專利名稱：一種水煤漿雙流體靜電霧化噴槍的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及噴射裝置領(lǐng)域，更具體的說涉及一種水煤漿雙流體靜電霧化噴槍。
背景技術(shù)：
水煤漿是由煤、水和化學(xué)添加劑以一定的比例經(jīng)物理加工配制成的新型低碳、環(huán)保、節(jié)能煤基代油燃料，其可用于發(fā)電鍋爐、熱電聯(lián)供鍋爐、工業(yè)鍋爐、油田采暖爐以及油田熱采爐等熱能與動(dòng)力設(shè)備的燃燒。但由于水煤漿具有粘度高、霧化阻力大，流變特性復(fù)雜等完全不同于燃油的一些特性，這對(duì)水煤漿噴嘴的結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)提出了比較苛刻的要求，霧化難題很大程度上制約了其全面地推廣使用。目前，為了取得良好的霧化質(zhì)量以提高燃燒效率并降低排放，主流的霧化噴槍(或稱霧化器、霧化噴嘴等)都是采用雙流體霧化模式，即通過空氣或高溫水蒸氣沖擊水煤漿， 其具體應(yīng)用可以請(qǐng)參閱中國(guó)發(fā)明專利CN101220960A以及中國(guó)實(shí)用新型專利CN2714972Y ； 該空氣或高溫水蒸氣是經(jīng)由空壓機(jī)壓縮處理后才進(jìn)入水煤漿噴槍，水煤漿在空氣或高溫水蒸氣的沖擊下會(huì)具有較好的霧化效果，并且隨著空氣或高溫水蒸氣的氣壓和氣流量的增加，水煤漿的霧化效果會(huì)得到提升。但是，利用空壓機(jī)壓縮空氣或水蒸氣會(huì)具有一個(gè)能量消耗的問題，并且隨著空氣或水蒸氣的氣壓和流量的增加，該能量消耗亦逐漸增大，該能量消耗具體可以采用氣耗率這一指標(biāo)來衡量，氣耗率越高則能量消耗越大，反之則越??；為了追求更小漿液霧化細(xì)度 (該漿液霧化細(xì)度一般用索太爾平均直徑即SMD來表征霧滴的細(xì)度，SMD越小，該霧化細(xì)度越小，霧化質(zhì)量越高，越有利于水煤漿的燃燒及排放的降低)，則必須采用更高的氣耗率，即需更高的能源消耗。由此、人們必須在這兩者之間進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性的考量，也即如何找到以盡量小的能源消耗獲得盡量高的霧化質(zhì)量，其正是目前全世界研究人員都在做的一個(gè)課題。以過多的能源消耗為代價(jià)來獲得較高的霧化效果當(dāng)然是我們不愿意見到的，這實(shí)際上提高了企業(yè)的運(yùn)行成本。目前學(xué)術(shù)界的研究均表明，在一定范圍內(nèi)氣耗率增加，可以降低霧化細(xì)度，但是當(dāng)氣耗率達(dá)到某一值后，再繼續(xù)增加氣耗率就不能達(dá)到顯著降低霧化細(xì)度的目的，也即目前全世界各種采用雙流體霧化方法的噴槍都有一個(gè)合理的氣耗率指標(biāo)。 比如，目前公認(rèn)效果較好的浙江大學(xué)開發(fā)的撞擊式多極霧化水煤漿噴嘴，其實(shí)測(cè)的最佳氣耗率在16%至21%之間，水煤漿霧滴的SMD在20微米至50微米之間(這其中因水煤漿的質(zhì)量濃度、水煤漿流量的不同而不同)。有鑒于此，本發(fā)明人針對(duì)目前無法進(jìn)一步顯著降低霧化細(xì)度的缺陷深入研究，遂有本案產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種水煤漿雙流體靜電霧化噴槍，以解決現(xiàn)有技術(shù)中水煤漿雙流體霧化噴槍在同等能量消耗下無法進(jìn)一步降低霧化細(xì)度的問題。