[發明專利]一種霧化高粘流體的氣體輔助霧化噴嘴

有效

• 申請號: 201210545645.4
• 申請日: 2012-12-15
• 公開（公告）號: CN103115359A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 呂文豪;張定海;楊國華;陳燦;陳鵬飛;謝佳;池保華;洪流
• 申請（專利權）人: 中國航天科技集團公司第六研究院第十一研究所;東方電氣集團東方鍋爐股份有限公司
• 主分類號: F23D11/38
• 分類號: F23D11/38;F23D11/40
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 張倩

技術領域

本發明涉及電站鍋爐、冶金、化工等行業燃燒設備用液體燃料的霧化噴嘴及其它非燃燒設備液體的霧化，特別涉及霧化重油、渣油及其它相關高粘流體的氣體輔助霧化噴嘴，可適應大流量及大調節比的要求，當用于燃燒設備后由于采用了偏離燃燒的方法可極大降低NOx的排放。

背景技術

近年來，隨著化工深加工的發展，能提供作為燃料油的質量不斷下降，粘度大大提高，現有的油噴嘴，無論是機械霧化還是氣體輔助霧化，霧化質量都大大惡化，導致著火燃燒不穩定，燃盡程度低，出力不足，嚴重結渣，排放嚴重超標等，需要對現有的霧化器進行改進以適應實際需要。

對于這些粘度較高的燃料油，普遍存在粘度較高、難于霧化，熱解后生成的焦殼減緩油滴的蒸發等特點，使其燃燒存在以下技術難點：（1）點火時間長，升溫慢，啟動時間過長；（2）燃燒不完全、冒黑煙，燃燒效率低，經濟性差：（3）NOx排放量高嚴重污染環境。上述問題解決的關鍵在于這些高粘流體的霧化過程，為使其完全燃燒，應使其快速蒸發，其霧化粒度50μm以下的粒徑最好在85%以上，20μm以下粒徑占5%左右時，著火穩定；同時為降低NOx的排放量，應采用先進的低氮燃燒技術。作為燃燒器中的關鍵部件，霧化噴嘴的性能決定著高粘流體的霧化質量、進一步影響到其燃燒完全程度，采用合理的噴口布局形成合理的霧場分布將對NOx的抑制產生顯著的效果。因而開發出能高效霧化高粘流體，并形成一定合理霧場的噴嘴能解決以上問題，具有廣泛的應用價值。

為保證高粘流體的霧化質量，現有的霧化噴嘴一般采用氣體輔助霧化的形式。對于氣體輔助霧化噴嘴，主要有外混、內混及中間混和型三種型式，中間混和型噴嘴具有結構簡單、出力大、霧化好、調節范圍大等優點被廣泛應用于高粘液體霧化。對于中間混合型噴嘴，氣液間的撞擊及混合過程是影響霧化粒度的關鍵因素；噴嘴整體的霧化角度則直接影響霧場形狀及霧場在爐膛內的充滿程度；當用于燃燒設備時噴嘴的霧場分布對于燃燒完全程度及組織低NOx燃采用合理的布置方式能形成合理的霧場、當用于燃燒設備后配合相應的調風器后能提高燃燒的完全程度的關鍵技術。為了形成合理的霧場分布，用于燃燒設備后為提高噴嘴燃燒的完全程度及使NOx的排放降至最低水平，需要合理選擇噴嘴單個單元的各結構因素及進行噴嘴各單元間的合理布局，最終提高噴嘴的性能及可靠性。對氣液的撞擊及混合起關鍵作用的結構因素主要有油孔直徑，氣、液及混合孔的截面比，油氣孔夾角，混合孔長度等；混合孔與混合單元的中心軸線的夾角決定著噴嘴整體的霧化角度、與霧場形狀有關；噴嘴各單元采用合理的布置方式能形成合理的霧場、當用于燃燒設備后配合相應的調風器后能提高燃燒的完全程度、形成合理的溫度場，組織低NOx燃燒。因此，噴嘴單個單元的霧化特性及各單元組織后整體霧化特性是噴槍設計的關鍵技術。為了形成合理的霧場分布，用于燃燒設備后為提高噴嘴燃燒的完全程度及使NOx的排放降至最低水平，需要合理選擇噴嘴單個單元的各結構因素及進行噴嘴各單元間的合理布局，最終提高噴嘴的性能及可靠性。

發明內容

本發明解決的技術問題是：設計并研制了一種能霧化高粘流體的氣體輔助霧化噴嘴，當用于燃燒設備后能高效霧化高粘可燃液體、極大提高燃燒器的穩定燃燒能力及可燃液體的燃盡程度，同時采用先進的低NOx燃燒技術，極大地控制了NOx的排放量。

本發明的技術解決方案為：

一種霧化高粘流體的氣體輔助霧化噴嘴，包括噴頭1、限流錐板2、氣液分配器3以及鎖緊螺母4，其特殊之處在于：

所述氣液分配器包括中心的霧化氣管道和包覆在霧化氣管道外圍的高粘液體管道；所述鎖緊螺母將噴頭密封壓緊在氣液分配器的出口端，所述噴頭將限流錐板壓緊在霧化氣管道的出口端，所述限流錐板上設置多個氣孔，

所述噴頭上設置有數量與氣孔一致的多個混合單元，所述混合單元包括液孔、預混腔、混合段和二次混合腔，所述噴頭和氣液分配器之間形成環形的高粘液體腔；所述預混腔的入口端與氣孔的出口端相對，所述液孔的入口端開口于高粘液體腔，其出口端開口于預混腔且朝向氣孔；所述預混腔出口端通過混合段與二次混合腔相通，所述氣孔、預混腔、混合段與二次混合腔的中心線重合，所述二次混合腔的出口設置在噴頭的外端面。

上述混合單元的二次混合腔的出口處設置有出口段，所述出口段的直徑大于二次混合腔的直徑，并與二次混合腔通過圓弧過度連接。