先进燃烧技术

哈德曼式喷嘴结构示意图
新型高效喷嘴设计 机械雾化 气泡雾化 气动雾化
新型高效喷嘴外形
实验装置和仪器
喷 嘴
缓 冲 水 罐 箱
空气 空 压 机
实验流程图
实验仪器
－APV
标准光路布局
前向60°接收
冷态实验结果
喷雾照片
80 70 60 50 40 30 20 10 0 -30
ALR=0.115 ALR=0.253 ALR=0.418 ALR=0.651 ALR=0.708
喷雾工质的种类
（1）气态工质 （2）液态工质 （3）固态工质 （4）两相工质 天然气、液化石油气、生物气等； 石油系液体燃料、新型液体燃料等； 煤粉、喷涂粉料、清除砂料、丸料等； 煤浆、料浆、涂料（油漆）等。
工业和民用热工设备目前应用以石油及其二次加工产物为
代表的液体燃料相当普遍。例如煤油、汽油、柴油、重油等 液体燃料已广泛用于锅炉、内燃机、燃气轮机和冶金炉中， 其消耗量相当可观，因而进行液体燃料燃烧的研究，对节约 能源，减少环境污染具有重要意义。
国内及国外的气泡雾化喷嘴示意图
气泡雾化喷嘴的雾化机理及优点：
压缩空气以某种适当的方式注入到液体中，并使两者在喷
嘴混合室内形成稳定的泡状两相流动；在离开喷嘴出口极短的
距离内，由于气泡内外压差的剧烈变化，促使它急剧膨胀直至 破裂，从而将包裹在其周围的液膜进一步破碎成为更加细微的 液雾颗粒。气泡雾化主要是克服液体的表面张力达到雾化的目 的，而气动雾化主要是靠克服液体的粘性力雾化。 优点：耗气量小、雾化质量高、雾化效果基本不受出口直 径影响，而且气泡雾化喷嘴相对于其它类型喷嘴最显著的优点 就是其雾化效果基本不受粘度的影响，因此比较适合雾化重、
液体燃料雾化技术在漫长的发展历程中，其主要经历了 三个技术上的创新：
பைடு நூலகம்
1、空气雾化技术
2、压力雾化与空气雾化相结合 3、气泡雾化技术
喷嘴按照其工作原理的不同大致可以分成下面几类：
(1) 压力雾化喷嘴；
(2) 机械雾化喷嘴；
(3) 介质雾化喷嘴；
(4) 超声波雾化喷嘴。
机械雾化喷嘴
1、直射式喷嘴
直射式喷嘴 1892年狄塞尔首先在柴油机上使用这种喷嘴。 这是最古老，最直接的一种喷嘴，燃油在压力差作用下 产生高速射流，使燃油雾化。对油压的要求较高 ；雾化细度 与喷嘴直径关系很大；流量调节范围较小。
-80
R(mm)
20
70
实验发现与原 喷嘴相比，新设计 喷嘴具有良好的雾 化性能和较宽的调 节比，更适合于各 种高粘度液体燃料。
某工况下-100mm处SMD分布图
200
SMD/ μ m
锅炉新型节能燃料及 先进燃烧技术
燃油锅炉效率低污染物排放高的原因
燃油雾化颗粒大，有时火焰中甚至出现雪花点；
液雾与助燃空气掺混不均匀；
雾化介质耗量太大，导致火焰温度降低，烟气排放量
大
火焰的长度、锥角和形状不符合炉膛及加工工艺的要 求 有时局部高温区过热，烧嘴易结焦、堵塞； 重渣油无法冷态点火； 烧用重、渣油的锅炉有时冒黑烟、严重污染环境。
燃油锅炉节能途径
污染控制
烟气
空气 200-300 ℃ 燃料
余热 回收
高效 喷嘴 燃烧传热强化技术
新型环保 节能燃料
乳化重油
乳化重油是指在不同标号的重油中，加入
10%-25%的水和微量乳化剂、微量的催化燃烧
剂，在适当温度条件下经过乳化合成，将水以 微小颗粒均匀分散于重油之中，形成油包水或 水包油稳定状态的新型燃料油。
必须采用先进的燃烧技术研制出适合燃用乳化油的烧 嘴，才能大幅度地提高劣质质油的燃烧效率降低污染
喷 嘴 技 术
喷嘴的应用范围几乎包含所有工业领域、交通运输、农业生产，以及人民日常 生活。除了人们熟知的燃用各种燃料（气体、液体和固体燃料）的燃烧设备和 装置外，在非燃烧工业上如喷涂、采油等领域内也有着广泛的应用。
乳化油微爆
完全燃烧
污染物排放量降低
困难
V2O3
V2O5
催 化
过剩空气 系数低
SO2 N2
火焰峰值温度低
SO3 NOx
技术关键
关键
乳化油燃烧
研发 高效 喷嘴
燃烧 技术 方案
燃油烧嘴技术落后
•遗憾
•现用进口以及国产燃油烧嘴技术——国际上通用的压力雾化 和气动雾化燃烧技术，大体上还是上世纪七十、八十年代的 技术，存在固有缺陷，不适于燃用劣质燃料油，需作较大技 术改进。
2、离心式喷油嘴
离心式喷油嘴 的工作原理
离心式喷油嘴 的基本结构
3、转杯式喷油嘴
1-空心轴；2-旋杯；3-一次风导流片；4-一次风机叶轮； 5-电动机；6-传动带轮；7-轴承；Ⅰ、Ⅱ- 一、二次风
转杯式机械雾化喷油嘴
4、转盘式雾化喷嘴
1-圆盘；2-喷管
1-盘盖；2-铆钉；3-盘盖
转盘式雾化器的常用结构
优点：可以在较低的供油压力下获得良好的雾化效果；
使用高粘度燃油时仍然可以获得较高的雾化质量；工作状况 可以在较大的范围内调节。 缺点：气动雾化喷嘴的雾化剂耗量很大，从而增加了能 耗。
2、气泡雾化喷嘴
几种气泡雾化喷嘴结构示意图
1-外套；2-内腔；3-环形通道；4-进气道；5中间段；6-环形出口；7-进油口；8-进油孔； 9-混合室；10-锥台；11-喷雾孔；12-主进气 孔；13-副进气孔；14-导流片；15-锥形环腔
离心式喷嘴的雾化效果要明显优于直射式喷嘴，但离心
式喷嘴同样需要很高的供油压力，流量的调节范围也比较小。 而且它们对粘度都特别敏感，因此直射式和离心式喷嘴都不 适合雾化高粘性燃油。
介质雾化喷嘴
1、气动雾化喷嘴
(1)内混型 气动雾化喷嘴
(2)外混型
气动雾化喷嘴的雾化机理及优点：
气动雾化喷嘴依靠一定压力的空气（压缩空气或蒸汽）， 形成高速气流，使气体与燃油之间形成很高的相对速度，以 达到雾化的目的。
渣油等粘度液体燃料。
特殊喷嘴
(a) 1-内管；2-外管；3-隔离器；4-超声波发生器；5-锁紧压盖；6油雾喷出口；(b) 1-汽(气)室；2-环环间隙；3-喷嘴头(谐振腔)；4喷油口
超声波雾化喷嘴示意图
1-壳体；2-气环；3-调节环；4-外环； 5-分流片；6-喷头；7-气芯；8-套管
燃油通过旋流 室和雾化片先进行 一级机械雾化，在 雾化室出口处外围 有一环形共振腔槽。 蒸汽或压缩空气流 过环形腔体时，高 速气流产生超声波 振动，对油雾作二 级雾化。