稳定燃烧提供条件。本生火焰的形成机制

本生火焰的定义与特征本生火焰是大气式燃烧器的典型火焰形态，由预混燃烧区与扩散燃烧区组成，具有火焰短、火力强、燃烧温度高的特点。

燃气-空气预混阶段燃气在压力作用下从喷嘴喷出，通过引射器吸入一次空气（一次空气系数α′=0.45~0.75），在混合管内形成均匀的可燃混合气。

火焰稳定与燃烧过程混合气经头部火孔喷出后，点火装置引燃形成预混火焰前锋，未完全燃烧成分与二次空气在扩散燃烧区完成燃烧，过剩空气系数α通常为1.3~1.8。

温度场分布特性火焰核心区温度最高，可达1000℃以上，外层扩散燃烧区温度逐渐降低，整体热效率高于自然引风扩散式燃烧器。燃烧过程中的能量转换与热传递能量转换：化学能到热能的核心过程大气式燃烧器通过部分预混燃烧，将燃气的化学能转化为热能。燃气与一次空气（α′=0.45~0.75）在引射器内混合后，经火孔燃烧释放热量，火焰温度可达较高水平，具体数值因燃气种类和燃烧条件不同而有所差异。热传递的三种主要方式燃烧产生的热量通过传导、对流和辐射三种方式传递。传导通过固体接触传递热量；对流依靠气体或液体流动传热，如高温烟气对受热面的加热；辐射则以电磁波形式传递能量，火焰本身即为重要的辐射热源。燃烧效率与能量损失控制大气式燃烧器燃烧效率较高，因燃烧较完全，烟气中CO含量少。但仍存在能量损失，如排烟热损失、不完全燃烧损失等。通过优化空气系数（过剩空气系数α通常为1.3~1.8）和燃烧器结构，可有效提升能量利用率，减少损失。03大气式燃烧器的组成部分头部结构的功能与设计要点01头部结构的核心功能头部是大气式燃烧器的重要组成部分，其主要功能是将燃气-空气混合物均匀分配到各火孔，并确保二次空气顺畅供应，实现稳定、完全燃烧。02头部结构的设计基本原则设计需保证头部各点混合气体压力相等，确保各火孔气流均匀；同时需优化结构，使二次空气能充分接触火焰，提升燃烧效率。03常见火孔类型及特点包括圆火孔、方火孔（矩形/梯形，制造工艺要求高，适用于可拆卸头部）、条形火孔（纵向/横向，热负荷相同时占面积小，适用于燃气量大、加热面小的场景）及带稳焰孔的火孔等。04头部基本方程与关键参数头部必须具有的静压力需克服流动阻力损失、气体膨胀加速能量损失及火孔出口动压头损失，其计算公式与火孔阻力系数、流量系数、混合气体密度等参数相关。引射器的构成与关键部件

喷嘴喷嘴是引射器的能源输入部件，其作用是将燃气以一定压力和流速喷出，为引射一次空气提供能量。喷嘴流量计算与燃气压力、密度及流量系数相关，是引射器设计的基础参数。

吸气收缩管吸气收缩管位于喷嘴出口后，其结构设计使燃气喷出后形成负压区，从而吸入周围环境中的一次空气，实现燃气与空气的初步混合。

一次空气吸入口一次空气吸入口是外界空气进入引射器的通道，通常配备调风板，可通过调节调风板开度控制一次空气的吸入量，以适应不同燃气种类和燃烧工况的需求。

混合管混合管是燃气与一次空气充分混合的关键区域，在管内两种气体通过湍流扩散实现均匀混合，为后续燃烧过程的稳定和完全奠定基础。

扩压管扩压管位于引射器末端，其截面逐渐扩大，使高速流动的燃气-空气混合物速度降低、压力升高，在引射器末端形成所需的剩余压力，以克服燃烧器头部的阻力损失。喷嘴的类型与技术参数

常见喷嘴结构形式大气式燃烧器喷嘴主要有圆形、扇形等结构形式，其中圆形喷嘴应用最广泛，其加工简便且流量稳定性高；扇形喷嘴适用于需要均匀分布燃气的特定场景。

喷嘴流量计算公式喷嘴流量计算基于流体力学原理，核心公式为：H=φv₁²ρg/2，其中H为喷嘴前燃气压力（Pa），φ为流量系数，v₁为喷嘴出口燃气速度（m/s），ρg为燃气密度（kg/m³）。