為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案是一種水煤漿雙流體靜電霧化噴槍，包括噴槍主體，該噴槍主體具有水煤漿進(jìn)口、壓縮氣體進(jìn)口以及噴槍出口，該水煤漿進(jìn)口和壓縮氣體進(jìn)口相連通并均與噴槍出口相連通，其中， 該噴槍出口處還設(shè)置有靜電感應(yīng)霧化裝置。進(jìn)一步，該靜電感應(yīng)霧化裝置包括環(huán)設(shè)在噴槍出口的絕緣陶瓷，該絕緣陶瓷具有環(huán)形的內(nèi)中空部，該內(nèi)中空部?jī)?nèi)設(shè)置有環(huán)形閉合電極，該環(huán)形閉合電極通過貫穿絕緣陶瓷的引線而與靜電發(fā)生器相連。進(jìn)一步，該環(huán)形閉合電極采用銅材質(zhì)制成。 進(jìn)一步，該噴槍主體形成有位于壁內(nèi)的絕緣通道和位于側(cè)部的絕緣開口，該絕緣通道與絕緣開口相連通，該引線貫穿絕緣陶瓷后通過絕緣通道和絕緣開口后而與靜電發(fā)生器相連。進(jìn)一步，該靜電霧化噴槍還具有連通水煤漿進(jìn)口和噴槍出口的中心通道，該中心通道呈直線狀，且該水煤漿進(jìn)口和噴槍出口對(duì)正，該壓縮氣體進(jìn)口設(shè)置在靜電霧化噴槍的側(cè)部。進(jìn)一步，該靜電霧化噴槍沿中心通道延伸方向間隔設(shè)置有三級(jí)壓縮氣體進(jìn)口。進(jìn)一步，該每個(gè)壓縮氣體進(jìn)口的管道與中心通道之間均形成60°夾角的正沖擊。進(jìn)一步，該每級(jí)壓縮氣體進(jìn)口在360度的平面上成120度角而布置為3個(gè)。采用上述結(jié)構(gòu)后，本發(fā)明涉及的一種水煤漿雙流體靜電霧化噴嘴，由于該噴槍出口處還設(shè)置有靜電感應(yīng)霧化裝置，即到達(dá)噴槍出口處的水煤漿霧滴群均以感應(yīng)充電方式帶有同種電荷，基于庫侖分裂效應(yīng)，水煤漿霧滴在靜電力的作用下將突破瑞利極限，發(fā)生二次破碎現(xiàn)象，從而獲得更小的漿液霧化細(xì)度。由此本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)來說，其不僅通過空氣或高溫水蒸氣沖擊水煤漿而使水煤漿霧化，同時(shí)還在噴槍出口處再設(shè)置了一道起二次霧化作用的靜電感應(yīng)霧化裝置，如此使得本發(fā)明能進(jìn)一步降低霧化細(xì)度。


圖1為本發(fā)明涉及一種水煤漿雙流體靜電霧化噴槍較佳實(shí)施例組裝在爐膛壁上的剖視圖2為圖1中壓縮氣體進(jìn)口的俯視圖； 圖3為圖1中靜電感應(yīng)霧化裝置的剖視圖。圖中
靜電霧化噴槍100噴槍主體1水煤漿進(jìn)口11壓縮氣體進(jìn)口12噴槍出口13絕緣通道14絕緣開口15中心通道16靜電感應(yīng)霧化裝置2絕緣陶瓷21內(nèi)中空部211環(huán)形閉合電極22引線23爐膛壁200。
具體實(shí)施例方式
