專利名稱：組合式低耗能多級超音速水煤漿霧化噴嘴的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種液態(tài)燃料燃燒設備，更具體地說，本實用新型涉及一種組合
式低耗能多級超音速水煤漿霧化噴嘴。
背景技術：
水煤漿是20世紀70年代石油危機中發(fā)展起來的一種新型煤基流體低污染代油燃 料。它既保持了煤炭原有的物理特性，又具有石油一樣的流動性和穩(wěn)定性，被稱為液態(tài)煤炭 產(chǎn)品。水煤漿具有燃燒效率高、污染物排放低等特點，在儲存、運輸、燃燒排放方面具有明 顯的環(huán)保優(yōu)勢，也成為我國許多城市推廣清潔燃料的首選對象。在相同熱值下相比，水煤 漿燃料價格僅為重油的1/2左右，以水煤漿代油具有顯著的經(jīng)濟效益，因此是目前企業(yè)通 過技術改造解困的有效途徑之一。燃用水煤漿與直接燒煤相比，具有燃燒效率高、負荷易調 控、節(jié)能和環(huán)境效益好等顯著優(yōu)點，所以也是潔凈煤技術中的重要分支。水煤漿技術是我國 現(xiàn)行階段適宜的代油、環(huán)保、節(jié)能技術，可廣泛用于電站鍋爐、工業(yè)鍋爐和工業(yè)窯爐代油、代 氣、代煤燃燒，亦可作為氣化原料用于生產(chǎn)合成氨、合成甲醇等。發(fā)展水煤漿技術，用煤制 取清潔燃料，以煤代油，是我國能源長期穩(wěn)定發(fā)展的戰(zhàn)略和現(xiàn)實選擇。水煤漿燃燒利用過程 中，水煤漿的過濾、霧化和燃燒是最為關鍵的技術環(huán)節(jié)。 在水煤漿處理的燃燒裝置中，水煤漿噴嘴是一個關鍵設備，用于將水煤漿霧化使
之可以成為鍋爐燃料。目前，較為成熟的水煤漿噴嘴有施流型、Y型、T型等。 本案申請的實用新型人在中國實用新型專利CN2079257中曾提出一種"撞擊式多
級水煤漿霧化噴嘴"，該噴嘴與之前技術相比，在內部結構的設置方面提出了具有新的結構
設計的構思。 但是，無論是施流型、Y型、T型噴嘴，還是前述撞擊式多級水煤漿霧化噴嘴，這些 噴嘴的設計思路均圍繞著噴嘴內部構造進行調整，其理論基礎是一致的，均是使用音速或 亞音速氣流來霧化。由于水煤漿粘度較大，其霧化難度較常規(guī)液體燃料大很多，因而前述技 術在結構上的調整并未產(chǎn)生突躍性的變化。而僅僅靠增加外部氣流速度，所需能耗大，霧化 效果卻并不理想。

實用新型內容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種新的組合式低耗能多級 超音速水煤漿霧化噴嘴。 將高粘度的水煤漿或其他高粘度燃料或高粘度物料予以霧化，需要一定的高速氣 流產(chǎn)生的動量來沖擊水煤漿或其他高粘度燃料或高粘度物料。根據(jù)動量公式，氣體的動量 =氣體的速度X氣體的流量。在同樣氣體流量的條件下，氣體速度越高，氣體的動量越大。 或者，在保持相同動量的條件下，氣體的速度越高，所需要的氣體的流量就越少。由于超音 速氣流的速度要大于音速和亞音速氣流，所以采用超音速氣流能有效降低氣體流量，因而 降低霧化能耗。[0008] 根據(jù)流體力學的基本原理，要想獲得超音速氣流，除了外部壓力條件外，內部氣流 通道要滿足先收縮(流通截面積越來越小)后擴張(流通截面積越來越大)的條件。 本實用新型提供了一種組合式低耗能多級超音速水煤漿霧化噴嘴，包括內置噴嘴 底座的噴嘴外殼，煤漿噴口安裝于噴嘴底座上，煤漿噴口與沖擊室相對；沖擊室外接多孔混 合件，多孔混合件的端頭與煤漿噴口緊密相接；沖擊室底部與垂直噴口的通孔連通；垂直 噴口、環(huán)形尾噴與噴嘴外殼構成混合室，環(huán)形尾噴內側中心設碰撞多混霧化器；多孔混合件 的端頭與環(huán)形尾噴上分別環(huán)設縮放噴口 ，所述縮放噴口是一通孔，通孔的內壁沿軸向由兩 端向中部逐漸收縮。 