CN112413580B - 一种使用气泡雾化喷嘴的重油燃烧器及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种使用气泡雾化喷嘴的重油燃烧器及其操作方法，包括油管、压缩空气管、水冷夹套，油管、压缩空气管和水冷夹套同心布置，由内到外依次是油管、压缩空气管和水冷夹套；油管、压缩空气管之间形成环空；靠近油管置于压缩空气管内的一端端部侧壁上均匀分布有若干喷油孔，油管经喷油孔与环空贯通；油管、压缩空气管之间设有分隔管，分隔管将环空分割为内二次风道、外二次风道，且内二次风道、外二次风道与环空贯通；内二次风道内设有柱形旋流器，且柱形旋流器位于靠近喷油孔的内二次风道内；通过本发明，采用气泡雾化喷嘴，利用气泡雾化后的油雾颗粒残余能量，通过撞击流技术，燃烧器喷嘴的雾化效果好、耗气量小。

Description

一种使用气泡雾化喷嘴的重油燃烧器及其操作方法

技术领域

本发明涉及一种使用气泡雾化喷嘴的重油燃烧器及其操作方法，属于能源应用领域。

背景技术

重油燃烧器是为粘度高、雾化性能差的重油专门设计的提高重油燃烧性能的燃烧装置。但使用重油会带来一些问题，如雾化不良、燃烧不稳定、燃烧热效率低、喷油嘴积炭结焦等。使用气泡雾化喷嘴可以明显改善燃烧器雾化效果，有效防止喷嘴堵塞。但一般的燃烧器雾化效果差，喷嘴易阻塞，燃烧效率低，NOx生成量大。

气泡雾化方法是一种新型的雾化方法，与传统的雾化方法不同，它是使液体和气体在不同管道流动中，最后进入混合中形成气液两相流动的气泡流动，通过改变气泡体积来完成液体的雾化。利用气泡雾化方法获得的颗粒直径为数十微米，相比于传统雾化方法获得的粒径要更细。但是常规的一次或二次雾化方式，对于5μm以下的超细微粒径的雾化颗粒的获得，往往因能耗较大而导致雾化效率不高。

因此，围绕针对重油燃烧器和气泡雾化喷嘴的特点，设计一种使用气泡雾化喷嘴的重油燃烧器已成为当务之急。

发明内容

本发明目的是针对现有技术中存在的问题，针对重油燃烧器和气泡雾化喷嘴的特点，提供一种使用气泡雾化喷嘴的重油燃烧器及其操作方法，具有雾化效果好、喷嘴不易阻塞且使用寿命长、耗气量小、扁平火焰热辐射量大、燃烧器效率高、节能环保的优点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种使用气泡雾化喷嘴的重油燃烧器，其特征是，包括油管、压缩空气管、水冷夹套，油管、压缩空气管和水冷夹套同心布置，由内到外依次是油管、压缩空气管和水冷夹套；油管、压缩空气管之间形成环空；靠近油管置于压缩空气管内的一端端部侧壁上均匀分布有若干喷油孔，油管经喷油孔与环空贯通；

所述油管、压缩空气管之间设有分隔管，分隔管将环空分割为内二次风道、外二次风道，且内二次风道、外二次风道与环空贯通；所述内二次风道内设有柱形旋流器，且柱形旋流器位于靠近喷油孔的内二次风道内；

所述压缩空气管上设有与压缩空气管贯通的2个压缩空气进口，且2个压缩空气进口对称设置于压缩空气管的两侧；所述水冷夹套上设有与水冷夹套贯通的2个冷却水进口，且2个冷却水进口对称设置于水冷夹套的两侧；水冷夹套内设有2个导流筒；

所述油管置于压缩空气管内的一端端面上设有锥形旋流器，且锥形旋流器位于环空内，靠近压缩空气管的出口；油管经喷油孔、环空与锥形旋流器贯通；

还设有喷嘴，压缩空气管的出口与喷嘴贯通；所述喷嘴上设有喷口，喷口位于压缩空气管的出口，喷口的前端面为扁平状矩形喷口，扁平状矩形喷口横向分布有3个相同直径的圆形喷孔，喷口前端以圆形喷孔为中心横向分布有3个向内的相同直径的圆锥体，圆锥体中心开孔；

