专利名称：组合式低耗能多级超音速水煤浆雾化喷嘴的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种液态燃料燃烧设备，更具体地说，本实用新型涉及一种组合
式低耗能多级超音速水煤浆雾化喷嘴。
背景技术：
水煤浆是20世纪70年代石油危机中发展起来的一种新型煤基流体低污染代油燃 料。它既保持了煤炭原有的物理特性，又具有石油一样的流动性和稳定性，被称为液态煤炭 产品。水煤浆具有燃烧效率高、污染物排放低等特点，在储存、运输、燃烧排放方面具有明 显的环保优势，也成为我国许多城市推广清洁燃料的首选对象。在相同热值下相比，水煤 浆燃料价格仅为重油的1/2左右，以水煤浆代油具有显著的经济效益，因此是目前企业通 过技术改造解困的有效途径之一。燃用水煤浆与直接烧煤相比，具有燃烧效率高、负荷易调 控、节能和环境效益好等显著优点，所以也是洁净煤技术中的重要分支。水煤浆技术是我国 现行阶段适宜的代油、环保、节能技术，可广泛用于电站锅炉、工业锅炉和工业窑炉代油、代 气、代煤燃烧，亦可作为气化原料用于生产合成氨、合成甲醇等。发展水煤浆技术，用煤制 取清洁燃料，以煤代油，是我国能源长期稳定发展的战略和现实选择。水煤浆燃烧利用过程 中，水煤浆的过滤、雾化和燃烧是最为关键的技术环节。 在水煤浆处理的燃烧装置中，水煤浆喷嘴是一个关键设备，用于将水煤浆雾化使
之可以成为锅炉燃料。目前，较为成熟的水煤浆喷嘴有施流型、Y型、T型等。 本案申请的实用新型人在中国实用新型专利CN2079257中曾提出一种"撞击式多
级水煤浆雾化喷嘴"，该喷嘴与之前技术相比，在内部结构的设置方面提出了具有新的结构
设计的构思。 但是，无论是施流型、Y型、T型喷嘴，还是前述撞击式多级水煤浆雾化喷嘴，这些 喷嘴的设计思路均围绕着喷嘴内部构造进行调整，其理论基础是一致的，均是使用音速或 亚音速气流来雾化。由于水煤浆粘度较大，其雾化难度较常规液体燃料大很多，因而前述技 术在结构上的调整并未产生突跃性的变化。而仅仅靠增加外部气流速度，所需能耗大，雾化 效果却并不理想。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种新的组合式低耗能多级 超音速水煤浆雾化喷嘴。 将高粘度的水煤浆或其他高粘度燃料或高粘度物料予以雾化，需要一定的高速气 流产生的动量来冲击水煤浆或其他高粘度燃料或高粘度物料。根据动量公式，气体的动量 =气体的速度X气体的流量。在同样气体流量的条件下，气体速度越高，气体的动量越大。 或者，在保持相同动量的条件下，气体的速度越高，所需要的气体的流量就越少。由于超音 速气流的速度要大于音速和亚音速气流，所以采用超音速气流能有效降低气体流量，因而 降低雾化能耗。[0008] 根据流体力学的基本原理，要想获得超音速气流，除了外部压力条件外，内部气流 通道要满足先收縮(流通截面积越来越小)后扩张(流通截面积越来越大)的条件。 本实用新型提供了一种组合式低耗能多级超音速水煤浆雾化喷嘴，包括内置喷嘴 底座的喷嘴外壳，煤浆喷口安装于喷嘴底座上，煤浆喷口与冲击室相对；冲击室外接多孔混 合件，多孔混合件的端头与煤浆喷口紧密相接；冲击室底部与垂直喷口的通孔连通；垂直 喷口、环形尾喷与喷嘴外壳构成混合室，环形尾喷内侧中心设碰撞多混雾化器；多孔混合件 的端头与环形尾喷上分别环设縮放喷口 ，所述縮放喷口是一通孔，通孔的内壁沿轴向由两 端向中部逐渐收縮。 