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CN112082157A - 带高压蒸汽的水煤浆喷嘴 - Google Patents

带高压蒸汽的水煤浆喷嘴 Download PDF

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CN112082157A CN202010919489.8A CN202010919489A CN112082157A CN 112082157 A CN112082157 A CN 112082157A CN 202010919489 A CN202010919489 A CN 202010919489A CN 112082157 A CN112082157 A CN 112082157A
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swirl
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于娟
朱志祥
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Shanghai Jiao Tong University
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    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/10—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour
    • F23D11/22—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour the gaseous medium being vaporised fuel, e.g. for a soldering lamp, or other gaseous fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

一种带高压蒸汽的水煤浆喷嘴，包括：过渡喷口、主喷嘴和旋流芯，过渡喷口与主喷嘴入口端连通，旋流芯设置于主喷嘴内。所述的过渡喷口上均匀设有若干个次喷口；所述的主喷嘴包括：旋流腔、出口段和高压蒸汽通道，其中：旋流腔与过渡喷口出口端连通，出口段与旋流腔出口端连接，高压蒸汽通道环绕于旋流腔外围。本发明通过设置不同层次结构的旋流腔，过渡喷嘴设置若干次喷口，能够使得水煤浆能用较大的速度进入旋流腔中，旋流芯设有切向入口，能够使水煤浆获得较大的切向速度从而在旋流腔中做旋转运动，实现水煤浆有效雾化的同时大大提高喷嘴使用寿命，另外，增加了高压蒸汽保护层，避免水煤浆在高温下氧化燃烧，水蒸气热解产生大量+H对水煤浆还原NOx也有促进作用，使水煤浆可作为还原剂在工业得到广泛的应用，有一定的工业应用价值和商业前景。