关键技术参数要求喷嘴的主要技术参数包括出口直径、流量系数、工作压力范围。民用燃具常用低压喷嘴，出口直径通常为0.5-2mm，流量系数一般取0.85-0.95，适配燃气压力多为2-2000Pa。

选型依据与适配原则喷嘴选型需根据燃气种类（如天然气、液化气）、燃烧器热负荷及引射器设计参数确定。例如，高热负荷工业燃烧器宜选用大直径喷嘴，配合高（中）压引射器使用。调风板与一次空气口的调节机制

01调风板的结构与功能调风板是大气式燃烧器引射器的关键部件，安装于一次空气吸入口处，通过旋转或滑动改变开口面积，实现对一次空气吸入量的精确控制，以适应不同燃气种类和燃烧工况的需求。

02一次空气口的作用与设计特点一次空气口是引射器吸入空气的通道，其位置通常位于喷嘴与吸气收缩管之间。设计上需保证空气流畅入，与燃气在引射器内充分混合，其尺寸和形状直接影响引射效率和一次空气系数的调节范围。

03一次空气系数的调节原理通过调节调风板开度，改变一次空气口的进风量，使一次空气系数α′在0~1范围内变化。实际应用中，大气式燃烧器的一次空气系数通常控制在0.45～0.75，以实现稳定高效燃烧，减少烟气中CO含量。

04调节操作对燃烧性能的影响调风板开度增大，一次空气吸入量增加，火焰缩短、燃烧温度升高，但过度增大可能导致脱火；开度减小，一次空气不足，火焰拉长、黄焰出现，燃烧效率降低。需根据火焰状态（如蓝色火焰、无黄焰）进行动态调节。04大气式燃烧器的分类引射式燃烧器的分类依据按燃气压力分类根据燃气压力不同，分为低压引射式与高（中）压引射式两种。低压引射式多用于民用燃具，高（中）压引射式多用于工业装置。按引射器结构形式分类常见有三种形式，1型引射器能量损失系数K值最小但长度最长；2型和3型阻力较大但长度较短，适用于允许较大能量损失的高燃气压力场景。按头部火孔数量分类分为多火孔头部与单火孔头部。多火孔大气式燃烧器广泛应用于家用灶、热水器等民用领域；单火孔大气式燃烧器则多用于中小型锅炉及某些工业炉。低压引射式燃烧器的特点与应用

核心特点：高效节能与结构优势采用低压燃气引射空气，无需额外送风设备，系统结构紧凑；燃烧效率高，烟气中CO含量低，符合节能环保要求。

适用燃气压力与工况适应性适用于低压燃气环境，一次空气系数α′通常为0.45～0.75，能稳定燃烧天然气、液化气、城市煤气等多种燃气。

民用领域的典型应用场景广泛应用于家用燃气灶、热水器、沸水器及食堂灶具，是家庭及公共事业中燃气用具的核心部件。

工业领域的应用范围在小型锅炉、工业炉及中小型加热设备中应用普遍，单火孔类型尤其适用于对火焰稳定性要求较高的工艺场景。高（中）压引射式燃烧器的技术特性

燃气压力适用范围高（中）压引射式燃烧器适用于燃气压力较高的工业场景，其燃气压力通常高于低压引射式燃烧器，能够满足工业装置对高能量输入的需求。

引射能力与混合效果依靠较高压力的燃气自身能量引射空气，引射能力强，可实现燃气与空气的快速、均匀混合，为高效燃烧奠定基础。

结构设计特点在结构上，其引射器等部件需适应高压工况，设计强度较高，同时可能因工艺需求采用特定的喷嘴和混合管结构，以保证在高压下的稳定运行和性能发挥。

工业应用优势相较于低压引射式，在工业领域中，高（中）压引射式燃烧器能提供更大的热负荷，可应用于一些对燃烧强度和温度有较高要求的工业炉等设备。民用与工业用燃烧器的差异比较

应用场景与热负荷差异民用燃烧器主要用于家用灶、热水器、沸水器等，单台热负荷较小，通常在数千瓦至数十千瓦；工业用燃烧器则应用于小型锅炉、工业炉等，热负荷较大，可达数百千瓦甚至更高。

结构设计与复杂性差异民用燃烧器多采用多火孔头部结构，如圆火孔、方火孔等，结构相对简单紧凑，易于安装和维护；工业用燃烧器在热负荷较大时，多火孔结构可能较笨重，部分采用单火孔设计，且可能配备更复杂的燃料与空气调节系统。