為了進(jìn)一步解釋本發(fā)明的技術(shù)方案，下面通過具體實(shí)施例來對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)闡述。如圖1所示，其為本實(shí)用新型涉及的一種水煤漿雙流體靜電霧化噴槍100，包括噴槍主體1，該噴槍主體1具有水煤漿進(jìn)口 11、壓縮氣體進(jìn)口 12以及噴槍出口 13，該水煤漿進(jìn)口 11和壓縮氣體進(jìn)口 12相連通并均與噴槍出口 13相連通，該噴槍出口 13處還設(shè)置有靜電感應(yīng)霧化裝置2。具體的，在本實(shí)施例中，該靜電霧化噴槍100固定在爐膛壁200上。這樣，水煤漿經(jīng)由水煤漿進(jìn)口 11進(jìn)入噴槍主體1，壓縮氣體則經(jīng)由壓縮氣體進(jìn)口 12而進(jìn)入噴槍主體1，兩者經(jīng)混合而形成混合漿液并到達(dá)噴槍出口 13，由于該靜電感應(yīng)霧化裝置2會(huì)在噴槍出口 13處形成靜電場(chǎng)，即使得到達(dá)噴槍出口 13處水煤漿霧滴群均以感應(yīng)充電方式帶有同種電荷，基于庫侖分裂效應(yīng)，水煤漿霧滴在靜電力的作用下將突破瑞利極限，發(fā)生二次破碎現(xiàn)象，從而獲得更小的漿液霧化細(xì)度。由此，本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)來說，其不僅通過空氣或高溫水蒸氣沖擊水煤漿而使水煤漿霧化，同時(shí)還在噴槍出口 13處再設(shè)置了一道起二次霧化作用的靜電感應(yīng)霧化裝置2，如此使得本發(fā)明能進(jìn)一步降低霧化細(xì)度。優(yōu)選地，請(qǐng)配合圖3所示，該靜電感應(yīng)霧化裝置2包括環(huán)設(shè)在噴槍出口 13的絕緣陶瓷21，該絕緣陶瓷21具有環(huán)形的內(nèi)中空部211，該內(nèi)中空部211內(nèi)設(shè)置有環(huán)形閉合電極 22，該環(huán)形閉合電極22通過貫穿絕緣陶瓷21的引線23而與靜電發(fā)生器(圖中未示出)相連。由于該環(huán)形閉合電極22是閉合的，其會(huì)形成很強(qiáng)的高壓靜電場(chǎng)，即讓環(huán)形閉合電極22形成為高壓電位，而通過其中的水煤漿液則由于接地而為零電位，這樣，該具有較高導(dǎo)電率的水煤漿液柱經(jīng)過該高強(qiáng)閉合靜電場(chǎng)之后，會(huì)因?yàn)楦袘?yīng)充電(即非接觸式)的方式帶上同種電荷，雖然該荷電量很小，但已經(jīng)足以使水煤漿霧滴達(dá)到庫倫分裂的極限，從而讓水煤漿霧滴發(fā)生二次破碎，并達(dá)到進(jìn)一步霧化的功效。需要說明的是，該靜電發(fā)生器的電流只有微安級(jí)，其所需消耗的電能比普通的一個(gè)手電筒的電量消耗還小，即相比于其能讓霧滴發(fā)生二次破碎而達(dá)到輔助霧化的作用，其所消耗的能量微乎其微。同時(shí)，該絕緣陶瓷21還具有耐高溫燃燒的功效，從而讓噴槍出口 13具有較長(zhǎng)的使用壽命，同時(shí)該絕緣陶瓷21能避免環(huán)形閉合電極22與水煤漿直接接觸形成回路，造成放電的危險(xiǎn)后果。該環(huán)形閉合電極22優(yōu)選采用銅材質(zhì)制成。更進(jìn)一步地，該靜電發(fā)生器在實(shí)際使用時(shí)可以通過引線23而調(diào)節(jié)環(huán)形閉合電極 22上的電壓，從而控制水煤漿霧滴荷電量的大小，由于不同荷電量的霧滴在靜電場(chǎng)所受環(huán)形閉合電極22的電場(chǎng)力不同，由此可控制水煤漿從噴嘴射出后所形成的霧炬形狀，從而可以根據(jù)實(shí)際工況調(diào)節(jié)其燃燒過程。請(qǐng)?jiān)俅螀⒄請(qǐng)D1和圖3所示，該噴槍主體1形成有位于壁內(nèi)的絕緣通道14和位于側(cè)部的絕緣開口 15，該絕緣通道14與絕緣開口 15相連通，該引線23貫穿絕緣陶瓷21后通過絕緣通道14和絕緣開口 15后而與靜電發(fā)生器相連。