CN115805150A - 一种适用于宽范围粘度燃料的发泡式气泡雾化喷嘴 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于宽范围粘度燃料的发泡式气泡雾化喷嘴，包括喷头、发泡网孔结构、第二混合腔、发泡蒸汽通道结构、喷淋器、燃料油管以及蒸汽套管。喷头位于雾化喷嘴的前端，其端面上设有周向均匀分布的多个喷雾孔。第二混合腔位于雾化喷嘴的中部，其前端与喷头连接，连接处设有发泡网孔结构；第二混合腔末端与蒸汽套管连接，连接处设有发泡蒸汽通道结构，发泡蒸汽通道结构上设置喷淋器。燃料油管与蒸汽套管同轴设置，燃料油管前端设置喷油孔，燃料油管前端与喷淋器之间形成第一混合腔。本发明利用发泡式网孔结构提高燃料气泡雾化过程中泡状两相流的均匀和稳定性，有效解决宽范围粘度燃料雾化不充分以及不均匀问题。

Description

一种适用于宽范围粘度燃料的发泡式气泡雾化喷嘴

技术领域

本发明涉及液体雾化喷嘴技术领域，具体涉及一种适用于宽范围粘度燃料的发泡式气泡雾化喷嘴。

背景技术

液体燃料雾化问题广泛存在于生活和工业生产中，例如催化油浆、水煤浆、重油、焦油燃烧等，此类液体燃料粘度及表面张力大，破碎距离和破碎粒径大，同时破碎速率慢，流动与雾化特性较差。对于催化油浆等液体燃料而言，喷嘴的主要功能是将燃料雾化形成细小雾滴，以便快速完成蒸发、热解、混合、着火燃烧等过程。燃料的雾化性能优劣直接影响燃烧设备内点火、燃烧稳定性、燃烧效率以及污染物生成等方面性能。

目前，高压蒸汽雾化喷嘴广泛应用于燃用催化油浆等的工业炉和锅炉燃烧设备上，以及非燃烧设备的料液，溶液的喷雾装置。由于催化油浆内含有催化剂及其它固体颗粒，液体粘度高且范围广，现有的喷嘴易堵塞，雾化流场不均匀，雾化效果较差，不能较好地适应燃料粘度的宽范围变化，影响装置的持续稳定运行。

发明内容

针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种适用于宽范围粘度燃料的发泡式气泡雾化喷嘴，其旨在解决现有喷嘴对宽范围粘度燃料的雾化效果差，喷嘴易堵塞，不能较好地适应燃料粘度宽范围变化的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种适用于宽范围粘度燃料的发泡式气泡雾化喷嘴，包括从前到后依次连接的喷头、混合套管以及蒸汽套管；

所述混合套管前端连接喷头处设有发泡网孔结构，所述喷头上设有若干均布的喷雾孔并且其内腔与发泡网孔结构之间形成有发泡室；

所述混合套管后端连接蒸汽套管处设有发泡蒸汽通道结构，所述发泡蒸汽通道结构靠近混合套管的一侧设有喷淋器；

所述蒸汽套管的内腔设有与其同轴线布置的燃料油管，所述燃料油管的外壁与蒸汽套管内壁之间形成蒸汽通道；

所述燃料油管后端伸出蒸汽套管之外并连接宽范围粘度燃料接头；所述燃料油管前端穿过发泡蒸汽通道结构后与喷淋器内腔之间形成第一混合腔；

所述燃料油管前端开有若干连通第一混合腔的喷油孔；

所述混合套管内壁与喷淋器外壁之间形成有第二混合腔，所述发泡蒸汽通道结构上开有若干连通第二混合腔和蒸汽通道的发泡蒸汽喷孔以及若干连通第一混合腔和蒸汽通道的气动雾化蒸汽通道；

所述的蒸汽套管的管壁上设有连通蒸汽通道的雾化蒸汽接头。

优选地，所述发泡蒸汽喷孔为圆柱形通道或渐缩渐扩通道，沿周向均匀分布在发泡蒸汽通道结构上。

优选地，所述喷淋器上设有雾化喷淋孔，用于将气液两相混合物均匀雾化喷淋至第二混合腔。

优选地，所述发泡网孔结构为孔板结构，孔板结构上开有若干发泡网孔，所述发泡网孔的形状包括圆形、三角形、椭圆形、长方形、梯形，所述发泡网孔上发泡网孔入口的面积大于其发泡网孔出口的面积。

