带气流旋切喷射预燃室热风炉内的旋流流场有何特点？

　带预燃室的顶燃式热风炉在国内使用很普遍，其预燃室就是一个圆筒形内壁面上环形多层布置气流喷嘴的燃烧器，通常喷嘴与圆筒径向有一定旋切角度。按喷嘴的不同布置可分为：上面两层煤气喷嘴与下面两层空气喷嘴组成的分层喷射混合的燃烧器，煤气喷嘴与空气喷嘴交错排列快速均混燃烧器，以及煤气与空气喷管内部分预混后经环状布置喷射的半预混燃烧器。这样三种不同射流的混合方式就分别对应着分层混合的长焰燃烧、外混合的短焰燃烧、以及部分内混合的短焰燃烧。无论上述何种混合燃烧方式，只要有切向速度存在，其燃烧产生的高温烟气在锥段燃烧室中都会形成向下的旋流流动，旋转气流在离心力作用下 ，沿壁面区域流速高而中心区域流速低，由此导致气流的边沿部位压力高而中心部位压力低。随着切向速度的增加旋流强度的增高，在高低差压大到一定程度时就会在气流的中心形成回流流动，产生对称的旋转着的轴对称涡旋（涡圈）。由于回流涡旋的存在而使得燃烧室中截面上的速度分布极不均匀，因而烟气流进入蓄热体时的速度分布也是不均匀的。这也就导致了气流与蓄热体间的传热效果各处是不一致的，从而降低蓄热体的利用率。此外，由于旋流作用下四周壁面区域的高流速，以及分层混合的燃烧过程在燃烧室近壁区火焰锋面随负荷而上下变化。这就使得该类型热风炉的锥段拱顶（燃烧室）内衬温度处在热风炉燃烧温度的最高温环境的不断变化之中，在实现热风温度1250℃以上的条件下，拱顶拐点以下内衬壁面温度应在1400～1550℃之间，其热应力作用的不稳定与不均匀都会直接影响到拱顶的稳定性和热风炉的整体使用寿命，目前，该种热风炉的拱顶出现塌陷的现象已经足以说明了该种结构的问题所在。