作為一種改進，所述縮放噴口的內部最小直徑為3 10mm，軸向長度為5 35mm。 作為一種改進，所述縮放噴口的內壁與其軸線之間的夾角為5 40度。 作為一種改進，所述多孔混合件的端頭上的縮放噴口的軸向與煤漿噴口中心線之 間的夾角為30 80度。 作為一種改進，所述環(huán)形尾噴上的縮放噴口的軸向與煤漿噴口中心線之間的夾角 為10 70度。 作為一種改進，所述多孔混合件外側設過渡噴口 ，過渡噴口由垂直方向連通至垂 直噴口的通孔。 與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的有益效果是 本實用新型在設計時充分考慮了噴嘴的防堵、良好霧化、使用壽命長及較低氣耗 率的要求。通過新穎的縮放噴口的運用，實現(xiàn)利用超音速氣流來霧化水煤漿。超音速氣流 在沖擊水煤漿或其它高粘度燃料或其他物料時，會產(chǎn)生激波霧化，利用激波產(chǎn)生的巨大能 量來霧化水煤漿或其他高粘度燃料或物料，其霧化粒度細小，具有高動能和低能耗的特點。 同時，配合本實用新型的結構設計，該噴嘴具有交叉超音速射流多級沖擊的效果。當然，本 實用新型也可運用于其他高粘度燃料的燃燒裝置中。

圖1為噴嘴的內部結構示意圖； 圖2為圖1中A部帶有縮放噴口的多孔混合件的左視圖； 圖3為縮放噴口的剖面放大示意圖； 圖4為縮放噴口外部形狀示意圖。
圖中的附圖標記為 噴嘴底座1、煤漿噴口 2、多孔混合件3、沖擊室4、噴嘴外殼5、垂直噴口 6、混合室 7、碰撞多混霧化器8、環(huán)形尾噴9、縮放噴口 10、過渡噴口 11、縮放噴口 12。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步詳細描述，但不作為對本實用新型的限定。
圖1中的組合式多級超音速水煤漿噴嘴包括噴嘴外殼5，其一端內置噴嘴底座1， 噴嘴底座1的外側一體化設置了氣流通道。噴嘴底座1上安裝有煤漿噴口 2，煤漿噴口 2與 沖擊室4相對；沖擊室4的筒狀外壁接多孔混合件3，多孔混合件3的端頭與煤漿噴口 2緊 密相接；沖擊室4底部與垂直噴口 6的通孔連通；多孔混合件3外側設過渡噴口 11，過渡噴口 11連通至垂直噴口6的通孔。環(huán)形尾噴9接于噴嘴外殼5上，垂直噴口 6、環(huán)形尾噴9與 噴嘴外殼5構成混合室7，環(huán)形尾噴9內側中心設碰撞多混霧化器8 ;多孔混合件3的端頭 與環(huán)形尾噴9上分別環(huán)設縮放噴口 12和縮放噴口 10。 縮放噴口 12和縮放噴口 10均為通孔，通孔內壁沿軸向由兩端向中部逐漸收縮。這 是本實用新型的關鍵設計，正是由于這一結構特點，方才滿足內部氣流通道先收縮(流通 截面積越來越小)后擴張(流通截面積越來越大)的條件，得以實現(xiàn)超音速氣流霧化效果。 縮放噴口 12和縮放噴口 10的內部最小直徑為3 10mm，軸向長度為5 35mm， 其內壁與軸線之間的夾角為5 40度。 此外，為最大程度地增加交叉超音速射流多級沖擊的效果，多孔混合件的端頭上 的縮放噴口 12的軸向與煤漿噴口中心線之間的夾角為30 80度。環(huán)形尾噴上的縮放噴 口的軸向與煤漿噴口中心線之間的夾角則根據(jù)燃燒器工藝要求，設置為10 70度。 本實用新型的具體使用過程如下 被霧化煤漿由煤漿噴口 2以一定壓力進入沖擊室4( 一級沖擊)，超音速霧化氣流 以一定壓力從縮放噴口 12以超音速進入沖擊室。在縮放噴口的出口處與煤漿噴口 2噴出 的水煤漿相交撞擊，完成第一次霧化。