优选地，所述发泡网孔结构为金属丝网或多孔材料，层数为一层或多层。

优选地，所述喷雾孔个数为4～12个，直径为1～10mm，所述喷雾孔2中心线与整个喷嘴中轴线之间的夹角为10°～80°。

本发明的有益效果在于：

本发明的发泡式气泡雾化喷嘴适用于宽范围粘度燃料雾化燃烧，高压蒸汽从蒸汽通道进入，一部分流经气动雾化蒸汽通道与喷油孔喷出的油柱进行剧烈撞击、剪切和雾化后，进入第一混合腔并形成气液两相流动，随后经过喷淋器将气液两相混合物均匀喷淋至第二混合腔，完成了二次雾化并形成稳定的泡状两相流；另一部分蒸汽经发泡蒸汽喷孔进入第二混合腔，与上述泡状两相流在第二混合腔内进行剪切和挤压，随后流经发泡网孔结构进行发泡，在发泡室内产生均匀稳定的泡状流，促使气泡形成的同时也会加速液滴的破碎，不仅细化了燃油液滴，提高了气液混合过程中气泡群密度，同时也解决了泡状两相流中气泡易聚结和气液两相空间分布不均的问题。本发明可以有效增强宽范围粘度燃料的雾化效果，雾化后的燃料粒径小、空间分布广且均匀性好，有利于提高燃烧稳定性和燃烧效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种适用于宽范围粘度燃料的发泡式气泡雾化喷嘴的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的发泡蒸汽通道结构的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的发泡网孔结构的俯视图；

图4为本发明实施例提供的发泡网孔结构的剖面示意图。

附图标记说明：

1-喷头，2-喷雾孔，3-发泡室，4-发泡网孔结构，5-第二混合腔，6-喷淋器，7-喷油孔，8-第一混合腔，9-发泡蒸汽通道结构，10-发泡蒸汽喷孔，11-气动雾化蒸汽通道，12-蒸汽套管，13-燃料油管，14-蒸汽通道，15-燃料油通道，16-宽范围粘度燃料接头，17-雾化蒸汽接头，18-混合套管，19-发泡网孔，191-发泡网孔入口，192-发泡网孔出口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图4所示，一种适用于宽范围粘度燃料的发泡式气泡雾化喷嘴，包括从前到后依次连接的喷头1、混合套管18以及蒸汽套管12；

所述混合套管18前端连接喷头1处设有发泡网孔结构4，所述喷头1上设有若干均布的喷雾孔2并且其内腔与发泡网孔结构4之间形成有发泡室3；

所述混合套管18后端连接蒸汽套管12处设有发泡蒸汽通道结构9，所述发泡蒸汽通道结构9靠近混合套管18的一侧设有喷淋器6；

所述蒸汽套管12的内腔设有与其同轴线布置的燃料油管13，所述燃料油管13的外壁与蒸汽套管12内壁之间形成蒸汽通道14；

所述燃料油管13后端伸出蒸汽套管12之外并连接宽范围粘度燃料接头16；所述燃料油管13前端穿过发泡蒸汽通道结构9后与喷淋器6内腔之间形成第一混合腔8；定义燃料油管13内部为燃料油通道15，所述燃料油管13前端开有若干连通燃料油通道15和第一混合腔8的喷油孔7；

所述混合套管18内壁与喷淋器6外壁之间形成有第二混合腔5，所述发泡蒸汽通道结构9上开有若干连通第二混合腔5和蒸汽通道14的发泡蒸汽喷孔10以及若干连通第一混合腔8和蒸汽通道14的气动雾化蒸汽通道；

所述的蒸汽套管12的管壁上设有连通蒸汽通道14的雾化蒸汽接头17。

所述发泡蒸汽喷孔10为圆柱形通道或渐缩渐扩通道，沿周向均匀分布在发泡蒸汽通道结构9上。

所述喷淋器6上设有雾化喷淋孔，用于将气液两相混合物均匀雾化喷淋至第二混合腔5。

所述发泡网孔结构4为孔板结构，孔板结构上开有若干发泡网孔19，所述发泡网孔19的形状包括圆形、三角形、椭圆形、长方形、梯形，所述发泡网孔19上发泡网孔入口191的面积大于其发泡网孔出口192的面积。

