火焰炉是一种重要的热工设备,在火焰炉内燃料的化学能通过燃烧转变为热能,并被加热工质所利用。燃烧器是火焰炉上最重要部件,对炉内的温度分布和产品能耗都有着决定性的影响,一直是人们研究的重点。由于气体燃料相对于固体燃料和液体燃料而言,易达到完全燃烧,对环境污染较小,因而在火焰炉热工领域得到广泛的应用。对传统的气体燃烧器而言,火焰长度的控制一般是通过增减热负荷来实现,但某些工艺要求在不改变热负荷的情况下能对火焰长度进行调整,因此出现了火焰长度可调式燃烧器,但目前的应用结果不尽人意,同时关于这类燃烧器的理论和燃烧特性的研究也相对较少。因此,本文以Fluent6.3软件为计算平台,对一种火焰长度可调式燃烧器的燃烧过程建立数学物理计算模型,采用数值模拟的方法,在空气直流射流和空气旋转射流两种形式下分别研究了热负荷及内外空气比β对燃烧室内燃烧特性(温度场分布、最高温度、速度场、火焰长度、NO生成量)的影响,得出如下结论：空气直流射流时：(1)回流区的大小随β的增大基本保持不变,但随着β的增加,回流逐渐变弱；回流区轴线位置随热负荷的增大逐渐后移,但随着β值的增大而逐渐前移。(2)随着热负荷的增加,尾部温度逐渐升高;随着β值的增大,火焰形状由扇形变为纺锤形；火焰长度随着热负荷的增加而逐渐加长；随热负荷的增大,燃烧室内温度分布趋于均匀,中高温区区域变大,整体温度水平升高。(3)随热负荷及β的增大,火焰长度均增长,但β对火焰长度的影响远大于热负荷对火焰长度的影响。随着β的增大,燃烧室内的最高温度先升高后降低,极值位于户0.5附近。(4)当热负荷一定时,随着内外围空气比β的增大,NO的体积浓度逐渐增大,当β一定时,NO的体积浓度随着热负荷的增大而稍有降低,但变化不大。空气旋转射流时：(1)加入旋流使得燃烧室内温度极值降低,外入口空气加入旋流对火焰最高温度的影响要小于内入口空气加入旋流的情况,随着a的变大,a对室内最高温度影响程度逐步变小。(2)空气旋转射流时,火焰长度都相比于直流射流缩短；在内、外空气入口加入旋流时,随着旋流系数的增大,火焰长度均缩短；在旋流系数相同时,在内空气入口施加旋流时燃烧室内火焰长度要比在外空气入口加入旋流时要短。(3)空气旋转射流时,NO体积浓度相比于直流射流时要低；在内、外空气入口加入旋流时,NO排放体积浓度均随旋流系数α的增大而减小,且减小率随着旋流系数的增大而变小；旋流系数α相同时,内空气入口加入旋流时NO体积浓度要低于外入口加入旋流时的体积浓度。