這樣，由于該引線23由絕緣陶瓷 21導(dǎo)出后直接進(jìn)入到絕緣通道14，故能確保引線23不被水煤漿沾濕。請(qǐng)參照?qǐng)D1所示，該靜電霧化噴槍100還具有連通水煤漿進(jìn)口 11和噴槍出口 13 的中心通道16，該中心通道16呈直線狀，且該水煤漿進(jìn)口 11和噴槍出口 13對(duì)正，該壓縮氣體進(jìn)口 12設(shè)置在靜電霧化噴槍100的側(cè)部。由于水煤漿粘性較大，并顆粒形狀不規(guī)則且尖銳，通過將水煤漿的通道即中心通道16設(shè)計(jì)成直線狀，即直進(jìn)直出，從而能減少流動(dòng)損失以及降低對(duì)漿道避免的磨損。優(yōu)選地，該靜電霧化噴槍100沿中心通道16延伸方向間隔設(shè)置有三級(jí)壓縮氣體進(jìn)口 12，并且每個(gè)壓縮氣體進(jìn)口 12的管道與中心通道16之間均形成60°夾角的正沖擊，該正沖擊是指由壓縮氣體進(jìn)口 12進(jìn)來的氣體除了具有沖擊水煤漿的動(dòng)力外，還具有與由中心通道16進(jìn)來的水煤漿運(yùn)動(dòng)方向相同的動(dòng)力。實(shí)驗(yàn)證明，設(shè)置1級(jí)或者2級(jí)壓縮氣體進(jìn)口 12的霧化效果不如3級(jí)壓縮氣體進(jìn)口 12，3級(jí)的壓縮氣體沖擊不斷水煤漿液，可使水煤漿在噴槍出口 13內(nèi)達(dá)到極高的湍流度，而超過三級(jí)之后，其湍流度增加不明顯，反而使氣耗率增加，進(jìn)而浪費(fèi)能量；具體的，其中第1 級(jí)最高可提高80%左右的湍流度，第2級(jí)最大可提高15%左右，第3級(jí)最大約3%左右，第4 級(jí)之后就不明顯，因此沒有必要設(shè)置第4級(jí)；而進(jìn)一步將壓縮氣體進(jìn)口 12的管道與中心通道16之間形成60°夾角，能提升沖擊效果。更優(yōu)選地，該每級(jí)壓縮氣體進(jìn)口 12在360度的平面上成120度角而布置為3個(gè)；如果僅設(shè)置1個(gè)，則會(huì)形成不對(duì)稱沖擊，造成煤漿從噴槍射出之后霧炬歪斜，不利于燃燒時(shí)火焰的穩(wěn)定；如果僅對(duì)稱布置兩個(gè)，則可能出現(xiàn)兩個(gè)壓縮氣體進(jìn)口 12濺進(jìn)水煤漿顆粒而導(dǎo)致局部堵塞的情況；若壓縮氣體進(jìn)口 12布置為超過3個(gè)，即氣耗率將增加而為違背了節(jié)能減排的初衷，并同時(shí)使水煤漿噴槍的結(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜，增加了它的制造成本；另外，要達(dá)到相同的氣流通過率，三個(gè)通道和四個(gè)或以上通道情況，只要改變一下通道的過流面積(也就是直徑大小)就可以了，比如三個(gè)通道，內(nèi)徑為d，則總過流面積為3* π *d2/2，四個(gè)通道， 內(nèi)徑改為d，即可達(dá)到與三個(gè)通道相同的過流面積，以此類推，五個(gè)通道d……那么以上都可獲得相同的過流面積，也即在壓力不變的情況下，氣耗率是相同的；綜上所述，以每級(jí)布置三個(gè)為最佳。上述實(shí)施例和圖式并非限定本發(fā)明的產(chǎn)品形態(tài)和式樣，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對(duì)其所做的適當(dāng)變化或修飾，皆應(yīng)視為不脫離本發(fā)明的專利范疇。