作为一种改进，所述縮放喷口的内部最小直径为3 10mm，轴向长度为5 35mm。 作为一种改进，所述縮放喷口的内壁与其轴线之间的夹角为5 40度。 作为一种改进，所述多孔混合件的端头上的縮放喷口的轴向与煤浆喷口中心线之 间的夹角为30 80度。 作为一种改进，所述环形尾喷上的縮放喷口的轴向与煤浆喷口中心线之间的夹角 为10 70度。 作为一种改进，所述多孔混合件外侧设过渡喷口 ，过渡喷口由垂直方向连通至垂 直喷口的通孔。 与现有技术相比，本实用新型的有益效果是 本实用新型在设计时充分考虑了喷嘴的防堵、良好雾化、使用寿命长及较低气耗 率的要求。通过新颖的縮放喷口的运用，实现利用超音速气流来雾化水煤浆。超音速气流 在冲击水煤浆或其它高粘度燃料或其他物料时，会产生激波雾化，利用激波产生的巨大能 量来雾化水煤浆或其他高粘度燃料或物料，其雾化粒度细小，具有高动能和低能耗的特点。 同时，配合本实用新型的结构设计，该喷嘴具有交叉超音速射流多级冲击的效果。当然，本 实用新型也可运用于其他高粘度燃料的燃烧装置中。
图1为喷嘴的内部结构示意图； 图2为图1中A部带有縮放喷口的多孔混合件的左视图； 图3为縮放喷口的剖面放大示意图； 图4为縮放喷口外部形状示意图。
图中的附图标记为 喷嘴底座1、煤浆喷口 2、多孔混合件3、冲击室4、喷嘴外壳5、垂直喷口 6、混合室 7、碰撞多混雾化器8、环形尾喷9、縮放喷口 10、过渡喷口 11、縮放喷口 12。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细描述，但不作为对本实用新型的限定。
图1中的组合式多级超音速水煤浆喷嘴包括喷嘴外壳5，其一端内置喷嘴底座1， 喷嘴底座1的外侧一体化设置了气流通道。喷嘴底座1上安装有煤浆喷口 2，煤浆喷口 2与 冲击室4相对；冲击室4的筒状外壁接多孔混合件3，多孔混合件3的端头与煤浆喷口 2紧 密相接；冲击室4底部与垂直喷口 6的通孔连通；多孔混合件3外侧设过渡喷口 11，过渡喷口 11连通至垂直喷口6的通孔。环形尾喷9接于喷嘴外壳5上，垂直喷口 6、环形尾喷9与 喷嘴外壳5构成混合室7，环形尾喷9内侧中心设碰撞多混雾化器8 ;多孔混合件3的端头 与环形尾喷9上分别环设縮放喷口 12和縮放喷口 10。 縮放喷口 12和縮放喷口 10均为通孔，通孔内壁沿轴向由两端向中部逐渐收縮。这 是本实用新型的关键设计，正是由于这一结构特点，方才满足内部气流通道先收縮(流通 截面积越来越小)后扩张(流通截面积越来越大)的条件，得以实现超音速气流雾化效果。 縮放喷口 12和縮放喷口 10的内部最小直径为3 10mm，轴向长度为5 35mm， 其内壁与轴线之间的夹角为5 40度。 此外，为最大程度地增加交叉超音速射流多级冲击的效果，多孔混合件的端头上 的縮放喷口 12的轴向与煤浆喷口中心线之间的夹角为30 80度。环形尾喷上的縮放喷 口的轴向与煤浆喷口中心线之间的夹角则根据燃烧器工艺要求，设置为10 70度。 本实用新型的具体使用过程如下 被雾化煤浆由煤浆喷口 2以一定压力进入冲击室4( 一级冲击)，超音速雾化气流 以一定压力从縮放喷口 12以超音速进入冲击室。在縮放喷口的出口处与煤浆喷口 2喷出 的水煤浆相交撞击，完成第一次雾化。过渡喷口 11出来的气流作为二级雾化气垂直于雾化 后的浆气混合物流向方向进入混合物流，形成直角交叉第二次雾化。