所述喷嘴的出口连接有烧嘴砖；所述烧嘴砖的横截面为矩形，内部为扁平喇叭状，后端面为扁平状矩形接口，扁平状矩形接口与喷嘴上喷口的前端面相连，烧嘴砖的前端面为扁平喇叭状；

所述烧嘴砖靠近后端面的两侧各有1个向内的烧嘴砖内喷嘴；所述烧嘴砖内部设有3块调节挡板，包括2块纵向放置的调节挡板、1块横向放置的调节挡板；其中，2块纵向放置的调节挡板纵向对称放置，并且可对称调节，1块横向放置的调节挡板横向放置，横向放置的调节挡板尾部设有V型槽。

所述喷油孔与油管轴线呈夹角α，α为15-45°。

所述内二次风道上分别设有内调风门，外二次风道上设有外调风门。

所述2个导流筒对称设置于水冷夹套拐角处。

所述锥形旋流器由6个旋流叶片构成，旋流叶片与轴线夹角均为45°，锥形旋流器的槽道个数为6个。

所述烧嘴砖内部设有的1块横向放置的调节挡板、2块纵向放置的调节挡板由电机驱动移动，且由水冷夹套冷却。

一种使用气泡雾化喷嘴的重油燃烧器的操作方法，其特征是，包括如下步骤：

1）、重油从油管进入，压缩空气分别从对称的2个压缩空气进口进入压缩空气管，重油在油管尽头从喷油孔喷出，在环空中与流经柱形旋流器的旋流空气接触，在旋流空气的强剪切作用下形成压缩空气携带油滴的气液飞沫，形成一次雾化；

2）、压缩空气携带油滴经锥形旋流器旋转，通过喷嘴喷出，喷出前油雾撞击圆锥体，从而使得雾化粒径更细，喷嘴喷出的细微雾化颗粒依次与旋流的内二次风道内的内二次风、外二次风道内的外二次风混合点燃，然后经烧嘴砖形成扁平火焰；

3）、燃烧器冷却采用水冷夹套式，冷却水从冷却水进口进入水冷夹套，在导流筒的作用下冷却整个燃烧器。

步骤1）中，油管和压缩空气管同心布置，油管尽头两侧壁面上均匀分布有若干个喷油孔，喷油孔与油管轴线呈夹角α，α为15-45°，根据对油滴的雾化程度来进行角度调节；

步骤2）中，油雾撞击的圆锥体中心开孔，可以使得流通的条件加强，强化二次雾化后的油雾流动；得到进一步雾化的油雾经过烧嘴砖塑型后初步变为扁平状火焰，烧嘴砖内部两侧的烧嘴砖内喷嘴向内喷入水雾或助燃剂，根据水煤气反应，重油未完全燃烧产生的部分CO与水或助燃剂产生反应，进一步加强重油的完全燃烧；烧嘴砖内的横向放置的调节挡板可调整火焰的上下流动，尾缘的V型槽减小了流动的阻力和降低了火焰流经挡板时的噪声；纵向放置的调节挡板对称调节，调节火焰向中集束或向两侧分散；

在所述内二次风道上设有内调风门，外二次风道上设有外调风门，通过内调风门调节压缩空气在内二次风道的通气量，通过外调风门调节压缩空气在外二次风道的通气量；

步骤3）中，水冷夹套与油管和压缩空气管同心布置，位于压缩空气管的外侧，冷却水进口对称布置，冷却水对称流入后在导流筒的引导下对燃烧器及喷嘴、烧嘴砖进行冷却。

本发明结构合理、方法先进科学，通过本发明，采用气泡雾化喷嘴，利用气泡雾化后的油雾颗粒残余能量，通过撞击流技术，燃烧器喷嘴的雾化效果好，耗气量小，节约能源，喷口孔径大，喷嘴不易阻塞，使用寿命长；圆锥体中心开孔，加强油雾流通。利用带有可调节挡板和内部喷嘴的矩形横截面烧嘴砖，促进了燃料的完全燃烧，形成了可调节的扁平火焰，增大横向辐射面，燃料分散均匀；尾部设有V型槽的横向放置的调节挡板，减小了火焰流动阻力和降低了火焰流过挡板时产生的噪音。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中喷嘴结构示意图；

