加热炉侧烧嘴采用SDF调焰烧嘴。该烧嘴（1384规格7223）使用中存在的主要问题是，板坯长度方向温度不均匀，主要表现在RT2温度曲线中间温度较高、两端温度较低，存在明显温度偏差。经过分析认为，造成该现象发生的主要原因是烧嘴设计上存在不足，烧嘴火焰过长不利调节，使靠近炉墙处的钢坯加热温度较低，钢坯长度方向加热温度均匀性较差。有文献对燃烧器、燃烧过程及一、二次风混合特性等进行过研究。本文采用数值模拟和理论分析的方法确定侧烧嘴的压力大小，调整控制压力值满足得到较佳火焰长度的需求；改进侧烧嘴燃烧室二次空气配比，合理调节二次助燃风阀门的开度，并得出二次风大小与火焰长度的关系。

一.加热炉烧嘴模拟

由于烧嘴（1384规格7223）结构复杂，包括中心风、，煤气、一次风、二次风等管道，因此在模拟时采用的是先分布后整合的模拟方法。

煤气和空气采用质量流量入口边界条件，采用自由出口，考虑了气体的滑移，未考虑旋流叶片对气体流场的影响。

针对二次风存在与否对燃烧、传热等的影响考虑，进行了两组模拟，A组考虑了二次风，B组没有二次风。

得到的结果对比可见，有无二次风对加热炉内部的流场、温度场和各气体组分分有比非常大的影响。计算结论主要如下：

1.     加热炉烧嘴有二次风的平均温度为1678.4K，无二次风的平均温度为1163.8K，二者相差514.6K；

2.     加热炉烧嘴有二次风的CO、H₂摩尔分数剩余较少，说明更多的可燃气体参与到燃烧放热中，而无二次风的可燃气体摩尔分数剩余较多，说明参与燃烧放热的可燃气体较少；

3.     从温度场估算，以温度超过1800K为界，有二次风约是无二次风长度的4倍。

二.烧嘴火焰长度控制

加热炉侧烧嘴采用SDF调焰烧嘴。该烧嘴（1384规格7223）在生产使用中出现的主要问题是，板坯长度方向温度不均匀，主要表现在再RT2温度曲线中温度较高，两端温度较低，反映出板坯延长度方向温度不均匀。经过实验证明，烧嘴火焰过长，加热炉两侧烧嘴火焰在炉膛中心存在重合，且烧嘴已到非常大调节能力仍不能改善这种状况。

经过分析得出，造成该现象发生的主要原因有三个：一个是在该烧嘴结构设计时对于流量考虑不一体。混合煤气的热值较低，与天然气相比需要4倍的流量。因此，混合煤气具有的喷射流动动能大4倍，燃料具有到达较远外的倾向。二是由于该烧嘴的煤气喷嘴设计时，混合煤气射流是与烧嘴中心平行方向喷出，致使混合煤气射流的宽广度与空气自由射流的宽广角度一样窄，从而造成混合煤气的速度衰减变得缓慢。三是混合煤气外周部位流动的一次空气旋流数设计值较低，采用了较弱的回旋，以不影响混合煤气射流的速度为原则进行设计的。上述三个原因导致了燃烧火焰过长的现象的发生。

为改善烧嘴燃烧火焰过长无法控制问题，对加热炉侧烧嘴头部进行改造，在烧嘴前中心风端部焊接混合煤气扩散片。

通过改进，降低混合煤气射流速度，并且促进混合煤气与一次空气的充分混合，从而缩短火焰长度。

在烧嘴（1384规格7223）手动阀门开度设定相同的条件下，烧嘴头部改进后火焰刚性较好，现场观察到的火焰长度明显比改造前的火焰长度缩短了约500mm，且火焰变粗，火焰状态得到明显改善。

三.结论

1.     通过模拟计算二次风对烧嘴燃烧、传热的影响，确定烧嘴温度场、压力场、速度场及其可燃气体浓度分布情况。确定二次风对侧烧嘴前压力场变化的影响，使压力控制能够满足获得合理火焰长度的需求，为改进烧嘴特性、改进热工操作提供依据。

2.     造成加热炉侧烧嘴火焰长度过长的原因是：烧嘴设计时，混合煤气射流延烧嘴轴喷出，致使混合煤气射流的宽广度与空气自由射流的宽广角度较窄，从而造成混合煤气的速度衰减较为缓慢。混合煤气在烧嘴外周部位流动的一次空气旋流数设计值较低，回旋不够，造成烧嘴燃烧时火焰过长。

3.     为解决实际生产中出现的烧嘴燃烧时火焰过长造成钢坯加热温度不均匀问题，针对混合煤气烧嘴头部进行改造，在烧嘴前中心风端部焊接混合煤气扩散片，降低呼和煤气射流速度，并且促进混合煤气与一次空气的充分混合，能够较好地解决烧嘴（1384规格7223）燃烧火焰过长而不利调节的问题。