過渡噴口 11出來的氣流作為二級霧化氣垂直于霧化 后的漿氣混合物流向方向進入混合物流，形成直角交叉第二次霧化。二次霧化后的漿氣混 合物流通過垂直噴口 6進入混合室7進一步混合。同時在混合室出口的前方加了碰撞多混 霧化器8(沖擊件)，使煤漿氣流經(jīng)正面多混碰撞再從環(huán)形尾噴9上的縮放噴口 10以超音速 噴出。 煤漿氣流的碰撞多混霧化屬于機械霧化，它在不增加霧化氣的條件下，利用碰撞 多混霧化器對煤漿氣流的作用，又增加了一級霧化，從而提高煤漿的霧化質量。環(huán)形尾噴9 的縮放噴口 10也是超音速噴口，二級混合室中的漿氣混合物在充分混合后經(jīng)縮放噴口 10 以超音速流射出，實現(xiàn)了超音速霧化。 最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本實用新型的具體實施例。顯然，本實用 新型不限于以上實施例，還可以有許多變形。本領域的普通技術人員能從本實用新型公開 的內容直接導出或聯(lián)想到的所有變形，均應認為是本實用新型的保護范圍。
權利要求一種組合式低耗能多級超音速水煤漿霧化噴嘴，包括內置噴嘴底座的噴嘴外殼，煤漿噴口安裝于噴嘴底座上，其特征在于，煤漿噴口與沖擊室相對，沖擊室外接多孔混合件，多孔混合件的端頭與煤漿噴口緊密相接；沖擊室底部與垂直噴口的通孔連通；垂直噴口、環(huán)形尾噴與噴嘴外殼構成混合室，環(huán)形尾噴內側中心設碰撞多混霧化器；多孔混合件的端頭與環(huán)形尾噴上分別環(huán)設縮放噴口，所述縮放噴口是一通孔，通孔的內壁沿軸向由兩端向中部逐漸收縮。
2. 根據(jù)權利要求1所述的組合式低耗能多級超音速水煤漿霧化噴嘴，所述縮放噴口的內部最小直徑為3 10mm，軸向長度為5 35mm。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的任意一種組合式低耗能多級超音速水煤漿霧化噴嘴，所述縮放噴口的內壁與其軸線之間的夾角為5 40度。
4. 根據(jù)權利要求1或2所述的任意一種組合式低耗能多級超音速水煤漿霧化噴嘴，所述多孔混合件的端頭上的縮放噴口的軸向與煤漿噴口中心線之間的夾角為30 80度。
5. 根據(jù)權利要求1或2所述的任意一種組合式低耗能多級超音速水煤漿霧化噴嘴，所述環(huán)形尾噴上的縮放噴口的軸向與煤漿噴口中心線之間的夾角為10 70度。
6. 根據(jù)權利要求1或2所述的任意一種組合式低耗能多級超音速水煤漿霧化噴嘴，所述多孔混合件外側設過渡噴口 ，過渡噴口由垂直方向連通至垂直噴口的通孔。
專利摘要本實用新型涉及液態(tài)燃料燃燒設備，旨在提供一種組合式低耗能多級超音速水煤漿霧化噴嘴。該噴嘴包括內置噴嘴底座的噴嘴外殼，煤漿噴口安裝于噴嘴底座上，煤漿噴口與沖擊室相對；沖擊室外接多孔混合件，多孔混合件的端頭與煤漿噴口緊密相接；沖擊室底部與垂直噴口的通孔連通；垂直噴口、環(huán)形尾噴與噴嘴外殼構成混合室，環(huán)形尾噴內側中心設碰撞多混霧化器；多孔混合件的端頭與環(huán)形尾噴上分別環(huán)設縮放噴口，所述縮放噴口是一通孔，通孔的內壁沿軸向由兩端向中部逐漸收縮。本實用新型通過新穎的縮放噴口的運用，實現(xiàn)利用超音速氣流來霧化水煤漿，其霧化粒度細小，具有高動能和低能耗的特點，同時具有交叉超音速射流多級沖擊的效果。
文檔編號F23D11/38GK201487952SQ20092019664
公開日2010年5月26日 申請日期2009年9月15日 優(yōu)先權日2009年9月15日
發(fā)明者劉建忠, 周俊虎, 周志軍, 岑可法, 張彥威, 楊衛(wèi)娟, 王智化, 程軍, 黃鎮(zhèn)宇 申請人:浙江百能科技有限公司