CN2437974Y - 液体燃料降压汽化燃烧装置 - Google Patents

Abstract

一种液体燃料降压汽化燃烧装置,包括燃料管路10,喷嘴组合体30,燃烧座40和组合本体80,所述燃料管路10还包括受热管段12,设置在距离燃烧座40前平面前方65mm以内、沿喷嘴喷射方向轴线延长线周围以喷孔出口中心为顶点、顶角为50°的圆锥体以外的区域。由于贴近燃烧座设置受热管段并与火焰高温区保持距离,燃料升温而不蒸发、汽化或热裂解;具有一定压力的液态燃料经喷口喷出瞬间迅速汽化,与空气急剧混合燃烧,因而火焰稳定,工作可靠,免堵塞,高效节油,燃料适应性强。

Description

液体燃料降压汽化燃烧装置

本实用新型涉及液体燃料燃烧装置，特别涉及以柴油、重油为燃料的工业锅炉及窑炉，如陶瓷窑炉等的燃烧装置。

工业过程中大量采用液体燃料燃烧。燃烧方式大体上可分为：液面燃烧、预蒸发型燃烧及液雾燃烧。液面燃烧因燃烧率低等原因，已比较少见；预蒸发型燃烧是将液体燃料加热，提高其温度，使其蒸发成为气相燃料后再进行燃烧，这种燃烧方式亦即俗称的液体燃料汽化燃烧方式，仍较受重视；液雾燃烧方式是利用雾化器，将液体燃料破碎为细微液滴，增大液体燃料的总表面积，加快其升温、蒸发汽化以及和燃烧氧化剂的混合与燃烧，是目前最普遍使用的燃烧方式。

现有的液体燃料汽化燃烧器大都设置有汽化管，亦称蒸发管，该管通常设置在较高温度的区域，正常燃烧情况下，流经汽化管的液体燃料在管内全部或大部受热蒸发化为气体，得到气相燃料。该气相燃料最后经过喷嘴的喷孔喷入燃烧室内，和空气混合、燃烧，例如美国专利4,008,041号及中国专利93243373.1号等。液体燃料汽化燃烧器的优点是油耗低，燃烧洁净，主要缺点是可靠性差，工作寿命较短，有时火焰不稳定，至今未见广泛应用；常见问题包括：

1、工业用液体燃料常含有灰分及杂质，有时还含有非馏出成分，使汽化管出现燃油汽化残留物积聚，堵塞汽化管。一旦积聚物剥离，也会堵塞喷嘴滤网。

2、汽化管需要保持较高温度水平才能保证液体燃料汽化，这种条件下，汽化管局部高温或偶然温度波动都较易引发管内燃料热裂解，析出固体含碳物，堵塞管道或喷嘴滤网。

3、汽化管前后燃料液、气两相共存，因气体可压缩性较大，易造成管道气阻，且使喷嘴前燃料压力波动大，易使燃烧环境恶化，造成红火、燃烧脉动甚至熄火。

4、如果汽化管至喷嘴间的管道保温措施不足或欠妥善，汽化后的燃料极易再凝结成液体，喷嘴配合变得不佳，亦致燃烧不良。

现有的液体燃料雾化燃烧器种类甚多，并不断有改进产品问世，如中国专利申请85100972号等，但总体看来，此类燃烧器的燃烧性能在很大程度上取决于喷雾性能。影响液体燃料雾化的因素众多而且相互关联，非常复杂，包括燃料特性、雾化机构、燃油压力、雾化剂种类及消耗量等，其中燃油压力的提高及增加雾化剂消耗量还受到功消耗限制。即使有关技术直至今时今日仍在不断进步，液体燃料雾化依然存在明显的粒度不均匀，即油滴有大有小及空间分布不均匀情况，亦即有些区域油滴密集，有些区域油滴稀疏。大的油滴需要较长时间才能蒸发以及烧完，密集区油滴燃烧可能缺氧、需要更多助燃空气，油滴稀疏区则氧气富余、不参予燃烧而浪费掉了。因此，液体燃料雾化燃烧往往速度较慢，燃烧不完全而火焰泛红甚至排黑烟，需要较多过量空气，油耗偏高以及尾气中污染物较多。

由此可见，现有技术中，汽化燃烧追求在喷嘴前生成气相化的气体燃料而在汽化管内蒸发汽化，易造成管内燃料热裂解、液气两相共存，堵塞滤网，或使燃烧环境恶化，造成红火、熄火。雾化燃烧的雾化特性尚存在粒度及空间分布不均匀，燃烧前不能充分汽化，燃烧不完全而尾气中污染物较多。

本实用新型的目的是为了避免现有技术的上述不足之处而提出一种液体燃料降压汽化燃烧装置，可以综合现有汽化及雾化两类燃烧器的优点，摈弃各自缺点，令喷口内的液体燃料保持一定压力、加温而不汽化；而在喷出喷口的瞬间，减压沸腾迅速汽化，达到火焰稳定，工作可靠，免堵塞，高效率，节油环保的效果。

事实上，液体在不同压力下沸点不同。压力高，沸点高；压力低，沸点低。所谓减压沸腾，意指原本处于较高压力和较高温度状态下的液体，如果该较高温度高于该液体在某较低压力下的沸点的话，突然将该液体的压力降至该较低压力时，则该液体会在瞬间全部沸腾、蒸发，化为气体，由此亦称减压沸腾为降压汽化，这个原理已在石油提炼各种工业油料工艺中广泛应用。日常生活中，液化石油气加压液化，减压汽化更为常见。

