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高压雾化喷嘴主要特点及应用方式
作者: 更新时间:2013年06月04日 浏览:

    高压雾化喷嘴雾化介质通常是0.2~1.0Mpa压力的压缩空气或蒸汽,利用高压气流的能量将高粘度液体雾化。高压气流能量大,用高压雾化比低压雾化消耗的雾化介质量少,约占燃用空气量的l0%左右。采用压缩空气雾化的喷嘴的燃烧装置的燃油雾化质量好,火焰温度高,火焰稍短,但是压缩空气成本比采用蒸汽的高,比采用低压气雾化的成本更高。例如用l0%的高压空气(0.3MPa)雾化的l00kg/h的重油,空气压缩机需要功率约为用30%的低压气(10000Pa)雾化同样油量的鼓风机功率的6倍。当然采用高压气的雾化质量高,燃烧速度快。

    采用蒸汽雾化约消耗锅炉蒸汽量的2%左右(若采用内混式或Y型喷嘴,则耗汽量仅0.3%~0.5%),并且送人燃烧器前,必须排掉水质较好的凝结水,也有一定消耗,但比压缩空气的低。因此能提供蒸汽的单位尽量使用蒸汽雾化方式。一也般也可先用压缩空气启动燃烧装置,待产生蒸汽后切换为蒸汽雾化。

    人们为了降低雾化气成本和提高雾化质量,研究开发了不同结构型式的高压空气(蒸汽)雾化喷嘴。  
(1)外混式高压气流雾化喷嘴
    下面给出的是几种外混式气流雾化喷嘴的方案示意图,液体和雾化剂在喷口外部混合、雾化,仅是一级雾化。但是,如果喷嘴结构参数合理,运行参数适当,高速气流剧烈冲击液体,仍可获得优于机械雾化的质量。为早期炉窑中使用的导管式高压气流雾化喷嘴,雾化刺与燃油以25°的夹角相撞击雾化。该种简单的斜交外混型油嘴,已在工业炉上有近百年的使用历史。它的喷油嘴可用手轮前后调节,以改变雾化剂流量。也可采用阀门调节油、气量,其调节比可达l:5。雾化剂喷出速度低于声速,当雾化剂压力低于0.3MPa以下(相应油压为0.2~0.25MPa)。该种喷嘴气耗高,采用蒸汽为0.4~0.6kg/kg,空气为0.5~0.8kg/kg,并且火焰细长,约为2.5-7m。同时由于气耗大而造成烟气中水蒸气含量提高,造成锅炉尾部低温腐蚀或堵灰。
    下图为国外引进的外混式喷嘴,采用多孔式油喷头,也是与燃油斜交撞击雾化方式。由于多而细的油孔,在燃用国产重油时易于堵塞。且当气油比下降时,雾滴尺寸急剧增大,因此使用效果不太满意。
    所示的方案的雾化剂经过旋流器,又称为涡流式高压烧嘴,它已形成HB型系列产品,雾化剂用量约为燃烧所需理论守气的2.8%.蒸汽耗量为0.22kg/kg,空气耗量为0.28kg/kg,火焰较短,且尺寸可调(改变雾化剂旋流度),比简单套管式的性能优越。
    也有的外混式燃嘴采用雾化剂经中心拉伐尔管,燃油经环道在喉道处喷人气流中.经扩张管喷出的油气混合物速度可超过声速,但是扩张管外混式喷嘴的雾化剂密度会减小,雾化效果不一定会改善,凶此多采用收敛喷口。
    高压气流雾化外混式喷嘴的喷油量不可能太大,过大则雾化剂耗量大。
    外混式气流雾化喷嘴的雾化剂从喷口喷出后,无论采用何种形式,与燃油升始瞬间接触时间短(在距喷口一定距离内),良好的雾化条件很快减弱,致使雾化、混合、燃烧过程长,火焰细长。
    基于以上原用而产生了内混式气流雾化喷嘴。
    (2)内混式高压气流雾化喷嘴
    我们给出几种内混武喷嘴方案,它们共同特点是有一个较大的内混室,油在混合室内与雾化剂混合后,从喷出孔喷出并膨胀、雾化。良好的预混合雾化,_仃利下减少气耗,提高燃烧速度,缩短火焰长度。内混式喷嘴的燃油喷口不受高温辐射,可防止燃油裂化而堵塞喷口。
1)混合室尺寸  试验对比了三种混合室直径(32、34、36mm),在直径变化范围内,对雾化质量影响不大。而不同混合室长度(L=20、25、30ram)对雾化质量有明显影响,长度短的SMD小。L过长的不利原因在于:一是第一级雾化燃油部分发生聚合,或在流动过程中凝结在内壁上;二是流动损失增加,使混合室内压力降低,不利于二次雾化。
2)气孔直径  气孔直径小,在低气液比时一级雾化效果好。而气液比增加时,大气孔的雾化效果好,这是由于压力损失小,二级雾化效果好。
3)油扎直径  在小气液比时,采用大油孔的流速低,当气流相对速度差大,一级雾化效果好;而在大气液比时,油孔大的供油压力低,混合室压力也低,二级雾化效果差。综台考虑,采用较大油孔直径,有利于改善在低气液比的雾化质量,且不易堵塞油孔。
4)二缎喷孔直径  在小气液比时,二级喷孔尺寸小,二级雾化效果好。而在大气液时,混合室压力高,一级雾化效果差,二级雾化效果好,综合效果不如采用较大二级喷于直径。
(3)Y型喷嘴
    我们示出了Y型喷嘴结构图,它是一种多单元内混式双重流体雾化器。也有人称它为中间混台式喷嘴,与单纯的一般内混或外混式的射流雾化喷嘴在结构上有些差别,已有不少试验研究报告,从中中以概括如下特点:
1)出力大(工业炉上术语,即燃油量大或功率大),燃油量可达10000kg/h,在大型工业炉、电厂锅炉上广泛采用。
2)在宽广调节比(1:20)范围内,雾化质量好,结构参数匹配合理时,SMD可达到50~80um。
3)气耗低,单位燃油耗气量为0.01-0.07 kg/kg。
4)可采用单孔试骑件进行调试,再由6-30组油气孔组合(根据国外燃气轮机经验,单个喷嘴燃油繁超过1000kg/h,则必须采用多喷嘴)。
5)雾化锥角不随工况变化。该种喷嘴的油大部分沾在混合孔壁上,形成油膜,受雾化介质(空气或蒸汽)的作用而加速从喷口喷出,形成环形油膜,然后破碎为雾滴。在混合孔中,油和气充分混合,高效地将雾化介质能量传递给燃油,因此气耗很低。
    高压气流雾化喷嘴突出优点使它不仪在燃烧设备(工业炉、锅炉及燃气轮机)上作为高粘度燃油的喷雾装置,而且在非燃烧没备,如喷雾干燥器、表面清理和喷涂等也广泛采用。

    在喷雾干燥器上使用的高压气流雾化喷嘴多采用外混式,可以防止高温下喷嘴堵塞,在医药和染料生产中常采用。对于高粘度溶液和膏糊状物,如铁红、钛白粉等,则采用内外混合的三流型喷嘴,即料液先与二次气流在喷嘴内混合,然后在喷嘴出口处与一次空气混合、雾化。一般喷漆的空气雾化喷枪的空气压力为0.3—0。6MPa,而涂料可靠空气吸引(吸上式),自重喷出(重力式)或增压(压送式压力为12~2l。6MPa,可电动或气动驱动增压系)供给。喷嘴孔径为0. 5~2.5mm。


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