CN101893236B - 低压油膜破碎雾化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低压油膜破碎雾化技术及其装置，具体为：将燃油和辅助气体形成气液两相流体，通过油枪将该气液两相流体喷射到炉膛内，喷射出的气相流体通过克服其表面张力来使所形成的油膜破碎，以实现燃油的超细雾化。圆形喷射孔的出口处设置有二次横向超声气流，二次横向超声气流的喷射方向与圆形喷射孔的喷射方向垂直，二次横向超声气流将进一步冲击从所述圆形喷射孔喷出的初步雾化后的燃油，以对其进行二次粉碎雾化。本发明技术特点为油滴平均直径较小，油雾穿透能力强、雾化锥角可调性好。随着燃油的粘度变大或油枪出力较小时油滴的平均尺寸变化很小。仅需要较低的燃油压力0.4MPa～0.5MPa，降低了燃油系统压力，减少油泵电耗，节省厂用电。

Description

低压油膜破碎雾化装置

技术领域

本发明涉及一种油枪雾化技术，尤指火力发电机组煤粉锅炉启动和稳燃过程中点火油枪的低压油膜破碎雾化技术及其装置。 

背景技术

电站燃煤锅炉点火油枪广泛使用的仍然是机械雾化技术，机械雾化技术主要靠燃油本身的压力转化为喷射动能，通过油枪机械雾化片的旋流室形成高速旋转油流，高速旋转油流喷射后与空气摩擦而使燃油雾化，油滴平均直径较大。它的特点是结构简单，缺点是油雾穿透能力差、雾化锥角可调性差，而且随着燃油的粘度变大时、或油枪出力较小时油滴的平均尺寸迅速增加，雾化质量变差。 

为了满足机械雾化喷嘴的需要，现有的燃油系统压力高为3.0MPa～4.0MPa，油泵压力高，油泵常年不停运行，费用相当可观。 

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种低压油膜破碎雾化技术，该技术特点为油滴平均直径较小、油雾穿透能力强、雾化锥角可调性好，而且随着燃油的粘度变大或油枪出力较小时油滴的平均尺寸变化很小。本发明的另一目的是提供一种实施上述方法的装置。 

为实现上述目的，本发明低压油膜破碎雾化技术，具体为：将燃油和辅助气体形成气液两相流体，通过油枪将该气液两相流体喷射到炉膛内，喷射出的气相流体通过克服其表面张力来使所形成的油膜破碎，以实现燃油的超细雾化。 

进一步，所述气液两相流体是在气液两相流体发生器中形成，所述气液两相流体包括泡状流动、弹状流动或乳状流动的流态；所述辅助气体为压缩空气或蒸汽；通过改变所述压缩空气或蒸汽的压力，以改变燃油雾化矩的穿透能力，所述燃油压力为0.4MPa～0.5MPa。 

进一步，所述气液两相流体是从油枪喷头上设置的雾化矩的若干个圆形喷射孔喷出，该各个圆形喷射孔沿周向设置有不同的喷射方向夹角，用以改变雾化锥角度。 

进一步，所述圆形喷射孔的出口处设置有二次横向超声气流，该二 次横向超声气流的喷射方向与所述圆形喷射孔的喷射方向垂直，二次横向超声气流将进一步冲击从所述圆形喷射孔喷出的初步雾化后的燃油，以对其进行二次粉碎雾化。 

一种实施上述技术的低压油膜破碎雾化装置，包括燃油管、气管，气液两相流体发生器和雾化矩，燃油管与气液两相流体发生器相通，气管连通设置有两路气体通道，第一气体通道将从气管输入的辅助气体喷射到气液两相流体发生器内，以使其与燃油相互充分混合，形成均匀分布的气液两相流体；第二气体通道将辅助气体导向雾化矩，第二气体通道的出口与雾化矩的喷射孔相对应，从第二气体通道喷出的辅助气体将冲击从喷射孔喷出的气液两相流体，以对其进行二次粉碎雾化。 

进一步，所述气液两相流体发生器内腔的后部固定设置有油气混合器，气液两相流体发生器后部外壳上固定设置有发生器锁母，发生器锁母与联结件固定连接，联结件上固定设置有油枪套管和所述燃油管；燃油管、联结件的中心通孔、及油气混合器的内腔依次相通，以构成输油通道，油气混合器上设置有使其内腔与气液两相流体发生器相连通的喷油孔，输油通道导入的燃油通过喷油孔喷射到气液两相流体发生器内。 

进一步，所述联结件上环形分布有若干个进气孔，所述气管固定设置在所述油枪套管上并与其内腔相通，油枪套管内壁与燃油管外壁之间的空隙构成环形布气腔，该环形布气腔与进气孔相通，以构成输气通道，并且两者构成所述第一气体通道；所述油气混合器上环形分布有若干个喷气孔，喷气孔与进气孔相连通，输气通道导入的辅助气体通过喷气孔喷射到所述气液两相流体发生器内。 