所述发泡网孔结构4为金属丝网或多孔材料，层数为一层或多层。

所述喷雾孔2个数为4～12个，直径为1～10mm，所述喷雾孔2中心线与整个喷嘴中轴线之间的夹角为10°～80°。

使用时，高压蒸汽从喷嘴末端的雾化蒸汽接头17进入蒸汽通道14，一部分进入气动雾化蒸汽通道11形成一次雾化气流，另一部分进入发泡蒸汽喷孔10形成发泡气流，发泡蒸汽喷孔10为圆柱形通道，沿周向均匀分布在发泡蒸汽通道结构9上，如图2所示；液体燃料从宽范围粘度燃料接头16进入中心燃料油通道15，然后从喷油孔7高速喷出，与一次雾化气流进行剧烈撞击和剪切，进入第一混合腔8内并形成泡状两相流，完成第一次雾化。随后上述泡状两相流流经喷淋器6，均匀喷淋至第二混合腔5内，同时发泡气流与上述喷淋后的泡状两相流在第二混合腔5内进行剪切和挤压，促进液滴的破碎和气泡的再次生成，完成第二次雾化后流经发泡网孔结构4进入发泡室3；发泡网孔结构4为图3和图4所示的孔板结构，网孔结构为渐缩型圆柱通道，即入口直径大于出口直径。在高速发泡气流的吹动下，喷淋后的泡状两相流在发泡网孔结构4上面进一步发泡，在发泡室3内产生均匀稳定的泡状流，完成第三次雾化，该发泡过程进一步加快了液滴的破碎，提高了气泡群密度，不仅细化了燃油液滴，同时也解决了泡状两相流中气泡易聚结和气液两相空间分布不均的问题。最后，均匀稳定的泡状两相流经喷雾孔2高速喷出，促使其急剧膨胀乃至破裂，进一步破碎成细微的液雾颗粒。

本发明采用喷淋器耦合发泡网孔结构对气液两相流进行多次雾化和发泡，有效增强了气泡雾化过程中气液两相泡状流的均匀和稳定性，解决了宽范围粘度燃料油雾化不充分以及不均匀问题。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种适用于宽范围粘度燃料的发泡式气泡雾化喷嘴，其特征在于：包括从前到后依次连接的喷头(1)、设有文丘里结构内腔的混合套管(18)以及蒸汽套管(12)；

所述混合套管(18)前端连接喷头(1)处设有发泡网孔结构(4)，所述喷头(1)上设有若干均布的喷雾孔(2)并且其内腔与发泡网孔结构(4)之间形成有发泡室(3)；

所述混合套管(18)后端连接蒸汽套管(12)处设有发泡蒸汽通道结构(9)，所述发泡蒸汽通道结构(9)靠近混合套管(18)的一侧设有喷淋器(6)；

所述蒸汽套管(12)的内腔设有与其同轴线布置的燃料油管(13)，所述燃料油管(13)的外壁与蒸汽套管(12)内壁之间形成蒸汽通道(14)；

所述燃料油管(13)后端伸出蒸汽套管(12)之外并连接宽范围粘度燃料接头(16)；所述燃料油管(13)前端穿过发泡蒸汽通道结构(9)后与喷淋器(6)内腔之间形成第一混合腔(8)；

所述燃料油管(13)前端开有若干连通第一混合腔(8)的喷油孔(7)；

所述混合套管(18)内壁与喷淋器(6)外壁之间形成有第二混合腔(5)，所述发泡蒸汽通道结构(9)上开有若干连通第二混合腔(5)和蒸汽通道(14)的发泡蒸汽喷孔(10)以及若干连通第一混合腔(8)和蒸汽通道(14)的气动雾化蒸汽通道(11)；

所述的蒸汽套管(12)的管壁上设有连通蒸汽通道(14)的雾化蒸汽接头(17)。

2.根据权利要求1所述的一种适用于宽范围粘度燃料的发泡式气泡雾化喷嘴，其特征在于，所述发泡蒸汽喷孔(10)为圆柱形通道或渐缩渐扩通道，沿周向均匀分布在发泡蒸汽通道结构(9)上。

3.根据权利要求1所述的一种适用于宽范围粘度燃料的发泡式气泡雾化喷嘴，其特征在于，所述喷淋器(6)上设有雾化喷淋孔，用于将气液两相混合物均匀雾化喷淋至第二混合腔(5)。

4.根据权利要求1所述的一种适用于宽范围粘度燃料的发泡式气泡雾化喷嘴，其特征在于，所述发泡网孔结构(4)为孔板结构，孔板结构上开有若干发泡网孔(19)，所述发泡网孔(19)的形状包括圆形、三角形、椭圆形、长方形、梯形，所述发泡网孔(19)上发泡网孔入口(191)的面积大于其发泡网孔出口(192)的面积。

5.根据权利要求1所述的一种适用于宽范围粘度燃料的发泡式气泡雾化喷嘴，其特征在于，所述发泡网孔结构(4)为金属丝网或多孔材料，层数为一层或多层。

6.根据权利要求1所述的一种适用于宽范围粘度燃料的发泡式气泡雾化喷嘴，其特征在于，所述喷雾孔(2)个数为4～12个，直径为1～10mm，所述喷雾孔(2)中心线与整个喷嘴中轴线之间的夹角为10°～80°。

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