Description

带高压蒸汽的水煤浆喷嘴
技术领域
本发明涉及的是一种清洁燃烧领域的技术，具体是一种带高压蒸汽的水煤浆喷嘴。
背景技术
水煤浆是一种新型洁净燃料，具有存储方便、浓度高、粒度细、流动性好、燃烧效率高、负荷调节范围大、环保节能等优点，不仅作为燃料广泛的应用在发电、工业取暖、城市供热等领域，还可以做为一种还原剂应用于环保领域，如作为再燃燃料降低煤粉燃烧中NOx排放等。传统的水煤浆喷嘴多采用压缩空气雾化结构，当水煤浆作为还原剂使用时，由于这种喷嘴结构使得水煤浆携带大量空气，使水煤浆在高温环境下氧化，无法达到还原NOx的目的，大大限制了水煤浆的用途；另外，水煤浆作为煤基液体燃料，细煤粉颗粒的存在使得水煤浆喷嘴容易发生堵塞和磨损，频繁更换喷嘴不仅不利于设备的长期稳定运行，也大大提高了运行和维护成本，这也是业内一直困扰的难题。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种带高压蒸汽的水煤浆喷嘴，通过设置不同层次结构的旋流腔和若干个次喷口，使水煤浆获得较大的切向速度在旋流腔中做旋转运动，从而增强水煤浆雾化效果，且大大提高使用寿命；在旋流腔外部设置有蒸汽通道，高压蒸汽通过该通道和雾化后的水煤浆一起高速射出，形成保护层，避免了水煤浆喷出后因接触氧气而氧化燃烧，同时，喷出的水蒸气在高温下热解出更多参与NOx还原反应的+H，使得水煤浆作为还原剂在应用中达到更好的效果。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明包括：过渡喷口、主喷嘴和旋流芯，其中：过渡喷口与主喷嘴入口端连通，旋流芯设置于主喷嘴内。所述的过渡喷口上均匀设有若干个次喷口；所述的主喷嘴包括：旋流腔、出口段和高压蒸汽通道，其中：旋流腔与过渡喷口出口端连通，出口段与旋流腔出口端连接，高压蒸汽通道环绕设置于旋流腔外围。
所述的旋流腔包括：自上而下依次设置的柱形旋流腔和锥形旋流腔，其中：柱形旋流腔设置于过渡喷口下并相联通，旋流芯设置于柱形旋流腔底部，并与锥形旋流腔相连，锥形旋流腔出口与出口段相连。
所述的高压蒸汽通道包括：中环通道和外环通道，其中：中环通道设置于柱形环流腔外，外环通道设置于中环通道外并相联通。
所述的锥形旋流腔自上而下内径逐渐减小。
所述的旋流芯设有切向入口。
技术效果
与现有技术相比，本发明通过设置在主喷嘴结构中多层次旋流腔，使水煤浆通过获得较大切向速度而连续做旋转运动，从而提升水煤浆雾化效果，且由于避免水煤浆直接冲击喷嘴而大大提高使用寿命；同时，在主喷嘴内设置高压蒸汽通道，使得雾化后的水煤浆和高压蒸汽一起以较高速度喷出，不仅避免了水煤浆在高温下因为接触到氧气而氧化，同时还可产生大量还原活性物质+H根，明显提高了水煤浆作为还原剂应用时的还原效果。
附图说明
图1为本发明整体示意图；
图2为本发明沿中心剖面图；
图3为本发明旋流芯示意图；
图4为旋流芯沿轴线剖面图；
图5为本发明去除旋流芯的喷嘴主体沿轴线的剖面图；
图中：旋流腔1、旋流芯2、柱形旋流腔3、锥形旋流腔4、出口段5、切向入口6、外环通道7、中环通道8、过渡喷口9、主喷嘴10、次喷口11、高压蒸汽12。
具体实施方式
如图1所示，为本实施例涉及的一种带高压蒸汽的水煤浆喷嘴，其中包含：过渡喷口9、主喷嘴10和旋流芯2，其中：过渡喷口9出口端与主喷嘴10入口端连接，旋流芯2设置于主喷嘴10内，并通过螺纹与主喷嘴10连接。所述的主喷嘴9和旋流芯2内衬采用等离子喷涂碳化硅陶瓷，硬度可达到HRC70，防磨损性能强。
所述的主喷嘴10包括：旋流腔1、出口段5和高压蒸汽通道12，其中：旋流腔1与过渡喷口9出口端连接下，出口段5与旋流腔1出口端连接，高压蒸汽通道12设置于旋流腔1外层。
所述的旋流腔1包括：沿着水煤浆来流方向依次设置的柱形旋流腔3和锥形旋流腔4，其中：柱形旋流腔3与过渡喷口9出口端相联通，旋流芯2设置于柱形旋流腔4底部并与锥形旋流腔5相连，锥形旋流腔4与出口段5入口端连接。
所述的高压蒸汽通道12包括：中环通道8和外环通道7，其中：中环通道8设置于柱形旋流腔3外，外环通道7设置于中环通道8外并相联通，外环通道7通入厂用的高压蒸汽，由中环通道8喷出，蒸汽压力为0.8-1.2MPa，温度为250-300℃。
所述的锥形旋流腔4自上而下内径逐渐减小，腔体内的水煤浆的旋转速度和旋流强度逐渐变大，增强了出口水煤浆的雾化效果；喷嘴出口的水煤浆雾化角为60°～115°，雾化颗粒的平均直径＜120微米，比表面积大大提高。
所述的旋流芯2设有4/6个切向入口6，水煤浆由切向入口6进入旋流腔，获得较大的切向速度，从而在柱形旋流腔3内做旋转运动，避免高速水煤浆射流直接冲刷旋流腔1内壁，提高旋流腔1使用寿命。
所述的过渡喷口9上均匀设有4个次喷口，水煤浆经过渡喷口9后形成高速水煤浆射流，撞击到旋流芯2后会破碎成水煤浆颗粒，提高其流动性和雾化效果，避免水煤浆在腔体内堵塞。
与现有技术相比，本发明可通过结构的改变使水煤浆获得较大的切向速度从而在旋流腔中做连续旋转运动，在增强雾化效果的同时提高喷嘴的使用寿命；通过设置高压蒸汽通道，巧妙得运用高压蒸汽在喷射的水煤浆外围形成保护层，从而避免高温下氧化燃烧，并且在水蒸气热解产生大量+H的促进下，大大提升还原效果，使水煤浆在实际应用中可作为理想的还原剂使用。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (5)

1.一种带高压蒸汽的水煤浆喷嘴，其特征在于，包括：过渡喷口、主喷嘴和旋流芯，其中：过渡喷口与主喷嘴入口端连通，旋流芯设置于主喷嘴内，所述的过渡喷口上均匀设有若干个次喷口；所述的主喷嘴包括：旋流腔、出口段和高压蒸汽通道，其中：旋流腔与过渡喷口出口端连通，出口段与旋流腔出口端连接，高压蒸汽通道环绕于旋流腔外围。
2.根据权利要求1所述的带高压蒸汽的水煤浆喷嘴，其特征是，所述的旋流腔包括：自上而下依次设置的柱形旋流腔和锥形旋流腔，其中：柱形旋流腔设置于过渡喷口下并相联通，旋流芯设置于柱形旋流腔底部，并与锥形旋流腔相连，锥形旋流腔出口与出口段相连。
3.根据权利要求1所述的带高压蒸汽的水煤浆喷嘴，其特征是，所述的高压蒸汽通道包括：中环通道和外环通道，其中：中环通道设置于柱形环流腔外，外环通道设置于中环通道外并相联通。
4.根据权利要求2所述的带高压蒸汽的水煤浆喷嘴，其特征是，所述的锥形旋流腔自上而下内径逐渐减小。
5.根据权利要求1或2所述的带高压蒸汽的水煤浆喷嘴，其特征是，所述的旋流芯设有切向入口。
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