低压旋流型煤浆雾化喷嘴制造技术

一种低压旋流型煤浆雾化喷嘴。在锥形旋流体进口处设有流线型扩口、中心设中心油嘴或中心雾化嘴。中罩铣有端面切向槽或外锥面铣有多头螺旋槽，中罩壁上有切向孔，煤浆经旋流体形成低速旋转的浆膜，雾化介质从切向孔、切向槽、中心雾化嘴与浆膜垂直相交或斜交，形成旋转雾化炬与调风器配合，可用室温空气稳定燃烧水煤浆。这对原设计无空气预热器的燃油炉改烧煤浆带来方便，采用本煤浆雾化喷嘴，可使煤浆燃烧稳定，燃烧效率高。（*该技术在1995年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于煤浆燃烧技术世界石油供应紧张，储量日益枯竭，石油又是重要化工原料，为了节约燃油，各国正在研究以煤浆作为燃油设备的代油燃料。要煤浆能和燃油一样在火炬炉中燃烧，首先必须设计能雾化煤浆的喷嘴。由于煤浆特性有别于重油特性，因此煤浆喷嘴除了具有重油喷嘴的要求外，还有它的特殊要求，如煤浆的粘度比重油使用时的粘度高几十倍，不易雾化。煤浆中煤粉有一定的尺寸，易造成喷嘴堵塞。煤浆是两相流体，易使喷嘴磨损。煤浆比重油难着火，喷嘴的雾化炬形状、雾化角、流量密度分布必须和调风器的空气动力场规律相匹配。研究煤浆燃烧的最初阶段，有人试用机械雾化重油喷嘴来雾化煤浆，因通道过小或流向突变而易于造成喷嘴堵塞，因煤浆流速高而造成磨损极快。简单地增大通道尺寸，导致雾化质量迅速恶化。我们在1980年曾研究过用Y型和内混型喷嘴雾化油煤浆，虽然雾化质量比机械雾化为好，但内混部分到出口易磨损。而且它的雾化炬没有旋转能力，大量的直流雾化汽使调风器造成的中心回流区容易减弱或消失，造成脱火或火焰中心后移。同时用低压旋流型喷嘴燃烧油煤浆，发现燃烧情况比用内混型稳定得多，火焰中心也向燃烧器靠近，火焰明亮。第6届国际煤浆会议论文集710页提到了单孔型的内混喷嘴，把中心回流区冲掉，煤浆不能着火，必须用天燃气助燃。内混型易于堵塞，在预混室煤浆易结团、干燥。本专利技术针对上述特殊要求，总结燃烧油煤浆的低压旋流型喷嘴，在水煤浆试验中进行了不断改进设计，研制成低压旋流煤浆喷嘴，不仅在使用预热空气(200～300℃)时，水煤浆能燃烧稳定，而且用室温空气，也能稳定可靠地燃烧。经检索未发现与本结构相同的煤浆喷嘴。图1、图2、图3分别是低压旋流煤浆雾化喷嘴Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型的结构图。图中〔1〕是喷嘴座，〔2〕是外罩，〔3〕是中罩，〔4〕是锥形旋流体，〔5〕是旋流室，〔6〕是雾化室，〔7〕是中心油嘴，〔8〕是多头螺旋槽或斜孔盘，〔9〕是外扩锥，〔10〕是内扩锥。本专利技术的要点在于它具有喷嘴座〔1〕、外罩〔2〕、中罩〔3〕、锥形旋流体〔4〕、中心油嘴〔7〕或中心旋流雾化嘴，锥形旋流体上的多头螺旋槽进口处可以有流线型扩口，锥形旋流体中心延伸端可设有中心旋流雾化嘴或中心油嘴，在锥形旋流体螺旋槽出口处，由中罩与中心旋流雾化嘴外壁可形成旋流室，或者由中罩与中心油嘴外壁可形成旋流室和雾化室。中心旋流雾化嘴可具有多头螺旋槽〔8〕、内扩锥〔9〕、外扩锥〔10〕。中心旋流雾化嘴和中心油嘴的旋转方向和锥形旋流体〔4〕上的多头螺旋槽的旋转方向可以相同。锥形旋流体的多头螺旋槽的当量直径可大于最大煤粉颗粒的8～10倍，螺旋升角可为20度。煤浆从锥形旋流体多头螺旋槽进口流入，由于进口有流线型扩口，螺旋槽的当量直径大于煤粉最大颗粒直径的8～10倍，因此可避免喷嘴阻塞。煤浆经锥形旋流体多头螺旋槽流入旋流室形成低速旋转的煤浆薄膜，为均匀雾化创造了条件。低速流动和低速旋转的煤浆，减轻了煤浆通道的磨损，也降低了煤浆在喷嘴中的压力损失。中罩〔2〕的端面可铣有与中罩内孔相切的槽，切向槽在中罩内孔处可连成一片。或者在中罩的外锥面可设有多头螺旋槽，螺旋槽出口处可以有无槽的均流段。中罩端面切向槽和中罩外锥面多头螺旋槽的旋转方向和锥形旋流体上的多头螺旋槽的旋转方向可以相同。在雾化室周围的中罩壁上设有多个垂直于轴线並内切雾化室的切向孔，切向孔旋转的方向与锥形旋流体上的多头螺旋槽的旋转方向相同。Ⅰ型低压旋流煤浆喷嘴的雾化介质分两路与煤浆相交，一路由中罩壁上的切向孔进入雾化室，与煤浆垂直相交，使煤浆得到初步雾化，另一路经中罩外锥面的多头螺旋槽、均流段得到均匀分布的旋转雾化介质与得到初步雾化的煤浆斜交相遇，使煤浆进一步雾化。