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1、气力式喷嘴加压雾化性能研究科技信息工程技术号力式gK~gillllU压雾化性链研究华能沾化热电有限公司高春景韩国跃[摘要]对三通道气力式喷嘴进行了雾化室加压环境下的雾化试验研究,分析了雾化室环境压力与其它喷嘴运行参数对喷嘴雾化性能的影响.研究发现,雾化室环境压力的提高有利于气液两相的相互作用,可以有效降低雾化粒度--?-~j直径,且当气耗率不变时,雾化粒径SMD与雾化室环境压力呈负指数的幂函数关系,即SMDocP.n值在一1.(卜一13之间.[关键词]三通道喷嘴气力式雾化环境压力气耗率1.引言液体燃料的雾化在锅炉燃烧,烟气脱硫及煤气化等领域应用广泛,其中喷嘴是雾
2、化技术的关键.喷嘴的功能有两个:一是雾化,二是与炉体匹配形成适宜的流场.喷嘴结构形式按雾化能量来源可分为三大类:机械式雾化喷嘴,气力式雾化喷嘴,其它类型喷嘴如静电雾化喷嘴等,其中气力式喷嘴是以高速气流的气力作用而使燃料雾化,有着雾化效果好,液体适用种类广及结构简单等优点.通常评定液体燃料雾化质量有如下一些指标:雾化颗粒细度,雾化角,雾化均匀度,喷嘴射程和流量密度分布等.其中,雾化颗粒细度(表示喷雾炬液滴粗细程度)与雾化均匀度(表示燃料雾化后液滴颗粒尺寸的均匀程度)最为重要,是雾化技术的衡量依据.影响这些指标的因素主要有喷嘴结构,雾化液体的密度,表面张力,粘度,雾
3、化介质流速,气耗率等操作条件以及本文重点谈到的雾化室环境压力.到目前为止对水煤浆气化喷嘴的研究仍以实验测试为主,完全用理论分析的方法来模拟雾化过程是十分困难的.国内外的研究者已经通过实验观察得到了雾化粒度与环境压力呈指数分布关系:d.cP,但n的值又由喷嘴形式与试验条件的不同而有不同结论.在液体流量不变的条件下,工质为水时,指数n值为一0.99,工质为煤油时n值为一0.12.本文以空气,水为工质,在较高的环境压力下对常见的同轴三通道气流式喷嘴进行了环境压力变化对雾化效果影响作用的试验研究,并结合雾化机理进行分析.所得结果对喷嘴的开发设计与最佳工作范同的选择有重要
4、的指导作用和价值.2.实验用喷嘴图l实验用三通道喷嘴实验中所用喷嘴如图1所示.该喷嘴中心和外环通道通人气体,中环通人工质,中心通道气体不仅起到雾化煤浆的作用,还可以避免火焰的黑芯,以及控制火焰的射程,组织流场,防止纯氧火焰对喷嘴头部的烧蚀;中环管采用渐缩式结构,一方面提高了丁质流速,另一方面使工质与中心管气体形成撞击交角,加强一级冲击破碎的作用,形成了'初步的雾化液滴,外部气流在喷嘴外部形成环形气流,对内通道气流进行强烈冲击实现二次雾化,最后形成较细颗粒的雾化液滴,整个喷嘴头由七部分组成,均为螺纹连接,便于安装和拆卸.1101[251009590858Di757
5、0∽656口565口4E40环境压力/MPa图2不同气耗率下环境压力对sMD的影响3.实验系统与方法压缩空气经压缩空气系统到达喷枪,喷枪在雾化室上方.雾化室压力可控,并配有安全阀.雾化室设有激光粒度仪测量孑L和一对成120度角布置的观察孑L并装备光学性能良好的耐压石英玻璃以承受雾化室压力,石英玻璃镜片内侧布置有一股干燥气体形成空气帘,及时排走雾化室内部飞溅到镜片附近的雾化液滴,使镜片保持清洁.工质(水)通过工质系统,经电磁流量计进入喷枪内环通道,雾化后由雾化室收集再次进入工质罐进行循环流动.雾化颗粒的平均直径(SMD)用LS一2000分体式激光喷雾粒度分析仪来测
6、量,两个通道的气体流量分别通过金属管浮子流量计(已进行压力校正)测量,液体流量则通过电磁流量计测量.本实验控制雾化室压力O.7—1.0MPa,工质流量360—720L/h.对实验结:果进行分析时,固定其它操作条件,单独观察某操作条件的变化对雾化性能的影响.此外,实验进行时雾化室内的液滴存在撞击反射可能会对实验的精确性产生影响.4.实验结果及分析4.1不同气耗率下环境压力对SMD的影响图2是保持满负荷工作状态(600L/h),中心通道占总气量(以下统称气量比)为12%,不同的气耗率下环境压力变化时测量的雾化粒度平均直径.实验结果表明,气耗率不变时,随着环境压力的增
7、加,雾化性能变好,但环境压力越高,雾化粒度减小的趋势却逐渐变缓,这种现象:高气耗率时尤其明显,这是因为随着环境压力升高,雾化室气体密度增加,液体射流进入喷雾空间后所遇到的气动阻力明显增加,射流表面不稳定波容易产生,有利于雾化.中环液膜两侧受高速气流影响,气体密度的增加促使气液交界面处摩擦阻力增加,对中环工质的剪切扰动作用显着增强,从而产生了更好的雾化效果.当气液两相之间相互作用越来越强烈,雾化过程在极短时间内完成,环境压力的影响就相对不明显了.另外,虽然气体密度随环境压力的增加而增加,但是其增长率却是在降低的,所以随着环境压力增加,环境压力对雾化性能的影响越来越
8、弱.对各气耗率下的曲线进
