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在传统的工业炉设计中，燃烧器的火焰速度大约为每秒几米，当燃烧产物温度在600 °C～800 °C时，炉内对流换热与辐射换热各占50％；在燃烧产物温度为800 ℃以上时，以辐射换热为主；在燃烧产物温度达到1 400 ℃时，辐射换热是对流换热的10倍,所以大部分炉窑设计中,是以辐射换热为基础。但是在采用高速气体燃烧器后，即使在高温区，炉内被强化的对流换热在综合换热中所占的比重大大提高，具体说明如下：
采用普通燃烧器时，火焰速度低，燃烧产物在被加热物表面的流动为层流，层流的对流换热系数为h1-Nu＊λ/d。
式中 努谢尔特数Nu=0.332Pr1/3＊Re1/2；Pr为普朗特数；Re为雷诺数；λ为气体的导热系数；d为流道当量直径。
采用高速气体燃烧器, 火焰喷射速度高(100 m/s～300 m/s),被加热体表面流动以紊流为主，紊流附面层局部放热系数为h2=Nu＊λ/d。式中Nu=Pr1/3(0.036Re0.8-836)
设加热炉内腔尺寸为6.45m×2.3m×2.9m，燃烧产物温度为1 790 ℃，被加热体温度为900 ℃。
采用普通燃烧器，燃烧产物流速为5 m／s时，燃烧产物与被加热体表面之间的对流换热比热流为q1=h1(tg-tw)=2671X4.18kJ/h＊m2。
采用高速气体燃烧器，燃烧产物流速为150 m/s时，燃烧产物与被加热体表面之间的对流换热比热流为q2=h2(tg-tw)=10685X4.18kJ/h＊m2。q2是q1的4倍。
国外曾就辐射加热炉和高速对流加热炉进行过比较试验，在0 ℃～1 200 ℃的加热过程中，辐射加热炉所需加热时间是高速对流加热炉的6倍，在750 ℃～1 200 ℃的加热过程中，辐射加热炉所需加热时间是高速对流加热炉的10倍。
1980年，国内引进高速气体燃烧器在井式加热炉上进行技术改造，原有的辐射加热炉从0 ℃～650 ℃升温需要24 h，而采用了高速气体燃烧器的加热炉从0 ℃～650 ℃升温只需4 h，并且燃料消耗量也由于采用了高速气体燃烧器可以节省25%～30％。在油田，用高速气体燃烧器改造成三合一加热炉，加热效率提高了1倍，而燃料消耗量节约了20％。
高速气体燃烧器的燃烧产物高速冲进加热炉内，搅动多倍的炉内气体随之掺混，可以大大提高炉内温度均匀度。国外一家工厂用高速气体燃烧器改造加热炉后，炉内温度均匀度可由±15 ℃提高到±2 ℃。国内井式加热炉采用高速气体燃烧器后，炉温均匀度达到±7 ℃。
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重油不完全燃烧，在烟气中形成炭黑因为高分子烃的燃尽相对要难一些，如果空气供应不足或油粒与空气混合不均匀，那就会有一部分高分子烃在高温缺氧的条件下发生裂解，分解出炭黑，炭黑是粒径小于1μm的固体粒子，它的化学性质不活泼，燃烧缓慢，所以一旦产生炭黑往往就不易燃尽，严重时未燃的炭黑就会进入烟气中，而使烟囱冒黑烟。
重油中的沥青成分也会由于缺氧分解成固体油焦。油焦破裂后即成焦粒，后者也是不易燃烧的，由此可见，重油燃烧中的一个重要问题是必须及时供应燃烧所需的空气。
重油燃烧不完全，产生的飞灰、炭黑、焦粒还有类似焦油物质就会混合附着在水冷壁或对流管束上，久而久之形成一层隔热层，大大地降低了锅炉的热效率，每年要对锅炉进行清洗，增加了运行费用并且造成锅炉不均匀受热，缩短了锅炉寿命。
手操式燃烧系统配风是一次风且不能自动调节，如此会造成火焰根部高温区，并强烈的热辐射，使油喷嘴温度升高，重油高温受热会有碳析出，从而堵塞喷嘴，加大喷嘴磨损，加速喷枪损坏，造成维修费用的增加，对连续生产企业生产能力的提高是很大的障碍。
分别对不同区域及时供应适量的空气，以避免高温缺氧而产生炭黑并能在少的过量空气下保证油的完全燃烧。燃油的燃烧的上述要求是通过燃烧器来达到的。燃油燃烧器主要由油雾化器和调风器所组成。燃油通过雾化器雾化成细油粒，以一定的雾化角喷入炉内，并与经过调风器送入的具有一定形状的速度分布的空气流相混合。油雾化器与调风器的配合应能使燃烧所需的大部分空气及时地从火炬根部供入，并使火炬各处的配风量与油雾的流量密度分布相适应。同时也要向火炬尾部供应一定量的空气，以保证炭黑和焦粒的燃尽。
燃油经雾化后的油雾以及燃气均为可燃气体，当与空气混合达到一定含量范围，均能形成易燃易爆性混合气体。因此对燃油燃气锅炉的及防爆提出了特殊要求。
平焰燃烧器：火焰呈扁平形状的燃烧器。图2为双旋平焰燃烧器。空气和燃气分别经旋流器流出，两者以旋流状态强烈混合后进入喇叭形火道燃烧。由于气流的离心力和附壁效应，火道出口处形成扁平火焰。这种燃烧器温度均匀，升温较快，可节约燃气，但加工安装的技术要求较高。
联合式燃烧器：可交替或同时使用两种燃料的燃烧器。有燃气-油联合燃烧器和燃气-煤粉联合燃烧器。采用联合式燃烧器可提高炉膛辐射热量和炉膛温度。
除以上几种燃烧器外，为了节约能源，减少污染和降低噪声，工业上还发展了一些新型燃烧器，如浸没式燃烧器、高速燃烧器、低氧化氮燃烧器和脉冲燃烧器等。
热煤气燃烧器是以热煤气为热源的加热设施（如锅炉、工业炉等），用来实现热煤气燃 烧 过程的专用装置。主要作用是按一定比例和一定混合条件将热煤气和助燃空气引入加热设施 内燃烧或在烧嘴内燃烧，并满足加热过程对火焰的方向、外形、刚性和铺展性的要求。开发 的热煤气燃烧器包括燃烧器本体及点火机构2部分。
非恒温加热设施（如锅炉），由于热负荷波动幅度大，燃烧器实现强制比例配风燃烧较 困难，因此，本体结构通常为自扩散式（或称自由式），即热煤气不与助燃空气提前混合（ 或只有在热强度要求较高时进行部分混合），而是喷入炉内后，与炉膛内空气边混合边燃烧 。
自扩散式燃烧器的优点是不易回火，调节比大，结构简单，燃烧负荷高，性能好；缺 点是空气过剩系数大（通常为1.1～1.25），火焰强度低。恒温加热设施（如大部分密闭式 工业窑炉），由于炉膛内蓄热温度高，燃烧热负荷波动幅度小，煤气消耗量相对稳定，因此 ，燃烧器一般选择预混比例式燃烧方法，即煤气和助燃空气在燃烧器内或喷口处已完成比例 预混，然后喷入炉内燃烧。预混燃烧器的优点是空气过剩系数小（通常为1.03～1.05），火 焰强度高；缺点是易回火，调节比小。
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