CN109855090B - 一种生物质液体燃料高效雾化燃烧系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生物质液体燃料高效雾化燃烧系统和方法，属于能源与环境技术领域。该生物质液体燃料高效雾化燃烧系统，包括燃料供给系统、一次风系统、二次风系统和雾化燃烧腔体，所述燃料供给系统包括燃料注射泵Ⅱ、燃料注射泵Ⅰ、液体喷吹针Ⅰ和液体喷针针Ⅱ，一次风系统包括氧气瓶、空气压缩机、调压阀Ⅰ、截止阀Ⅰ、调压阀Ⅱ、流量计Ⅰ、截止阀Ⅱ、混气瓶、流量计Ⅱ、截止阀Ⅲ和气体喷吹针Ⅰ；二次风系统包括空气瓶、调压阀Ⅲ、流量计Ⅲ和L型渐缩管。本发明解决生物质液体燃料雾化颗粒较大、燃烧不完全、热效率较低等问题，并可以在实验室内进行火焰燃烧特性以及排放特性的研究。

Description

一种生物质液体燃料高效雾化燃烧系统和方法

技术领域

本发明涉及一种生物质液体燃料高效雾化燃烧系统和方法，属于能源与环境技术领域。

背景技术

随着全球工业化和城市化的迅速发展，对能源的消耗日益增加，煤、石油等不可再生资源已经供不应求，大量燃烧设备或装置都是为燃烧石化柴油而设计的，燃烧过程带来严重的环境问题、能源危机与环境污染问题日益凸显。所以需要开发新能源，以消除传统化石能源带来的不利影响。可再生能源是未来能源必然的趋势。

生物质燃料一种清洁能源，其良好的燃烧排放性能以及可再生、低碳环保使其在世界各国都得到了重视，其市场前景非常广阔。高效环保可再生的生物燃料是未来能源利用趋势。

但是生物质液体燃料的成分复杂，粘度大、密度高、残炭率高，热值低等物化性质，导致在一般燃烧器雾化质量差，雾化困难，不完全燃烧热损失较大，燃烧效率较低，大大限制了应用。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种生物质液体燃料高效雾化燃烧系统和方法。本发明以生物质液体燃料作为燃烧剂，采用一种新型对冲雾化方式，其产生的雾粒均匀且颗粒又细，由一次风对燃料进行初次喷吹并提供燃烧所需的氧气量，利用二次风通过含有内螺旋结构的雾化燃烧器进行二次喷吹破碎雾化，防止雾化颗粒散落在燃烧器壁上不能燃烧，解决生物质液体燃料雾化颗粒较大、燃烧不完全、热效率较低等问题，并可以在实验室内进行火焰燃烧特性以及排放特性的研究。本发明通过以下技术方案实现。

一种生物质液体燃料高效雾化燃烧系统，包括燃料供给系统、一次风系统、二次风系统和雾化燃烧腔体18，所述燃料供给系统包括燃料注射泵Ⅱ4、燃料注射泵Ⅰ12、液体喷吹针Ⅰ17和液体喷针针Ⅱ19，一次风系统包括氧气瓶5、空气压缩机6、调压阀Ⅰ7、截止阀Ⅰ8、调压阀Ⅱ9、流量计Ⅰ10、截止阀Ⅱ11、混气瓶13、流量计Ⅱ14、截止阀Ⅲ15和气体喷吹针Ⅰ16；二次风系统包括空气瓶1、调压阀Ⅲ2、流量计Ⅲ3和L型渐缩管20；

所述雾化燃烧腔体18上部设置成内螺旋结构；

所述雾化燃烧腔体18两侧下部设有对冲式的液体喷吹针Ⅰ17和液体喷针针Ⅱ19，液体喷吹针Ⅰ17和液体喷针针Ⅱ19分别与燃料注射泵Ⅱ4、燃料注射泵Ⅰ12连接；

所述空气压缩机6依次通过调压阀Ⅰ7、截止阀Ⅰ8管道连接混气瓶13，氧气瓶5依次通过调压阀Ⅱ9、流量计Ⅰ10、截止阀Ⅱ11管道连接混气瓶13，混气瓶13混合气出口依次通过流量计Ⅱ14、截止阀Ⅲ15管道连接气体喷吹针Ⅰ16，气体喷吹针Ⅰ16从雾化燃烧腔体18底部穿过；

雾化燃烧腔体18位于液体喷针针Ⅱ19下部设有L型渐缩管20，L型渐缩管20依次通过流量计Ⅲ3、调压阀Ⅲ2管道连接空气瓶1。

所述雾化燃烧腔体18内部插入测温热电偶21。

一种生物质液体燃料高效雾化燃烧方法，其具体步骤如下：

步骤1、将生物质液体燃料通过燃料注射泵Ⅱ4、燃料注射泵Ⅰ12和液体喷吹针Ⅰ17和液体喷针针Ⅱ19对冲进入到雾化燃烧腔体18中，将混气瓶13中的空气和氧气混合气通过气体喷吹针Ⅰ16喷吹到雾化燃烧腔体18中作为一次风进行喷吹助燃；