Ⅱ型低压旋流煤浆喷嘴与Ⅰ型的区别仅是把中罩端面切向槽代替了中罩外锥面上的多头螺旋槽，便于硬度耐磨材料的加工制造。Ⅲ型低压旋流煤浆喷嘴区别于Ⅰ、Ⅱ型的是取消了中罩上的切向孔。一路雾化介质由中心旋流雾化嘴喷出，形成一锥形气膜衬托着煤浆，而中罩端面切向槽喷出的旋转射流像垂直切割的利刀把煤浆膜切割成细粒，並在旋流气的离心力作用下撒成锥形雾炬。由于Ⅲ型中罩上没有切向雾化孔，煤浆在喷嘴出口才遇到高速雾化介质，高速煤浆只有少量与外罩相擦，因此磨损大为减轻，只要在外罩出口处镶嵌耐磨材料即可。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型的共同特点是1.能雾化高粘度的煤浆，煤浆在喷嘴内的流速低、压降小。2.煤浆的旋流方向与雾化介质的旋流方向必须一致，避免旋转动量相互抵消，雾化质量恶化，多次实践证明，如果煤浆一、二次雾化介质中三者任一旋流方向不一致，旋转动量相互抵消，雾化质量大为恶化。3.煤浆通道大而流线化，避免突然转向，因此不易堵塞。4.雾炬具有旋流，它的雾炬形状，雾化角，流量密度分布(双峰马鞍形)与旋流调风器的空气动力场规律很容易匹配，容易得到稳定的中心回流区，因此能获得稳定可靠的煤浆火炬。5.本喷嘴是以气力雾化为主，机械雾化为辅的喷嘴，不像机械雾化喷嘴在低负荷时雾化质量恶化，所以本喷嘴的调节范围大。6.Ⅰ、Ⅱ型煤浆喷嘴设置了中心油嘴，启动时在油与煤浆两种燃料之间的切换瞬间，中心油嘴起到过渡作用，也可在刚点燃煤浆时作暂时的稳焰助燃。Ⅲ型的中心旋流雾化嘴也可在启动时作为油嘴使用，这对小型工业炉、窑炉中只用一个喷嘴的场合尤为方便。实施实例在热功率4.2×106〔KJ／时〕的卧式试验炉上与可调切向叶片调风器配合进行燃烧试验，在不用任何燃气和燃油助燃的条件下。用室温的燃烧空气，煤浆也能稳定着火燃烧，无脱火现象，抚顺煤浆燃烧效率97.41％，炉膛热负荷高达1160×103〔KJ／米3·时〕，与一般的油炉热负荷相当。喷嘴运行煤浆压力1.5～2kg／cm2，雾化空气压力4kg／cm2。实践证明，该喷嘴能雾化高浓度高粘度的煤浆，也适用雾化高粘度的沥青油，容量150～4000kg／时，负荷调节范围广，煤浆通道断面大，流通方向流线化，流速低，流阻小，不易堵塞。可用压缩空气雾化，也可用蒸汽雾化，雾化质量良好，与调风器配合可获得稳定的煤浆火焰，甚至用冷空气也能稳定燃烧，燃烧效率达98％，炉膛热负荷可达1160×103KJ／米3·时。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤浆喷嘴。它具有喷嘴座〔１〕、外罩〔２〕、中罩〔３〕、锥形旋流体〔４〕、中心油嘴〔７〕或中心旋流雾化嘴。其特征在于所说的锥形旋流体的多头螺旋槽进口处有流线型扩口，锥形旋流体中心延伸端设有中心旋流雾化嘴或中心油嘴，在锥形旋流体螺旋槽出口处，由中罩与中心旋流雾化嘴外壁形成旋流室，或者由中罩与中心油嘴外壁形成旋流室和雾化室。中心旋流雾化嘴具有多头螺旋槽〔８〕、内扩锥〔９〕、外扩锥〔１０〕。

【技术特征摘要】
1.一种煤浆喷嘴，它具有喷嘴座[1]、外罩[2]、中罩[3]、锥形旋流体[4]、中心油嘴[7]或中心旋流雾化嘴，其特征在于所说的锥形旋流体的多头螺旋槽进口处有流线型扩口，锥形旋流体中心延伸端设有中心旋流雾化嘴或中心油嘴，在锥形旋流体螺旋槽出口处，由中罩与中心旋流雾化嘴外壁形成旋流室，或者由中罩与中心油嘴外壁形成旋流室和雾化室。中心旋流雾化嘴具有多头螺旋槽[8]、内扩锥[9]、外扩锥[10]。2.根据权利要求1所说的煤浆喷嘴，其特征在于中心旋流雾化嘴和中心油嘴的旋转方向和锥形旋流体〔4〕的多头螺旋槽旋转方向相同。3.根据权利要求1所说的煤浆喷嘴，其特征在于锥形旋流体的多头螺旋槽的当量直...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢名湖，吕德寿，曹欣玉，岑可法，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：实用新型
国别省市：33[中国|浙江]