图3为本发明中烧嘴砖结构示意图；

图4为本发明中柱形旋流器结构示意图；

图5为本发明中柱形旋流器侧面结构示意图；

图6为本发明中锥形旋流器结构示意图；

图7为本发明中锥形旋流器侧面结构示意图；

图中：1油管、2压缩空气管、3压缩空气进口、4柱形旋流器、5冷却水进口、6水冷夹套、7环空、8喷油孔、9导流筒、10锥形旋流器、12喷嘴、13圆锥体、14烧嘴砖、14a烧嘴砖内喷嘴、14b横向放置的调节挡板、14c纵向放置的调节挡板、15圆形喷孔、16分隔管、17内二次风道、18外二次风道、19内调风门、20外调风门。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

一种使用气泡雾化喷嘴的重油燃烧器，包括油管1、压缩空气管2、水冷夹套6，油管1、压缩空气管2和水冷夹套6同心布置，由内到外依次是油管1、压缩空气管2和水冷夹套6；油管1、压缩空气管2之间形成环空7；靠近油管1置于压缩空气管2内的一端端部侧壁上均匀分布有若干喷油孔8，油管1经喷油孔8与环空7贯通。

油管1、压缩空气管2之间设置分隔管16，分隔管16将环空7分割为内二次风道17、外二次风道18，且内二次风道17、外二次风道18与环空7贯通；在内二次风道17内设置柱形旋流器4，且柱形旋流器4位于靠近喷油孔8的内二次风道17内。

压缩空气管2上设置与压缩空气管2贯通的2个压缩空气进口3，且2个压缩空气进口3对称设置于压缩空气管2的两侧；水冷夹套6上设置与水冷夹套6贯通的2个冷却水进口5，且2个冷却水进口5对称设置于水冷夹套6的两侧；水冷夹套6内设置2个导流筒（9）。

油管1置于压缩空气管2内的一端端面上设置锥形旋流器10，且锥形旋流器10位于环空7内，靠近压缩空气管2的出口；油管1经喷油孔8、环空7与锥形旋流器10贯通；还设置有喷嘴12，压缩空气管2的出口与喷嘴12贯通；喷嘴12上设置喷口，喷口位于压缩空气管2的出口，喷口的前端面为扁平状矩形喷口，扁平状矩形喷口横向分布有3个相同直径的圆形喷孔15，喷口前端以圆形喷孔15为中心横向分布有3个向内的相同直径的圆锥体13，圆锥体13中心开孔。

喷嘴12的出口连接有烧嘴砖14；烧嘴砖14的横截面为矩形，内部为扁平喇叭状，后端面为扁平状矩形接口，扁平状矩形接口与喷嘴12上喷口的前端面相连，烧嘴砖14的前端面为扁平喇叭状。

烧嘴砖14靠近后端面的两侧各有1个向内的烧嘴砖内喷嘴14a；在烧嘴砖14内部设置3块调节挡板，包括2块纵向放置的调节挡板14c、1块横向放置的调节挡板14b；其中，2块纵向放置的调节挡板14c纵向对称放置，并且可对称调节，1块横向放置的调节挡板14b横向放置，横向放置的调节挡板14b尾部设有V型槽。

喷油孔8与油管1轴线呈夹角α，α为15-45°。在内二次风道17上分别设有内调风门19，外二次风道18上设有外调风门20。2个导流筒9对称设置于水冷夹套6拐角处。锥形旋流器10均由6个旋流叶片构成，旋流叶片与轴线夹角均为45°，锥形旋流器10的槽道个数为6个。

烧嘴砖14内部设有的1块横向放置的调节挡板14b、2块纵向放置的调节挡板14c由电机驱动移动，且由水冷夹套6冷却。

操作时，包括如下步骤：

1）、重油从油管1进入，压缩空气分别从对称的2个压缩空气进口3进入压缩空气管2，重油在油管1尽头从喷油孔8喷出，在环空7中与流经柱形旋流器4的旋流空气接触，在旋流空气的强剪切作用下形成压缩空气携带油滴的气液飞沫，形成一次雾化；

2）、压缩空气携带油滴经锥形旋流器10旋转，通过喷嘴12喷出，喷出前油雾撞击圆锥体13，从而使得雾化粒径更细，喷嘴12喷出的细微雾化颗粒依次与旋流的内二次风道17内的内二次风、外二次风道18内的外二次风混合点燃，然后经烧嘴砖14形成扁平火焰；

