天然气烧嘴：头部设计计算原理

天然气燃烧器（烧嘴）的头部设计以保证稳定燃烧为原则。一个合理设计的头部必须使火焰不离焰、不回火、不出现黄焰，并应使火焰特性满足加热工艺的需要。本节主要阐述多火孔头部的设计，单火孔头部的设计和完全预混式燃烧器头部设计相似，可参见第八章。
天然气燃烧器的头部设计包括以下内容：选择头部形式及火孔形状，计算火孔尺寸、间距、孔深、火孔排数及头部容积，计算头部静压力。
一、火孔尺寸：
根据火焰传播及燃烧稳定理论可知，火孔尺寸越大，火焰传播速度越快，越容易回火。火孔尺寸越小，火焰传播速度越慢，越容易脱火。炼焦煤气的氢含量高，火焰传播速度快，主要是防止回火，故应采用较小的火孔尺寸。天然气及液化石油气的火焰传播速度慢，主要是防止脱火，故应采用较大的火孔纯。随着火孔尺寸的增加，二次空气的供给发生困难，要求有较大的一次空气系数才能消除黄焰。天然气及液化石油气比炼焦煤气容易出现黄焰。燃气性质不同，消除黄焰的一次空气系数也不同。
为了防止污染及堵塞，火孔直径不宜小于2.0mm。常用的火孔尺寸列于表7-1。
条形火孔的缝隙宽度通常为圆火孔直径的2/3。

二、火孔深度：
实验证明，增加无凸缘火孔的孔深可使脱火极限增加，但孔深增加到某一数值（13-15mm）后，脱火极限就趋于定值。由图7-17可见，对于不同直径的火孔，其孔深对脱火极限的影响是相同的。在一定范围内增加孔深，回火极限降低。因此增加孔深能使燃烧器的稳定工作范围变大。但孔深增加，气流阻力增大，不利于一次空气的吸入。孔深变化对黄焰极限没有影响。综合考虑以上因素，一般取火孔深度为火孔直径的2-3倍。
常采用有凸缘的火孔来增加孔深，以节约金属。