權(quán)利要求
1.一種水煤漿雙流體靜電霧化噴槍，包括噴槍主體，該噴槍主體具有水煤漿進(jìn)口、壓縮氣體進(jìn)口以及噴槍出口，該水煤漿進(jìn)口和壓縮氣體進(jìn)口相連通并均與噴槍出口相連通，其特征在于，該噴槍出口處還設(shè)置有靜電感應(yīng)霧化裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的一種水煤漿雙流體靜電霧化噴槍，其特征在于，該靜電感應(yīng)霧化裝置包括環(huán)設(shè)在噴槍出口的絕緣陶瓷，該絕緣陶瓷具有環(huán)形的內(nèi)中空部，該內(nèi)中空部?jī)?nèi)設(shè)置有環(huán)形閉合電極，該環(huán)形閉合電極通過貫穿絕緣陶瓷的引線而與靜電發(fā)生器相連。
3.如權(quán)利要求2所述的一種水煤漿雙流體靜電霧化噴槍，其特征在于，該環(huán)形閉合電極采用銅材質(zhì)制成。
4.如權(quán)利要求2所述的一種水煤漿雙流體靜電霧化噴槍，其特征在于，該噴槍主體形成有位于壁內(nèi)的絕緣通道和位于側(cè)部的絕緣開口，該絕緣通道與絕緣開口相連通，該引線貫穿絕緣陶瓷后通過絕緣通道和絕緣開口后而與靜電發(fā)生器相連。
5.如權(quán)利要求1或2所述的一種水煤漿雙流體靜電霧化噴槍，其特征在于，該靜電霧化噴槍還具有連通水煤漿進(jìn)口和噴槍出口的中心通道，該中心通道呈直線狀，且該水煤漿進(jìn)口和噴槍出口對(duì)正，該壓縮氣體進(jìn)口設(shè)置在靜電霧化噴槍的側(cè)部。
6.如權(quán)利要求5所述的一種水煤漿雙流體靜電霧化噴槍，其特征在于，該靜電霧化噴槍沿中心通道延伸方向間隔設(shè)置有三級(jí)壓縮氣體進(jìn)口。
7.如權(quán)利要求6所述的一種水煤漿雙流體靜電霧化噴槍，其特征在于，該每個(gè)壓縮氣體進(jìn)口的管道與中心通道之間均形成60°夾角的正沖擊。
8.如權(quán)利要求6所述的一種水煤漿雙流體靜電霧化噴槍，其特征在于，該每級(jí)壓縮氣體進(jìn)口在360度的平面上成120度角而布置為3個(gè)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種水煤漿雙流體靜電霧化噴槍，包括噴槍主體，該噴槍主體具有水煤漿進(jìn)口、壓縮氣體進(jìn)口以及噴槍出口，該水煤漿進(jìn)口和壓縮氣體進(jìn)口相連通并均與噴槍出口相連通，該噴槍出口處還設(shè)置有靜電感應(yīng)霧化裝置。本發(fā)明由于該噴槍出口處還設(shè)置有靜電感應(yīng)霧化裝置，使得到達(dá)噴槍出口處的水煤漿霧滴群在通過靜電感應(yīng)霧化裝置的環(huán)形閉合電極誘導(dǎo)的靜電場(chǎng)時(shí)荷上同種電荷，基于庫侖分裂效應(yīng)，水煤漿霧滴在靜電力的作用下將突破瑞利極限，發(fā)生二次破碎現(xiàn)象，從而獲得更小的漿液霧化細(xì)度。
文檔編號(hào)F23D11/24GK102230621SQ20111016241
公開日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2011年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月16日
發(fā)明者鄭捷慶 申請(qǐng)人:集美大學(xué)