3）、燃烧器冷却采用水冷夹套式，冷却水从冷却水进口5进入水冷夹套6，在导流筒9的作用下冷却整个燃烧器。

步骤1）中，油管1和压缩空气管2同心布置，油管1尽头两侧壁面上均匀分布有若干个喷油孔8，喷油孔8与油管1轴线呈夹角α，α为15-45°，根据对油滴的雾化程度来进行角度调节；

步骤2）中，油雾撞击的圆锥体13中心开孔，可以使得流通的条件加强，强化二次雾化后的油雾流动；得到进一步雾化的油雾经过烧嘴砖14塑型后初步变为扁平状火焰，烧嘴砖14内部两侧的烧嘴砖内喷嘴14a向内喷入水雾或助燃剂，根据水煤气反应，重油未完全燃烧产生的部分CO与水或助燃剂产生反应，进一步加强重油的完全燃烧；烧嘴砖14内的横向放置的调节挡板14b可调整火焰的上下流动，尾缘的V型槽减小了流动的阻力和降低了火焰流经挡板时的噪声；纵向放置的调节挡板14c对称调节，调节火焰向中集束或向两侧分散；

在内二次风道17上设置内调风门19，外二次风道18上设置外调风门20，通过内调风门19调节压缩空气在内二次风道17的通气量，通过外调风门20调节压缩空气在外二次风道18的通气量；

步骤3）中，水冷夹套6与油管1和压缩空气管2同心布置，位于压缩空气管2的外侧，冷却水进口5对称布置，冷却水对称流入后在导流筒9的引导下对燃烧器及喷嘴、烧嘴砖进行冷却。

Claims (8)

1.一种使用气泡雾化喷嘴的重油燃烧器，其特征是，包括油管（1）、压缩空气管（2）、水冷夹套（6），油管（1）、压缩空气管（2）和水冷夹套（6）同心布置，由内到外依次是油管（1）、压缩空气管（2）和水冷夹套（6）；油管（1）、压缩空气管（2）之间形成环空（7）；靠近油管（1）置于压缩空气管（2）内的一端端部侧壁上均匀分布有若干喷油孔（8），油管（1）经喷油孔（8）与环空（7）贯通；

所述油管（1）、压缩空气管（2）之间设有分隔管（16），分隔管（16）将环空（7）分割为内二次风道（17）、外二次风道（18），且内二次风道（17）、外二次风道（18）与环空（7）贯通；所述内二次风道（17）内设有柱形旋流器（4），且柱形旋流器（4）位于靠近喷油孔（8）的内二次风道（17）内；

所述压缩空气管（2）上设有与压缩空气管（2）贯通的2个压缩空气进口（3），且2个压缩空气进口（3）对称设置于压缩空气管（2）的两侧；所述水冷夹套（6）上设有与水冷夹套（6）贯通的2个冷却水进口（5），且2个冷却水进口（5）对称设置于水冷夹套（6）的两侧；水冷夹套（6）内设有2个导流筒（9）；

所述油管（1）置于压缩空气管（2）内的一端端面上设有锥形旋流器（10），且锥形旋流器（10）位于环空（7）内，靠近压缩空气管（2）的出口；油管（1）经喷油孔（8）、环空（7）与锥形旋流器（10）贯通；

还设有喷嘴（12），压缩空气管（2）的出口与喷嘴（12）贯通；所述喷嘴（12）上设有喷口，喷口位于压缩空气管（2）的出口，喷口的前端面为扁平状矩形喷口，扁平状矩形喷口横向分布有3个相同直径的圆形喷孔（15），喷口前端以圆形喷孔（15）为中心横向分布有3个向内的相同直径的圆锥体（13），圆锥体（13）中心开孔；

所述喷嘴（12）的出口连接有烧嘴砖（14）；所述烧嘴砖（14）的横截面为矩形，内部为扁平喇叭状，后端面为扁平状矩形接口，扁平状矩形接口与喷嘴（12）上喷口的前端面相连，烧嘴砖（14）的前端面为扁平喇叭状；