步骤2、将空气瓶1中的空气通过有L型渐缩管20作为二次风喷吹到雾化燃烧腔体18中，将生物质液体燃料进行二次雾化和破碎，以保证充分燃烧。

所述一次风占总风量的60％，二次风占总风量的40％。

该生物质液体燃料高效雾化燃烧系统的工作原理为：

生物质液体燃料作为燃烧剂，采用二级雾化原理。一级雾化为生物质液体燃料在燃料注射泵作用下进入双通道对冲区，在一组对冲液体燃料的冲击和撕裂作用下，生物质液体燃料被剪切成细丝。二级雾化为二次风由L型渐缩管进入到含有内螺旋结构的雾化燃烧器中，在气流冲击下，由于液丝与气流之间存在一定的速度差，这使液丝进一步破裂成液滴，最终使液体燃料雾化成纳米级雾粒。

生物质液体燃料作为燃烧剂，采用二级雾化原理。由燃料注射泵Ⅰ12、燃料注射泵Ⅱ4出口分别经液体喷吹针Ⅰ17和液体喷吹针Ⅱ19喷射进入雾化燃烧腔体18。在一组对冲液体燃料的冲击和撕裂作用下，生物质液体燃料被剪切成细丝。同时，氧气瓶5、调压阀Ⅱ9、流量计Ⅰ10截止阀Ⅱ11构成的氧气气路与空气压缩机6、调压阀Ⅰ7、截止阀Ⅰ8构成的空气气路进入混气瓶13形成一次风系统提供助燃风，在出口处装有流量计Ⅱ14、截止阀Ⅲ15、气体喷吹针Ⅰ16喷射进入雾化燃烧腔体18。空气瓶1出口处接有调压阀Ⅲ2、流量计Ⅲ3、L型渐缩管20进入到雾化燃烧腔体18构成二次风系统。雾化燃烧腔体18是含有内螺旋结构的雾化燃烧器，里面装有对冲式液体喷吹针Ⅰ17和液体喷吹针Ⅱ19、气体喷吹针Ⅰ16、L型渐缩管Ⅰ20，并通过测温热电偶21对腔体内温度的监测。

本发明的有益效果是：

1、采用二级雾化原理。一级雾化为生物质液体燃料进入双通道区对冲雾化，二级雾化在二次风冲击下，进一步破碎成纳米级雾粒。改进了生物质燃油的雾化效果，提高了燃料燃烧效率。

2、此系统不需要对燃料或助燃气体进行加热，降低了燃烧过程中的能量消耗且能解决生物质液体燃料雾化效果不佳、燃烧效率差、热效率低等问题。

3、采用生物质液体燃料流动方向夹角为180°，产生雾粒既均匀颗粒又细的对冲雾化方式；

4、采用生物质液体燃料流动方向与空气喷吹方向夹角为90°，有利于油脂雾化，提高油气质量；

5、提高了生物质液体燃料利用效率，扩大其应用范围，推动了生物质能源的发展。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明雾化燃烧腔体的结构示意图；

图3是本发明雾化燃烧腔体内部结构示意图。

图中：1-空气瓶，2-调压阀Ⅲ，3-流量计Ⅲ，4-燃料注射泵Ⅱ，5-氧气瓶，6-空气压缩机，7-调压阀Ⅰ，8-截止阀Ⅰ，9-调压阀Ⅱ，10-流量计Ⅰ，11-截止阀Ⅱ，12-燃料注射泵Ⅰ，13-混气瓶，14-流量计Ⅱ，15-截止阀Ⅲ，16-气体喷吹针Ⅰ，17-液体喷吹针Ⅰ，18-雾化燃烧腔体，19-液体喷针针Ⅱ，20-L型渐缩管，21-测温热电偶。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。

实施例1

如图1至3所示，该生物质液体燃料高效雾化燃烧系统，包括燃料供给系统、一次风系统、二次风系统和雾化燃烧腔体18，所述燃料供给系统包括燃料注射泵Ⅱ4、燃料注射泵Ⅰ12、液体喷吹针Ⅰ17和液体喷针针Ⅱ19，一次风系统包括氧气瓶5、空气压缩机6、调压阀Ⅰ7、截止阀Ⅰ8、调压阀Ⅱ9、流量计Ⅰ10、截止阀Ⅱ11、混气瓶13、流量计Ⅱ14、截止阀Ⅲ15和气体喷吹针Ⅰ16；二次风系统包括空气瓶1、调压阀Ⅲ2、流量计Ⅲ3和L型渐缩管20；