燃气压力与引射方式差异民用燃烧器多为低压引射式，燃气压力低，依靠燃气自身能量吸入一次空气，无需送风设备；工业用燃烧器除低压引射式外，还有高（中）压引射式，可适应较高的燃气压力，以满足更大热负荷需求。

性能要求与调控差异民用燃烧器注重燃烧效率、安全性和使用便利性，对火焰稳定性和污染物排放有一定要求；工业用燃烧器更强调燃烧温度、热负荷调节范围、燃烧稳定性以及满足特定工艺的加热需求，部分需配备更精密的燃烧控制系统。05大气式燃烧器的性能特点优点一：燃烧温度与火焰特性分析火焰形态对比：较扩散式燃烧器更优大气式燃烧器火焰较自然引风扩散式燃烧器更短、火力更强，火焰稳定性更高，能有效提升加热效率。燃烧温度提升的关键因素采用部分预混燃烧方式，一次空气系数α'为0.45～0.75，使燃料与空气混合更充分，燃烧温度显著高于扩散式燃烧器。高温环境下的工艺适应性较高的燃烧温度可满足家庭烹饪、工业加热等多种场景对高温的需求，提升了设备的热效率和实用性。优点二：燃料适应性与燃烧效率

广泛的燃料适应性大气式燃烧器可燃烧不同性质的燃气，如天然气、液化石油气、城市煤气等多种类型燃气，具有较强的燃料通用性。

高效的燃烧性能燃烧比较完全，燃烧效率较高，能有效将燃料化学能转化为热能，减少能源浪费。

低污染物排放由于燃烧充分，烟气中CO含量比较少，有利于环境保护，符合相关环保标准要求。优点三：低压燃气应用与无送风设备优势

低压燃气适配性大气式燃烧器可直接应用于低压燃气环境，无需额外增压设备，降低了燃气供应系统的复杂性和成本，尤其适用于民用及小型商用场景的燃气压力条件。

无外置送风设备需求依靠燃气自身能量通过引射器吸入一次空气，无需配备风机等送风装置，简化了燃烧器结构，减少了设备投资、安装空间及运行维护的工作量。

系统运行能耗降低因无需送风设备耗电，相比强制送风式燃烧器可显著降低运行能耗，尤其在长时间连续运行的家用热水器、灶具等设备中，节能效果更为突出。

安装使用便捷性提升省去送风设备相关的管路连接和电气布线，使燃烧器安装更简便，适用于厨房、浴室等空间有限的场所，同时降低了因送风系统故障导致的停机风险。缺点一：热负荷与火孔热强度限制

热强度提升受限的核心原因由于仅预混部分空气（一次空气系数α′为0~1，实际应用中通常为0.45～0.75），燃烧所需空气未完全预先混合，导致燃烧速度和温度提升受限于扩散混合过程，火孔热强度及燃烧温度虽高于自然引风扩散式燃烧器，但仍无法满足高温工艺需求。

与完全预混燃烧器的性能差距相比完全预混燃烧方式，大气式燃烧器因燃烧过程中需持续进行二次空气混合，火焰传播速度较低，火孔热强度难以进一步提高，在金属熔化、高温裂解等需极高热负荷的工业场景中适应性不足。

工艺需求不匹配的典型表现对于大型工业炉、大功率加热设备等热负荷较大的应用，大气式燃烧器需通过增加火孔数量或面积来满足需求，导致燃烧器结构尺寸增大，与紧凑化、高效化的现代工业设备设计趋势存在矛盾。缺点二：大负荷时的结构复杂性问题