二次雾化后的浆气混 合物流通过垂直喷口 6进入混合室7进一步混合。同时在混合室出口的前方加了碰撞多混 雾化器8(冲击件)，使煤浆气流经正面多混碰撞再从环形尾喷9上的縮放喷口 10以超音速 喷出。 煤浆气流的碰撞多混雾化属于机械雾化，它在不增加雾化气的条件下，利用碰撞 多混雾化器对煤浆气流的作用，又增加了一级雾化，从而提高煤浆的雾化质量。环形尾喷9 的縮放喷口 10也是超音速喷口，二级混合室中的浆气混合物在充分混合后经縮放喷口 10 以超音速流射出，实现了超音速雾化。 最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本实用新型的具体实施例。显然，本实用 新型不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开 的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。
权利要求一种组合式低耗能多级超音速水煤浆雾化喷嘴，包括内置喷嘴底座的喷嘴外壳，煤浆喷口安装于喷嘴底座上，其特征在于，煤浆喷口与冲击室相对，冲击室外接多孔混合件，多孔混合件的端头与煤浆喷口紧密相接；冲击室底部与垂直喷口的通孔连通；垂直喷口、环形尾喷与喷嘴外壳构成混合室，环形尾喷内侧中心设碰撞多混雾化器；多孔混合件的端头与环形尾喷上分别环设缩放喷口，所述缩放喷口是一通孔，通孔的内壁沿轴向由两端向中部逐渐收缩。
2. 根据权利要求1所述的组合式低耗能多级超音速水煤浆雾化喷嘴，所述縮放喷口的内部最小直径为3 10mm，轴向长度为5 35mm。
3. 根据权利要求1或2所述的任意一种组合式低耗能多级超音速水煤浆雾化喷嘴，所述縮放喷口的内壁与其轴线之间的夹角为5 40度。
4. 根据权利要求1或2所述的任意一种组合式低耗能多级超音速水煤浆雾化喷嘴，所述多孔混合件的端头上的縮放喷口的轴向与煤浆喷口中心线之间的夹角为30 80度。
5. 根据权利要求1或2所述的任意一种组合式低耗能多级超音速水煤浆雾化喷嘴，所述环形尾喷上的縮放喷口的轴向与煤浆喷口中心线之间的夹角为10 70度。
6. 根据权利要求1或2所述的任意一种组合式低耗能多级超音速水煤浆雾化喷嘴，所述多孔混合件外侧设过渡喷口 ，过渡喷口由垂直方向连通至垂直喷口的通孔。
专利摘要本实用新型涉及液态燃料燃烧设备，旨在提供一种组合式低耗能多级超音速水煤浆雾化喷嘴。该喷嘴包括内置喷嘴底座的喷嘴外壳，煤浆喷口安装于喷嘴底座上，煤浆喷口与冲击室相对；冲击室外接多孔混合件，多孔混合件的端头与煤浆喷口紧密相接；冲击室底部与垂直喷口的通孔连通；垂直喷口、环形尾喷与喷嘴外壳构成混合室，环形尾喷内侧中心设碰撞多混雾化器；多孔混合件的端头与环形尾喷上分别环设缩放喷口，所述缩放喷口是一通孔，通孔的内壁沿轴向由两端向中部逐渐收缩。本实用新型通过新颖的缩放喷口的运用，实现利用超音速气流来雾化水煤浆，其雾化粒度细小，具有高动能和低能耗的特点，同时具有交叉超音速射流多级冲击的效果。
文档编号F23D11/38GK201487952SQ20092019664
公开日2010年5月26日 申请日期2009年9月15日 优先权日2009年9月15日
发明者刘建忠, 周俊虎, 周志军, 岑可法, 张彦威, 杨卫娟, 王智化, 程军, 黄镇宇 申请人:浙江百能科技有限公司