[实用新型]一种雾化高粘流体的气体辅助雾化喷嘴

说明书

技术领域

本实用新型涉及电站锅炉、冶金、化工等行业燃烧设备用液体燃料的雾化喷嘴及其它非燃烧设备液体的雾化，特别涉及雾化重油、渣油及其它相关高粘流体的气体辅助雾化喷嘴，可适应大流量及大调节比的要求，当用于燃烧设备后由于采用了偏离燃烧的方法可极大降低NOx的排放。

背景技术

近年来，随着化工深加工的发展，能提供作为燃料油的质量不断下降，粘度大大提高，现有的油喷嘴，无论是机械雾化还是气体辅助雾化，雾化质量都大大恶化，导致着火燃烧不稳定，燃尽程度低，出力不足，严重结渣，排放严重超标等，需要对现有的雾化器进行改进以适应实际需要。

对于这些粘度较高的燃料油，普遍存在粘度较高、难于雾化，热解后生成的焦壳减缓油滴的蒸发等特点，使其燃烧存在以下技术难点：（1）点火时间长，升温慢，启动时间过长；（2）燃烧不完全、冒黑烟，燃烧效率低，经济性差：（3）NOx排放量高严重污染环境。上述问题解决的关键在于这些高粘流体的雾化过程，为使其完全燃烧，应使其快速蒸发，其雾化粒度50μm以下的粒径最好在85%以上，20μm以下粒径占5%左右时，着火稳定；同时为降低NOx的排放量，应采用先进的低氮燃烧技术。作为燃烧器中的关键部件，雾化喷嘴的性能决定着高粘流体的雾化质量、进一步影响到其燃烧完全程度，采用合理的喷口布局形成合理的雾场分布将对NOx的抑制产生显著的效果。因而开发出能高效雾化高粘流体，并形成一定合理雾场的喷嘴能解决以上问题，具有广泛的应用价值。

为保证高粘流体的雾化质量，现有的雾化喷嘴一般采用气体辅助雾化的形式。对于气体辅助雾化喷嘴，主要有外混、内混及中间混和型三种型式，中间混和型喷嘴具有结构简单、出力大、雾化好、调节范围大等优点被广泛应用于高粘液体雾化。对于中间混合型喷嘴，气液间的撞击及混合过程是影响雾化粒度的关键因素；喷嘴整体的雾化角度则直接影响雾场形状及雾场在炉膛内的充满程度；当用于燃烧设备时喷嘴的雾场分布对于燃烧完全程度及组织低NOx燃采用合理的布置方式能形成合理的雾场、当用于燃烧设备后配合相应的调风器后能提高燃烧的完全程度的关键技术。为了形成合理的雾场分布，用于燃烧设备后为提高喷嘴燃烧的完全程度及使NOx的排放降至最低水平，需要合理选择喷嘴单个单元的各结构因素及进行喷嘴各单元间的合理布局，最终提高喷嘴的性能及可靠性。对气液的撞击及混合起关键作用的结构因素主要有油孔直径，气、液及混合孔的截面比，油气孔夹角，混合孔长度等；混合孔与混合单元的中心轴线的夹角决定着喷嘴整体的雾化角度、与雾场形状有关；喷嘴各单元采用合理的布置方式能形成合理的雾场、当用于燃烧设备后配合相应的调风器后能提高燃烧的完全程度、形成合理的温度场，组织低NOx燃烧。因此，喷嘴单个单元的雾化特性及各单元组织后整体雾化特性是喷枪设计的关键技术。为了形成合理的雾场分布，用于燃烧设备后为提高喷嘴燃烧的完全程度及使NOx的排放降至最低水平，需要合理选择喷嘴单个单元的各结构因素及进行喷嘴各单元间的合理布局，最终提高喷嘴的性能及可靠性。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是：设计并研制了一种能雾化高粘流体的气体辅助雾化喷嘴，当用于燃烧设备后能高效雾化高粘可燃液体、极大提高燃烧器的稳定燃烧能力及可燃液体的燃尽程度，同时采用先进的低NOx燃烧技术，极大地控制了NOx的排放量。

本实用新型的技术解决方案为：

一种雾化高粘流体的气体辅助雾化喷嘴，包括喷头1、限流锥板2、气液分配器3以及锁紧螺母4，其特殊之处在于：

所述气液分配器包括中心的雾化气管道和包覆在雾化气管道外围的高粘液体管道；所述锁紧螺母将喷头密封压紧在气液分配器的出口端，所述喷头将限流锥板压紧在雾化气管道的出口端，所述限流锥板上设置多个气孔，

所述喷头上设置有数量与气孔一致的多个混合单元，所述混合单元包括液孔、预混腔、混合段和二次混合腔，所述喷头和气液分配器之间形成环形的高粘液体腔；所述预混腔的入口端与气孔的出口端相对，所述液孔的入口端开口于高粘液体腔，其出口端开口于预混腔且朝向气孔；所述预混腔出口端通过混合段与二次混合腔相通，所述气孔、预混腔、混合段与二次混合腔的中心线重合，所述二次混合腔的出口设置在喷头的外端面。

上述混合单元的二次混合腔的出口处设置有出口段，所述出口段的直径大于二次混合腔的直径，并与二次混合腔通过圆弧过度连接。

其单个雾化单元的特征在于：限流锥板2上的液孔长径比L2/d2=2~5,气孔长径比L1/d1=2~5,，预混腔长径比L5/d5=0.5~2,，液孔的轴线与二次混合腔的轴线夹角α2为15°～75°，二次混合腔长径比为L4/d4=0.6~2。