所述雾化燃烧腔体18上部设置成内螺旋结构；

所述雾化燃烧腔体18两侧下部设有对冲式的液体喷吹针Ⅰ17和液体喷针针Ⅱ19，液体喷吹针Ⅰ17和液体喷针针Ⅱ19分别与燃料注射泵Ⅱ4、燃料注射泵Ⅰ12连接；

所述空气压缩机6依次通过调压阀Ⅰ7、截止阀Ⅰ8管道连接混气瓶13，氧气瓶5依次通过调压阀Ⅱ9、流量计Ⅰ10、截止阀Ⅱ11管道连接混气瓶13，混气瓶13混合气出口依次通过流量计Ⅱ14、截止阀Ⅲ15管道连接气体喷吹针Ⅰ16，气体喷吹针Ⅰ16从雾化燃烧腔体18底部穿过；

雾化燃烧腔体18位于液体喷针针Ⅱ19下部设有L型渐缩管20，L型渐缩管20依次通过流量计Ⅲ3、调压阀Ⅲ2管道连接空气瓶1。

其中雾化燃烧腔体18内部插入测温热电偶21。

该生物质液体燃料高效雾化燃烧方法，其具体步骤如下：

步骤1、将生物质液体燃料通过燃料注射泵Ⅱ4、燃料注射泵Ⅰ12和液体喷吹针Ⅰ17和液体喷针针Ⅱ19对冲进入到雾化燃烧腔体18中，将混气瓶13中的空气和氧气混合气通过气体喷吹针Ⅰ16喷吹到雾化燃烧腔体18中作为一次风进行喷吹助燃；

步骤2、将空气瓶1中的空气通过有L型渐缩管20作为二次风喷吹到雾化燃烧腔体18中，将生物质液体燃料进行二次雾化和破碎，以保证充分燃烧。

其中一次风占总风量的60％，二次风占总风量的40％。

以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (4)

1.一种生物质液体燃料高效雾化燃烧系统，其特征在于：包括燃料供给系统、一次风系统、二次风系统和雾化燃烧腔体(18)，所述燃料供给系统包括燃料注射泵Ⅱ(4)、燃料注射泵Ⅰ(12)、液体喷吹针Ⅰ(17)和液体喷针针Ⅱ(19)，一次风系统包括氧气瓶(5)、空气压缩机(6)、调压阀Ⅰ(7)、截止阀Ⅰ(8)、调压阀Ⅱ(9)、流量计Ⅰ(10)、截止阀Ⅱ(11)、混气瓶(13)、流量计Ⅱ(14)、截止阀Ⅲ(15)和气体喷吹针Ⅰ(16)；二次风系统包括空气瓶(1)、调压阀Ⅲ(2)、流量计Ⅲ(3)和L型渐缩管(20)；

所述雾化燃烧腔体(18)上部设置成内螺旋结构；

所述雾化燃烧腔体(18)两侧下部设有对冲式的液体喷吹针Ⅰ(17)和液体喷针针Ⅱ(19)，液体喷吹针Ⅰ(17)和液体喷针针Ⅱ(19)分别与燃料注射泵Ⅱ(4)、燃料注射泵Ⅰ(12)连接；

所述空气压缩机(6)依次通过调压阀Ⅰ(7)、截止阀Ⅰ(8)管道连接混气瓶(13)，氧气瓶(5)依次通过调压阀Ⅱ(9)、流量计Ⅰ(10)、截止阀Ⅱ(11)管道连接混气瓶(13)，混气瓶(13)混合气出口依次通过流量计Ⅱ(14)、截止阀Ⅲ(15)管道连接气体喷吹针Ⅰ(16)，气体喷吹针Ⅰ(16)从雾化燃烧腔体(18)底部穿过；

雾化燃烧腔体(18)位于液体喷针针Ⅱ(19)下部设有L型渐缩管(20)，L型渐缩管(20)依次通过流量计Ⅲ(3)、调压阀Ⅲ(2)管道连接空气瓶(1)。

2.根据权利要求1所述的生物质液体燃料高效雾化燃烧系统，其特征在于：所述雾化燃烧腔体(18)内部插入测温热电偶(21)。

3.基于权利要求1或2所述的生物质液体燃料高效雾化燃烧系统的燃烧方法，其特征在于具体步骤如下：步骤1、将生物质液体燃料通过燃料注射泵Ⅱ(4)、燃料注射泵Ⅰ(12)和液体喷吹针Ⅰ(17)和液体喷针针Ⅱ(19)对冲进入到雾化燃烧腔体(18)中，将混气瓶(13)中的空气和氧气混合气通过气体喷吹针Ⅰ(16)喷吹到雾化燃烧腔体(18)中作为一次风进行喷吹助燃；步骤2、将空气瓶(1)中的空气通过有L型渐缩管(20)作为二次风喷吹到雾化燃烧腔体(18)中，将生物质液体燃料进行二次雾化和破碎，以保证充分燃烧。

4.根据权利要求3所述的生物质液体燃料高效雾化燃烧系统的燃烧方法，其特征在于：所述一次风占总风量的60％，二次风占总风量的40％。

Images