进一步，所述发生器锁母上固定设置有雾化罩，雾化罩罩扣在所述气液两相流体发生器的外部，雾化罩内壁与所述气液两相流体发生器外壁之间间隔有环形通道，环形通道与发生器锁母内设置的通气孔相通，通气孔的进气端与所述进气孔相通，进气孔、通气孔和环形通道构成第二气体通道。 

进一步，所述雾化矩上均布设置有若干个喷射孔，所述第二气体通道的出口处设置有若干个气槽，该气槽与喷气孔一一对应，并且气槽喷出气体的方向与喷射孔的喷射方向垂直。 

进一步，所述雾化矩的端部设置有扩角锥，所述雾化罩的端部设置有圆孔，雾化罩罩扣在所述气液两相流体发生器的外部后，扩角锥穿过所述雾化罩的圆孔，并且圆孔与扩角锥之间的间隙形成环形喷口，气液 两相流体通过该环形喷口喷入锅炉炉膛内。 

本发明应用效果是： 

(1)油滴平均直径小，索太尔平均直径SMD＜40mm，油滴尺寸分布均匀，尺寸分布指数N＞2。 

(2)雾化效果基本不受燃油粘度大小的影响，粘度使用范围宽，为10mm²/s～80mm²/s。 

(3)对于出力很小的油枪，油孔尺寸和气孔尺寸较大，从根本上解决了喷嘴堵塞、结焦的问题。 

(4)雾化耗气量少，雾化介质与燃油的质量流量比ALR较小，ALR＜0.1，节省了压缩空气或蒸汽。 

(5)火焰长度、火焰锥角、火焰形状及喷油量可按用户要求设计。火焰刚性强，喷射速度高。 

(6)油雾分布均匀，沿火焰方向5m范围内温差小于±6℃，燃烧稳定。 

(7)燃烧器热负荷调节幅度宽，雾化效果不随流量大小影响，流量调节幅度可达到1∶4以上。 

(8)节能效果显著，燃烧效率在99.5％～99.8％以上，燃烧重油、渣油的平均节油率可达7％～30％。 

(9)燃烧充分，不冒黑烟，燃烧产物中污染物含量少，低于国家环保局规定的各项指标。 

(10)油枪设计流量为300～2000kg/h可供客户选择，雾化角为0～120°可调，火焰长度0.5～6m可根据实际情况设计。 

(11)燃烧强度大，火焰温度高达1500～2000℃。 

附图说明

图1为本发明结构示意图； 

图2为喷头结构示意图； 

图3为本发明原理框图； 

具体实施方式

如图1至图3所示，本发明低压油膜破碎雾化技术，具体为：在气液两相流体发生器中，将燃油与压缩空气、蒸汽等辅助气体形成气液两相流体，该气液两相流体包括泡状流动、弹状流动或乳状流动的流态。通过油枪将该气液两相流体喷射到炉膛内，喷射出的气相流体通过克服其强大的表面张力来使所形成的油膜一次破碎雾化，以实现燃油的超细雾化，可获得超细微小的雾化油滴；在该一次破碎雾化过程中，充分有效的利用了气体能量，实现了最佳的雾化效果。气液两相流体是从油枪上设置的雾化矩的若干个圆形喷射孔喷出，该各个圆形喷射孔设置有不同的喷射方向夹角，用以改变雾化锥角度。为了进一步对一次雾化后的油滴进行二次粉碎雾化，在圆形喷射孔的出口处设置有二次横向超声气流，该二次横向超声气流的喷射方向与所述圆形喷射孔的喷射方向垂直，二次横向超声气流将进一步冲击从所述圆形喷射孔喷出的初步雾化后的燃油，以对其进行二次粉碎雾化。 

本发明低压油膜破碎雾化技术中，可通过改变压缩空气或蒸汽的压力，来改变燃油雾化矩的穿透能力；本发明中燃油压力仅为0.4MPa～0.5MPa，其远远低于现有燃油系统中的燃油压力。 

一种实施上述技术的低压油膜破碎雾化装置，包括燃油管2、气管1、联结件5、油气混合器9、发生器锁母7、气液两相流体发生器11；油气混合器9固定安装在气液两相流体发生器11内腔的后部，气液两相流体发生器11通过其后部外壳上设置的发生器锁母7与联结件5固定连接，联结件5上固定设置有燃油管2和油枪套管3。燃油管2、联结件5的中心通孔15、及油气混合器9的内腔依次相通，以构成输油通道；油气混合器9上设置有使其内腔与气液两相流体发生器11相连通的喷油孔8，输油通道导入的燃油通过喷油孔8喷射到气液两相流体发生器11内。 

联结件5上环形分布有若干个进气孔4，气管1固定设置在油枪套管3上并与其内腔相通，油枪套管3内壁与燃油管2外壁之间的空隙构成环形布气腔，该环形布气腔与进气孔4相通，以构成输气通道；油气混合器9上还环形分布有若干个喷气孔6，进气孔4与喷气孔6相连通，并且两者构成第一气体通道，输气通道导入的辅助气体通过喷气孔6喷射到气液两相流体发生器11内。 