所述烧嘴砖（14）靠近后端面的两侧各有1个向内的烧嘴砖内喷嘴（14a）；所述烧嘴砖（14）内部设有3块调节挡板，包括2块纵向放置的调节挡板（14c）、1块横向放置的调节挡板（14b）；其中，2块纵向放置的调节挡板（14c）纵向对称放置，并且可对称调节，1块横向放置的调节挡板（14b）横向放置，横向放置的调节挡板（14b）尾部设有V型槽。

2.根据权利要求1所述的一种使用气泡雾化喷嘴的重油燃烧器，其特征是，所述喷油孔（8）与油管（1）轴线呈夹角α，α为15-45°。

3.根据权利要求1所述的一种使用气泡雾化喷嘴的重油燃烧器，其特征是，所述内二次风道（17）上分别设有内调风门（19），外二次风道（18）上设有外调风门（20）。

4.根据权利要求1所述的一种使用气泡雾化喷嘴的重油燃烧器，其特征是，所述2个导流筒（9）对称设置于水冷夹套（6）拐角处。

5.根据权利要求1所述的一种使用气泡雾化喷嘴的重油燃烧器，其特征是，所述锥形旋流器（10）由6个旋流叶片构成，旋流叶片与轴线夹角均为45°，锥形旋流器（10）的槽道个数为6个。

6.根据权利要求1所述的一种使用气泡雾化喷嘴的重油燃烧器，其特征是，所述烧嘴砖（14）内部设有的1块横向放置的调节挡板（14b）、2块纵向放置的调节挡板（14c）由电机驱动移动，且由水冷夹套（6）冷却。

7.根据权利要求1-6任意一项权利要求所述的一种使用气泡雾化喷嘴的重油燃烧器的操作方法，其特征是，包括如下步骤：

1）、重油从油管（1）进入，压缩空气分别从对称的2个压缩空气进口（3）进入压缩空气管（2），重油在油管（1）尽头从喷油孔（8）喷出，在环空（7）中与流经柱形旋流器（4）的旋流空气接触，在旋流空气的强剪切作用下形成压缩空气携带油滴的气液飞沫，形成一次雾化；

2）、压缩空气携带油滴经锥形旋流器（10）旋转，通过喷嘴（12）喷出，喷出前油雾撞击圆锥体（13），从而使得雾化粒径更细，喷嘴（12）喷出的细微雾化颗粒依次与旋流的内二次风道（17）内的内二次风、外二次风道（18）内的外二次风混合点燃，然后经烧嘴砖（14）形成扁平火焰；

3）、燃烧器冷却采用水冷夹套式，冷却水从冷却水进口（5）进入水冷夹套（6），在导流筒（9）的作用下冷却整个燃烧器。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征是，

步骤1）中，油管（1）和压缩空气管（2）同心布置，油管（1）尽头两侧壁面上均匀分布有若干个喷油孔（8），喷油孔（8）与油管（1）轴线呈夹角α，α为15-45°，根据对油滴的雾化程度来进行角度调节；

步骤2）中，油雾撞击的圆锥体（13）中心开孔，可以使得流通的条件加强，强化二次雾化后的油雾流动；得到进一步雾化的油雾经过烧嘴砖（14）塑型后初步变为扁平状火焰，烧嘴砖（14）内部两侧的烧嘴砖内喷嘴（14a）向内喷入水雾或助燃剂，根据水煤气反应，重油未完全燃烧产生的部分CO与水或助燃剂产生反应，进一步加强重油的完全燃烧；烧嘴砖（14）内的横向放置的调节挡板（14b）可调整火焰的上下流动，尾缘的V型槽减小了流动的阻力和降低了火焰流经挡板时的噪声；纵向放置的调节挡板（14c）对称调节，调节火焰向中集束或向两侧分散；

在所述内二次风道（17）上设有内调风门（19），外二次风道（18）上设有外调风门（20），通过内调风门（19）调节压缩空气在内二次风道（17）的通气量，通过外调风门（20）调节压缩空气在外二次风道（18）的通气量；

步骤3）中，水冷夹套（6）与油管（1）和压缩空气管（2）同心布置，位于压缩空气管（2）的外侧，冷却水进口（5）对称布置，冷却水对称流入后在导流筒（9）的引导下对燃烧器及喷嘴、烧嘴砖进行冷却。

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