本实用新型的目的可以通过采用以下技术措施来达到：

设计制造一种液体燃料降压汽化燃烧装置，包括燃料管路，喷嘴组合体，燃烧座和组合本体；所述燃料管路还包括受热管段；该受热管段设置在距离燃烧座前平面前方65mm以内，沿喷嘴喷射方向轴线延长线周围、以喷孔出口中心为顶点、顶角为50°的园锥体以外的区域。

本实用新型附图的简要说明如下

图1是本实用新型液体燃料降压汽化燃烧装置的总体结构仰视剖视图；

图2是本实用新型燃烧装置前向视图；

图3是本实用新型燃烧座前部及喷嘴放大图。

以下结合附图所示之最佳实施例作进一步详述。

一种液体燃料降压汽化燃烧装置，包括燃料管路10，喷嘴组合体30，助燃风进气口60、70和组合本体80；尤其是所述燃料管路10还包括受热管段12；该受热管段12设置在距离燃烧座40前平面前方65mm以内，沿喷嘴喷射方向轴线延长线周围、以喷孔出口中心为顶点、顶角为50°的园锥体以外的区域。这种设置可以使受热管段12与高温的火焰区保持距离，管中油料适度加温而不蒸发、汽化或热裂解。

所述受热管段12是向上拱起的曲线形管段，所设位置距所述喷嘴轴线延长线不超过50mm。

根据不同的预热需要，所述受热管段12可以是半园形管段，也可以是一段弧度不大于1.5π的其他弧形管段。

所述燃料管路10还包括保温管段14，其周围包覆有足够的保温层。所述燃料管路10还包括导油管16，该导油管周围填充有保温材料82。所述燃烧装置前端，还设有一个外混筒90。

喷嘴30和喷嘴芯31安装在燃烧座40内部。

本实施例应用降压汽化原理的方法与过程是：在贴近燃烧座40前平面前方65mm以内的非火焰区，设置一特殊的受热管段12，合理设计其内外管径、长度、形状、材质，相对于燃烧火焰锋面的方位、距离、角度以及决定是否采用挡火措施或阻热措施等，将受热管段12设置在沿喷嘴喷射方向轴线延长线周围以喷孔出口中心为顶点、顶角为50°的园锥体以外的区域，使该受热管段12呈向上拱起的曲线形，并设置在垂直距离所述喷嘴轴线延长线50mm以内的区域。这种设置可以使受热管段12与高温的火焰区保持距离，管中油料仅被适度加温而不蒸发、汽化或热裂解。根据不同的预热需要，所述受热管段12可以是一段半园形管段，也可以是一段弧度不大于1.5π的弧形管段，以使受热管段12适度受热，将从进油口来的具一定压力的液体燃料的温度提升至稍高于大气压下的沸点，或称终馏点，但管内液体燃料仍未蒸发、汽化或热裂解。加热后的燃料，维持液体状态经保温管段14进入导油管16，经过滤网后在喷嘴芯锥面偏心槽上起旋，到达喷口，并以液状从喷口喷出。此时压力突降至大气压而瞬间全部或大部汽化。汽化后燃料体积急剧膨胀，强烈扰动周围的助燃风，这对加快燃料与空气的混合及燃烧，对充分有效地利用助燃空气均十分有利。燃料在旋风帽32的内腔与一次风进口60和一次旋风口61进入的空气部分混合；在外混筒90内，除与一次风继续混合及开始燃烧外，燃料再次与二次风进口70和二次旋风腔71进入的空气混合并燃烧，完成降压汽化燃烧的全过程。

本实用新型降压汽化燃烧装置相对于现有技术的优点和特点在于，采用贴近燃烧座前平面设置燃料受热管段并与火焰高温区保持距离的方法，可使燃料适度升温而不蒸发、汽化或热裂解；具有一定压力的液态燃料最后经喷口喷出瞬间由于减压沸腾而迅速汽化，与空气急剧混合燃烧，因而火焰稳定，工作可靠，免堵塞，高效节油，燃料适应性强，柴油、重油、甲醇、乙醇、植物油、化工废油等均适用。

Claims (7)

1、一种液体燃料降压汽化燃烧装置，包括燃料管路(10)、喷嘴组合体(30)、燃烧座(40)和组合本体(80)；其特征在于：

所述燃料管路(10)还包括受热管段(12)；该受热管段(12)设置在距离燃烧座(40)前平面前方65mm以内，沿喷嘴喷射方向轴线延长线周围、以喷孔出口中心为顶点、顶角为50°的园锥体以外的区域。

2、按照权利要求1所述的液体燃料降压汽化燃烧装置，其特征在于：

所述受热管段(12)设置在垂直距离所述喷嘴轴线延长线50mm以内的区域。

3、按照权利要求2所述的液体燃料降压汽化燃烧装置，其特征在于：

所述受热管段(12)是向上拱起的曲线形管段。

4、按照权利要求3所述的液体燃料降压汽化燃烧装置，其特征在于：

所述受热管段(12)是一段弧度不大于1.5π的弧形管段。

5、按照权利要求4所述的液体燃料降压汽化燃烧装置，其特征在于：

所述燃料管路(10)还包括保温管段(14)。

6、按照权利要求5所述的液体燃料降压汽化燃烧装置，其特征在于：

所述燃料管路(10)还包括导油管(16)，该导油管周围填充有保温材料(82)。

7、按照权利要求6所述的液体燃料降压汽化燃烧装置，其特征在于：

所述燃烧装置前端，还设有一个外混筒(90)。

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