多火孔设计的局限性当热负荷较大时，多火孔大气式燃烧器需布置大量火孔以满足燃烧需求，导致头部结构尺寸增大，整体构造趋于笨重，增加安装和维护难度。

引射器匹配难度提升大负荷工况下，引射器需输送更多燃气和空气，需精确匹配喷嘴流量、喉部尺寸等参数，设计计算复杂，易出现引射能力不足或能量损失过大问题。

工业应用的适应性限制对于大型工业炉等高热负荷设备，单台大气式燃烧器难以满足需求，需多台组合使用，增加系统复杂性和成本，相比其他高效燃烧器竞争力较弱。06引射器设计与计算引射器的作用与工作原理引射器的核心作用以高能量的气体引射低能量的气体，并使两者混合均匀；在引射器末端形成所需的剩余压力，用来克服气流在燃烧器头部的阻力损失，使燃气-空气混合物在火孔出口获得必要的速度；输送一定的燃气量，以保证燃烧器所需的热负荷。引射器的工作原理概述燃气在一定压力下，以一定流速从喷嘴喷出，进入吸气收缩管，燃气靠本身的能量吸入一次空气。在引射器内燃气和一次空气混合，然后，经头部火孔流出，进行燃烧，形成本生火焰。引射器工作的能量转换过程利用燃气自身压力产生高速射流，通过文丘里效应（或机械引射原理）将空气吸入并混合，在混合管内完成动量与能量传递，最终在扩压管将动能转化为静压能，为混合物喷出火孔提供动力。喷嘴流量计算基本方程

喷嘴流量方程表达式喷嘴流量计算的基础方程为：H=(v₁²·ρg)/(2φ²)，其中H为喷嘴前燃气压力（Pa），v₁为喷嘴出口的燃气速度（m/s），ρg为燃气密度（kg/m³），φ为喷嘴流量系数。

方程核心参数说明方程中，喷嘴流量系数φ与喷嘴结构特性相关，直接影响流量计算精度；燃气密度ρg需根据燃气种类（如天然气、液化气）进行取值，确保计算准确性。

方程应用条件该方程适用于低压引射式大气燃烧器的喷嘴设计，需结合引射器特性及头部阻力损失，共同构成燃烧器整体计算体系，为燃烧器热负荷控制提供理论依据。引射器特性方程式与参数分析

引射器特性方程式的理论基础引射器计算以动量定理、连续性方程及能量守恒定律为基础，其特性方程式（式7-30）反映了无因次面积F、质量引射系数μ、燃气相对密度s、能量损失系数K与引射器出口静压力h等参数间的关系。

关键参数定义及物理意义无因次面积F为喉部面积Ft与喷嘴出口面积Fj的比值，是引射器计算的基本参数；质量引射系数μ表示燃气与引射空气质量流量之比；能量损失系数K反映引射过程中的能量损耗，与引射器结构形式相关。

引射器形式对特性的影响常用的三种常压引射器中，1型引射器能量损失系数K值最小但长度最长，适用于对能量损失敏感的场景；2型和3型阻力较大但结构紧凑，适合燃气压力较高、允许较大能量损失的工况。

最佳无因次面积与最大无因次压力引射器最佳工况对应最佳无因次面积（式7-32），此时引射效率最高；最大无因次压力（式7-33）是衡量引射器做功能力的重要指标，直接影响燃烧器头部所需剩余压力的满足程度。常用引射器形式与尺寸比例

1型引射器1型引射器为最佳形式，能量损失系数K值最小，但引射器长度最长，适用于对能量损失控制要求较高的场景。

2型引射器2型引射器阻力较大，但长度较短，当喷嘴前燃气压力较高，允许有较大能量损失时可采用。

3型引射器3型引射器与2型类似，阻力较大且长度较短，同样适用于燃气压力较高、允许较大能量损失的工况。07头部结构与火孔设计头部的功能与结构要求头部核心功能头部是大气式燃烧器关键部件，主要作用是将燃气-空气混合物均匀分配到各火孔，并确保燃烧稳定完全，同时引导二次空气高效参与燃烧过程。结构设计基本要求需保证头部各点混合气体压力相等，确保气流均匀分布；二次空气通道畅通无阻，满足燃烧所需氧气补充；火孔布置合理，适应不同燃烧负荷需求。压力与阻力控制头部必须具有足够静压力以克服流动阻力损失、气体膨胀加速损失及火孔出口动压损失，通常通过引射器末端剩余压力提供，以保证火孔出口气流速度稳定。火孔结构特性火孔流量系数与结构特性密切相关，常见火孔形状包括圆形、方形、条形及带稳焰孔等类型，不同形状火孔适用于不同燃烧场景，如条形火孔适用于燃气量大、加热面小的设备。火孔类型：圆形、方形、条形与稳焰孔

圆形火孔圆形火孔是大气式燃烧器中最常见的火孔类型，其结构简单，制造工艺成熟，广泛应用于各类燃气用具的头部设计。方形火孔（矩形/梯形火孔）方形火孔制造工艺要求较高，适用于可拆卸的带火盖的头部结构，在一些特定燃烧器设