如图1所示是燃烧室下部空气、煤气在均未预热条件下,用五孔探针测得的气流速度矢量分布图。从图1中看出,燃烧室中心气流速度大。随着向上发展,中心气流速度减小,整个截面气流速度趋于均匀,而下部环状回旋区内(其边界由零压线而定)气流由上向下运动。回旋区底部有一气体出口(一般称为点火源)。在回旋区底部边缘,还存在着小的环状回旋区,因内部气体回旋周期长,几乎不参与燃烧,称为死区。回旋区底部的点火源可将回旋区内部的热量带给可燃气体,并使之点燃。因此,在热风炉燃烧室的燃烧过程中,点火源起着极为重要的作用。
如图2所示为模拟煤气预热到100℃、空气预热到600℃时测得的燃烧室气体速度矢量图。空气预热到600℃时,体积约是常温的3倍,因而气体流速增加较大,但速度场形式不变。此时回旋区高度变短,宽度加厚,气体回流速度加剧。
热态试验结果表明,空气预热后,回旋区温度也大大提高。当助燃空气预热到600℃时,点火源带出的气体温度可达800℃,使点火条件变好,导致火焰高度明显降低。集中于燃烧室底部的强化燃烧使燃烧过程的低频振动加强,这种低频振动对热风炉的寿命影响甚大,因此必须采取一定措施加以克服。燃烧室内火焰短,对于提高拱顶温度、降低废气中CO含量十分有利。但过短的火焰(指有焰燃烧)将导致燃烧过程中的低频振动,且火焰越短,振动越强烈。因而设计一个适当高度的火焰对提高拱顶温度、降低由强化燃烧引起的低频振动是十分必要的。