CN2152147Y

CN2152147Y - 介质雾化柴油烧嘴

Info

Publication number: CN2152147Y
Application number: CN 92245130
Authority: CN
Inventors: 陈绥蕃; 张春和
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 1992-12-30
Filing date: 1992-12-30
Publication date: 1994-01-05
Anticipated expiration: 2002-12-30

Abstract

介质雾化柴油烧嘴是属于工业炉窑领域中的燃烧设备。本烧嘴采用低压空气或高压介质对柴油进行雾化，并用离心喷嘴加强柴油的旋转，用旋流器获得气体的回流，使柴油获得良好的雾化，提高烧嘴火焰的稳定性。此外还设计了适当的柴油油雾喷射角，使其与气流流动相匹配，获得良好的燃油浓度场，从而大大改善烧嘴性能，燃烧效率可达98％以上，调节比可达1∶10，点火初期和炉温较低时均不冒黑烟，完全能满足工业炉窑的要求。

Description

介质雾化柴油烧嘴是属于工业炉窑领域中的燃烧设备。

目前国内用于工业炉窑上的柴油烧嘴，（如苏联卡拉宾烧嘴）由于没有很好考虑柴油的雾化，助燃空气气流的组织，以及空气与柴油油雾炬的混合与燃烧，因此在点火的初期，以及炉温较低时，柴油燃烧不完全，燃烧效率低，冒黑烟情况严重，污染了环境，且烧嘴的火焰稳定性差，调节比小，不能满足工业炉窑，特别是中、低温炉的要求。

本实用新型发明的目的是要克服现有工业炉窑柴油烧嘴的缺点，要使柴油烧嘴的燃烧效率达98％以上，调节比达1：10，冷炉点火时不冒烟，使烧嘴不仅适用于高温炉，而且要适用于中、低温炉。

本介质雾化柴油烧嘴，用低压空气（压力＜10⁴Pa）或高压介质（压力≥10⁴Pa的压缩空气或蒸汽）对柴油进行雾化，并用离心喷嘴加强柴油的旋转，使柴油得到良好的雾化；同时合理地组织烧嘴中的气流流动，用涡流器获得气体的回流，提高烧嘴火焰的稳定性；另外设计了适当的柴油油雾喷射角，使其与气流流动相匹配，获得良好的燃油浓度场，从而大大地改善了烧嘴性能。

图1是烧嘴基本结构示意图

图2是油枪头部喷嘴结构图

图3是涡流器结构图

图4是油喷口结构图

图5是气喷口结构图

图6是燃烧筒结构图

图7是旋流器沿圆周方向剖面展开图

图中1是油枪、2是外壳，3是燃烧筒，4、5是接口、6是油喷嘴、7是空气管，8是涡流器，9是油喷口，10是气喷口，11是小圆锥台，12是大圆锥台，13是旋流器，14是锥体，15是筒身，16是套筒，17是内外圈，18是叶片，19是油口，20是出口。

本介质雾化柴油烧嘴的具体实施是：由油枪1，外壳2和燃烧筒3组成的柴油烧嘴，在油枪1尾部有二个接口4和5，接口4进柴油，接口5进低压空气或高压雾化介质（高压空气或蒸汽）。在油枪头部有喷嘴6，喷嘴6是决定柴油雾化质量好坏及油雾炬角度的主要关键，喷嘴6是为内外两级离心喷嘴，两级喷嘴共用一个出口20，涡流器8与油喷口9组成内喷嘴，油喷口9和气喷口10组成外喷嘴。内喷嘴流柴油，外喷嘴流雾化介质。

涡流器8有一个圆锥台的顶部，圆锥台的锥角为α₁＝20～180°，锥面上铣出n₁＝1～10条切向槽，槽的宽度为B₁＝0.2～3mm，槽的深度为H₁＝0.2～3mm。

油喷口9的外表面顶部有两个大小不同的圆锥台，小圆锥台11的锥角为β₁＝30～180°，大圆锥台12的锥角β₂＝β₁＋（0～10°）。油喷口9内表面的顶端有一直径为d₁＝0.5～10mm的油口19，它的下部有一锥角为α₂＝α₁＋（0～10°）的圆锥，大圆锥台12外表面上铣有n₂＝1～10条切向槽。槽的宽度B₂＝0.5～4mm，深度为H₂＝0.5～4mm。

气喷口10的顶端有一直径为d₂＝2～40mm的出口20，它的下部有一锥角为γ₂＝β₂＋（0～10°）的圆锥。

燃烧筒3是由旋流器13，锥体14，筒身15和套筒16组成，旋流器13由内外圈17及叶片18组成，叶片18固定在内外圈17上，其顶端与轴线的安装角为θ_d1θ_d＝20～80°，叶片18型线符合两种规律，即tgθ＝ (r)/(r_d) tgθ_d和tgθ＝tgθ_di叶片数为6～24片。

式中γ_d为叶片顶端半径；γ为叶片的某一计算半径；θ为叶片某计算半径的安装角。

锥体14上有许多直径为d₃＝0.5～6mm的发散冷却小孔，锥体的锥顶角为2δ。tgδ≤2sinθ_di筒身15上有许多d₃＝0.5～6mm的发散冷却小孔，以及不等直径的d₄孔，d₄＝5～50mm，作为补燃空气进气孔。