喷射到气液两相流体发生器11内的燃油和辅助气体通过相互充分混合，形成均匀分布的气液两相流体，随压缩空气和燃油的质量比不同，形成各种流态，如泡状流动、弹状流动、乳状流动等。气液两相流体发 生器11前端设置有雾化矩14，雾化矩14上环形均布设置有若干个喷射孔13，雾化矩的端部设置有扩角锥19，气液两相流体通过喷射孔13喷出，喷射出的气相流体通过其强大的表面张力来使所形成的油膜进行一次破碎雾化，可获得超细微小的雾化油滴。喷射孔13设置有不同的喷射方向夹角，用以改变雾化锥角度。 

发生器锁母7上还固定设置有雾化罩12，雾化罩12罩扣在气液两相流体发生器11的外部，雾化罩12内壁与气液两相流体发生器11外壁之间间隔有环形通道16，环形通道16与发生器的锁母7内设置的通气孔10相通，通气孔10的气液两相流体发生器11内腔的后部进气端与进气孔4相通，进气孔4、通气孔10和环形通道16依次构成第二气体通道，第二气体通道的出口处设置有若干个气槽17，气槽17与喷射孔13一一对应，并且气槽17喷出气体的方向与喷射孔13的喷射方向垂直。从第二气体通道喷出的辅助气体将进一步冲击从喷射孔13喷出的气液两相流体，以对其进行二次粉碎雾化。雾化罩12的端部设置有圆孔，雾化罩12罩扣在气液两相流体发生器11的外部后，扩角锥19穿过雾化罩12的圆孔，并且圆孔与扩角锥19之间的间隙形成环形喷口18，二次粉碎雾化后的气液两相流体在压缩空气或蒸汽的推动作用下，通过环形喷口18喷入锅炉炉膛内，达到高效燃烧的目的。 

并且，由于喷射孔13与扩角锥14的喷射角度不同，这种具有不同的喷射方向夹角，起到用以改变雾化锥角度的作用。 

Claims (5)

1.一种低压油膜破碎雾化装置，其特征在于，该装置包括燃油管、气管，气液两相流体发生器和雾化矩，燃油管与气液两相流体发生器相通，气管连通设置有两路气体通道，第一气体通道将从气管输入的辅助气体喷射到气液两相流体发生器内，以使其与燃油相互充分混合，形成均匀分布的气液两相流体；第二气体通道将辅助气体导向雾化矩，第二气体通道的出口与雾化矩的喷射孔相对应，从第二气体通道喷出的辅助气体将冲击从喷射孔喷出的气液两相流体，以对其进行二次粉碎雾化；所述气液两相流体发生器内腔的后部固定设置有油气混合器，气液两相流体发生器后部外壳上固定设置有发生器锁母，发生器锁母与联结件固定连接，联结件上固定设置有油枪套管和所述燃油管；燃油管、联结件的中心通孔、及油气混合器的内腔依次相通，以构成输油通道，油气混合器上设置有使其内腔与气液两相流体发生器相连通的喷油孔，输油通道导入的燃油通过喷油孔喷射到气液两相流体发生器内。

2.如权利要求1所述的低压油膜破碎雾化装置，其特征在于，所述联结件上环形分布有若干个进气孔，所述气管固定设置在所述油枪套管上并与其内腔相通，油枪套管内壁与燃油管外壁之间的空隙构成环形布气腔，该环形布气腔与进气孔相通，以构成输气通道，并且两者构成所述第一气体通道；所述油气混合器上环形分布有若干个喷气孔，喷气孔与进气孔相连通，输气通道导入的辅助气体通过喷气孔喷射到所述气液两相流体发生器内。

3.如权利要求2所述的低压油膜破碎雾化装置，其特征在于，所述发生器锁母上固定设置有雾化罩，雾化罩罩扣在所述气液两相流体发生器的外部，雾化罩内壁与所述气液两相流体发生器外壁之间间隔有环形通道，环形通道与发生器锁母内设置的通气孔相通，通气孔的进气端与所述进气孔相通，进气孔、通气孔和环形通道构成第二气体通道。

4.如权利要求3所述的低压油膜破碎雾化装置，其特征在于，所述雾化矩上均布设置有若干个喷射孔，所述第二气体通道的出口处设置有若干个气槽，该气槽与喷射孔一一对应，并且气槽喷出气体的方向与喷射孔的喷射方向垂直。

5.如权利要求4所述的低压油膜破碎雾化装置，其特征在于，所述雾化矩的端部设置有扩角锥，所述雾化罩的端部设置有圆孔，雾化罩罩扣在所述气液两相流体发生器的外部后，扩角锥穿过所述雾化罩的圆孔，并且圆孔与扩角锥之间的间隙形成环形喷口，气液两相流体通过该环形喷口喷入锅炉炉膛内。

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