[發明專利]自吸式旋流氣動霧化噴嘴裝置

無效

• 申請號: 200810224882.4
• 申請日: 2008-10-24
• 公開（公告）號: CN101398186A
• 公開（公告）日: 2009-04-01
• 發明（設計）人: 鄭殿峰;張海洪
• 申請（專利權）人: 北京大學;上海昂步熱能設備有限公司
• 主分類號: F23R3/38
• 分類號: F23R3/38
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所
• 代理人: 毛燕生

技術領域

本發明涉及自吸式旋流氣動霧化噴嘴裝置，它屬于全自動燃燒機用的燃油噴嘴，通過噴嘴內的旋轉氣流產生負壓核區，用油管將油箱里的燃油吸入噴嘴內，經過旋轉氣流的氣動力，燃油開始霧化，并隨氣流送出噴嘴，從而產生一定空間分布的油霧場。本發明屬于工業燃燒系統領域。

背景技術

在工業燃油燃燒裝置中，都涉及將液體燃料霧化成細小油珠，并具有合理的空間油氣分布，使燃燒效率最高的同時，能夠降低有害氣體的排放，而其關鍵是燃油霧化噴嘴的霧化性能。噴嘴的基本原理是使燃油形成良好的薄膜或射流，通過增強液流與氣流的相對運動，使薄膜或射流產生不穩定、破碎而霧化形成液滴群，最后以某種規定的型態和方向噴向燃燒區進行燃燒。噴嘴將液體燃油破碎成細小油滴，目的是加大燃料的表面積，加快燃燒過程，提高燃燒性能。液霧的霧化質量不僅影響燃燒效率，還影響火焰穩定，以及冒煙、一氧化碳和未燃碳氫的水平、以及出口溫度分布等等。因此，噴嘴是影響燃油燃燒器燃燒性能的關鍵設備之一。

目前，工業用噴嘴最為常用的有：(1)壓力霧化離心噴嘴；(2)內混或外混氣動噴嘴；(3)氣泡霧化噴嘴；(4)組合式霧化噴嘴等。第(1)噴嘴是通過高壓旋轉燃油產生的離心力，使燃油失穩霧化。第(2)種噴嘴是利用空氣或蒸汽作為霧化介質，將其壓力能轉化為高速氣流的動能，使液體噴散成霧化炬。由于霧化介質壓力高，霧化介質噴出速度接近或超過聲速，通過高速氣流產生的氣動力使燃油霧化，并產生合理的空間分布。分為直流式、旋流式、內混式和外混式。第(3)種是通過氣泡破碎的動能來霧化燃油。第(4)種是高壓油噴嘴和雙旋流器的組合形式。以上這些噴嘴的燃油都需要油泵提供一定的燃油壓力，在燒重質油或廢油時，使用離心噴嘴霧化質量差，容易堵塞、積焦，油泵易磨損。

離心噴嘴結構如圖1、2、3所示。液體燃料在一定的壓差作用下沿切向孔或槽進入噴嘴旋流室，在其中產生高速旋轉獲得轉動量，這個旋轉動量可以保持到噴嘴出口。當燃油流出噴口時，壁面的約束突然消失，于是在離心力的作用下射流迅速擴展，從而霧化成許多細小油滴。其主要由分流片、旋流片和霧化片組成。液體燃料經過分配器被分割成幾股小液流，由背面的斜槽進入旋流片的小孔，再進入中間的旋流室，在旋流室中產生旋轉運動，最后由霧化片的中間小孔噴出，從而達到霧化燃油的目的。其優點是：離心噴嘴具有良好的霧化質量，合理的油霧空間分布，點火性能好，穩定燃燒范圍廣，結構簡單、緊湊；不需要霧化介質；噪音小。缺點：加工精度要求高，小流量噴嘴容易積碳堵塞；霧化細度受液壓影響大，要求高油壓下工作。

內混式氣動霧化噴嘴結構如圖4所示。中心為油管，燃油由中間小孔噴出，被外環多股高壓空氣初級霧化，進入混合室，再由噴頭將油氣混和物噴入燃燒區，達到燃油的充分霧化和具有一定的空間分布。其燃油的霧化質量要好于離心噴嘴，特別適合重渣油的燃燒，缺點是要消耗高壓空氣或蒸汽，不宜控制，調節比小，存在附加用能。

旋流式氣動霧化噴嘴結構如圖5所示。燃油從噴嘴中心的噴孔噴入旋流腔中，霧化介質分成兩路，一路由氣孔切向方向進入油腔，另一路在環縫處達到音速，高速噴出，進入一級旋流腔的油射流首先受旋轉氣流的剪切作用，進行第一次霧化，形成一個噴霧錐，當噴霧錐進入第二級旋流腔時再次受到旋轉氣流的剪切作用，進行第二次霧化。尺寸較大的油珠在離心力作用下處于噴霧錐的外層，受環縫高速氣流的作用進行第三次霧化，從而形成合理的油氣空間分布。

圖6是另一種典型結構旋流式氣動霧化噴嘴。空氣從中心氣管沿徑向噴孔噴出，與周圍油孔噴出的油射流在油氣混合室相互撞擊、摻混，形成第一次霧化。油氣混和物經過噴頭的旋流通道螺旋噴出，并與爐膛內空氣、摻混，形成第二次霧化。

液膜式空氣霧化噴嘴如圖7所示。該噴嘴是引入噴嘴當地(燃燒室入口)的氣流霧化燃油，利用火焰筒內外有較大的氣體壓力差，來形成噴嘴內較高的空氣流速。氣流分成兩路，內環氣流經過中心錐體和旋流室之間的收斂形通道加速以后，從唇口噴出去，外環空氣經唇邊與內環空氣摻混。油膜受到內外高速氣流沖擊霧化，油霧噴入燃燒室主燃區。該噴嘴主要是由氣流動能與燃油相互作用，促使燃油霧化，氣流動能越大，氣液比越大，氣液相互作用就愈激烈、愈充分，燃油霧化愈好，SMD愈小。

氣泡霧化噴嘴的結構如圖8、9所示。燃油由中心管的小孔供給，高壓空氣由主進氣孔和副進氣孔進入油氣混合室，最后油氣混和物由中間環形出口噴出，同時被外環高速旋轉的氣流摻混，大部分形成油包氣的混和物，在燃燒區氣泡爆裂將油滴再次霧化，形成具有良好霧化細度的空間油霧場。