套筒16壁上有许多d₅＝0～5mm的发散冷却小孔，和直径为d₄＝5～50mm的补燃孔，套筒16长为L₁＝50～150mm，套筒16数量为n₃＝0～5个，套筒16与筒身15，套筒16与套筒16相互重叠，重叠长度L₂＝0～50mm，重叠部分间隙高度H₃＝1－15mm。套筒16与外壳2之间的间隙高度也为H₃＝1～15mm，套筒16超出外壳2出口法兰平面长度L₂＝0～50mm。

该烧嘴是一种以柴油作为燃料，以低压空气或高压介质作为雾化介质的烧嘴，助燃空气从空气管7进入外壳2内，然后分成三部分，一部分空气经燃烧筒3上的旋流器13进入燃烧筒3内，在那里形成一个稳定火焰的回流区，并与从油枪1头部喷嘴6喷出口的柴油油雾炬充分混合、燃烧，形成高温烟气，该部份空气对稳定火焰及提高燃烧效率起极其重要的作用；第二部份空气通过燃烧筒3的筒身15和套筒16上的补燃孔进入燃烧筒3内，使柴油进一步燃烧；第三部分空气通过燃烧筒3的锥体14、筒身15和套筒16上分布均匀的小孔以及筒身15、套筒16、外壳2之间的环形间隙进入燃烧筒3内，最后使柴油完全烧尽，且在流经燃烧筒3时，使其受到发散与对流合冷却，有较长的寿命，在高温烟气的作用下，不致烧坏。

柴油从油枪1的尾部接口4进入油枪1，在流经涡流器8上的切向槽时，产生强烈的旋转，使柴油得到良好的雾化；雾化介质从接口5进入油枪1，在流经油喷口大圆锥台12上的切向槽时也产生强烈的旋转，高速旋转的介质气流对柴油流有强烈的剪切作用，并使柴油进一步达到理想的雾化，完全能满足燃烧的要求，以油雾炬喷入燃烧筒3内，设计时选择了合适的喷嘴结构，以获得理想的油雾炬喷射角度，使之与助燃空气的配合良好，形成一个较为理想的浓度场，在任何工作情况下都能满足火焰稳定燃烧，传播的条件，所以火焰稳定性好，燃烧效率高。

由于本烧嘴结构合理，对燃烧的组织好，故烧嘴的燃烧效率高，可达98％以上，点火初期及炉温较低时都不会冒烟，同时烧嘴的火焰稳定性好，调节比可达1：10，完全能满足工业炉窑的要求。

Claims

1、一种由油枪1，外壳2和燃烧筒3组成的介质雾化柴油烧嘴，其特征在于在油枪1，尾部有接口4和接口5，在油枪1头部有喷嘴6，燃烧筒3是由旋流口13，锥体14，筒身15和套筒16组成。

2、由权利要求1所述的柴油烧嘴，其特征在于喷嘴6为内外两级离心式喷嘴，两级喷嘴共用一个出口20，涡流器8与油喷口9组成内喷嘴，油喷口9与气喷口10组成外喷嘴。

3、由权利要求1所述的柴油烧嘴，其特征在于旋流器13由内外圈17，叶片18组成，叶片18固定在内外圈17上，其顶端与轴线的安装角为θ_d＝20～80°，叶片18型线符合两种规律tgθ＝ (r)/(rd) tgθ_ditgθ＝tgθ_di锥体14上有许多d₃＝0.5～6mm的发散冷却小孔，锥体14的锥角为2δ，tgδ≤2sinθ_di筒身15上有许多d₃＝0.5～6mm的发散冷却小孔，和d₄＝5～50mm不等直径补燃孔；套筒16壁上有许多d₅＝0～5mm发散冷却孔，d₄＝5～50mm补燃孔。

4、按权利要求1、2所述的柴油烧嘴，其特征在于涡流器8有一个锥角α₁＝20～180°的圆锥台的顶部，锥面上有n₁＝1～10条切向槽，槽宽B₁＝0.2～3mm，槽深H₁0.2～3mm。油喷口9的外表面顶部有两个大小不同的圆锥台，小圆锥台11的锥角β₁＝30～180°，大圆锥台12的锥角β₂＝β₁＋（0～10°），油喷口内表面顶端有一直径为d₁＝0.5～10mm的油口19，它的下部有一锥角为α₂＝α₁＋（0～10°）的圆锥。大圆锥台12的外表面有n₂＝1～10条切向槽，槽宽B₂＝0.5～4mm，槽深H₂＝0.5～4mm，气喷口10的顶端有一直径为d₂＝2～40mm的出口20，它的下部有一锥角为γ₂＝β₂＋（0～10°）的圆锥。

5、按权利要求1、3所述的柴油烧嘴，其特征在于套筒16长为L₁＝30～150mm，套筒16数量n₃＝0～5个，套筒16与筒身15，套筒16与套筒16相互重叠，重叠长度L₂＝0～50mm，重叠部分间隙高度H₃＝1～15mm，套筒16与外壳2之间间隙高度也为H₃＝1～15mm，套筒16超出外壳2出口法兰平面长度L₂＝0～50mm。