一種用于低排放燃燒室的燃油預(yù)混裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種燃料預(yù)混裝置，特別涉及一種用于低排放燃燒室的燃油預(yù)混裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]燃?xì)廨啓C(jī)廣泛應(yīng)用于發(fā)電、熱電聯(lián)供、管輸動(dòng)力和船舶等工業(yè)領(lǐng)域。燃?xì)廨啓C(jī)有著結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、效率高以及安裝建設(shè)周期短等優(yōu)點(diǎn)。
[0003]燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室的主要污染排放物主要包括一氧化碳CO、未燃碳?xì)銾HC、氮氧化物NOx和冒煙，其中對(duì)于NOx排放的控制越來(lái)越嚴(yán)格。我國(guó)《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 13223-2011)規(guī)定:燃料為燃油的燃?xì)廨啓C(jī)NOx排放不得高于120mg/m3 (約60ppm)。燃油對(duì)于NOx主要是由于燃燒室內(nèi)的高溫環(huán)境造成的，因此控制燃燒區(qū)的溫度，避免形成局部高溫區(qū)，成了低污染燃燒室的一個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)理念?？刂迫紵齾^(qū)的溫度，不僅要控制整個(gè)燃燒區(qū)的總油氣比，更為核心的措施是控制局部的油氣比，即燃油蒸汽在整個(gè)燃燒區(qū)均勻分布。預(yù)混預(yù)蒸發(fā)方式是將燃油預(yù)先與空氣充分混合并蒸發(fā)完全，然后以一種接近于氣態(tài)燃料且空間分布非常均勻的狀態(tài)在貧油的油氣比下燃燒，但是這種方式在較高的進(jìn)口壓力和溫度下存在燃料回火的風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明由預(yù)混預(yù)蒸發(fā)的概念上，采用了防回火的多點(diǎn)噴射方式，提出了一種新的燃油預(yù)混的技術(shù)方案，本方案能夠提供分布更加均勻的油氣比，減小局部富油區(qū)，從而達(dá)到減少NOx排放的目的。本發(fā)明適用于低排放燃?xì)廨啓C(jī)，NOx的排放量符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:能夠在一定的空間內(nèi)，實(shí)現(xiàn)液態(tài)燃油與熱空氣迅速摻混，并在全局范圍內(nèi)形成均勻的油氣混合物?？朔F(xiàn)有的技術(shù)問(wèn)題，消除局部富油區(qū)，提供一種用于低排放燃燒室的燃油預(yù)混裝置。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案:總體水平放置，在氣路通道中安裝文氏管孔預(yù)混塊，文氏管孔預(yù)混塊垂直于氣流速度方向上通過(guò)打孔的方式布置文氏管孔和防回火孔。文氏管孔之間按照一定的縱向和橫向距離均勻布置。文氏管孔之間形成的空隙處，均勻布置防回火孔。熱空氣分兩部分進(jìn)入文氏管孔預(yù)混塊；一部分空氣流入文氏管孔，并且在文氏管孔收縮段的作用下加速，在喉道處氣流速度達(dá)到最大；另一部分空氣經(jīng)過(guò)防回火孔在文氏管孔預(yù)混塊末端流出并摻混。噴嘴方向同油管長(zhǎng)軸方向垂直，以等間距的方式安裝在油管上，油管同油箱相聯(lián)通。噴嘴伸入文氏管孔收縮段，前端同喉道對(duì)齊，出油位置為喉道的幾何軸心。液態(tài)燃油通過(guò)油箱進(jìn)入油管，從均勻布置的噴嘴均勻噴出，在喉道加速的熱空氣作用下迅速霧化和蒸發(fā)，氣態(tài)的液態(tài)燃油同熱空氣在擴(kuò)張段混合減速，最后與防回火孔噴出的空氣摻混排出，形成均勻的油氣混合物。
[0006]所述喉道直徑范圍為4?7mm，文氏管孔長(zhǎng)度與喉道直徑的比值范圍為3?6，喉道長(zhǎng)度與喉道直徑的比值范圍為0.2?0.8，文氏管孔收縮段張角范圍為8?15°，文氏管孔擴(kuò)張段張角范圍為6?15° ;文氏管孔入口圓角半徑范圍為0.2?0.6mm。
[0007]所述每個(gè)文氏管孔之間橫向間距與喉道直徑的比值范圍為1.2?2.4，縱向間距與喉道直徑的比值范圍為1.2?2.8。
[0008]所述防回火孔之間的橫向間距與喉道直徑的比值范圍為1.2?2.4，縱向間距與喉道直徑的比值范圍為1.2?2.8，直徑與喉道直徑的比值范圍為0.3?0.8。防回火孔與相鄰文氏管孔之間的中心孔間距同喉道直徑之比范圍為0.8?1.5。
[0009]所述空氣進(jìn)口溫度范圍為650?850K，壓力范圍為0.3?1.5Mpa，流量范圍為0.40 ?0.80kg/s，速度范圍為 70 ?100m/s。
[0010]所述噴嘴內(nèi)徑與喉道直徑的比值范圍為0.1?0.18，噴嘴外徑與喉道直徑的比值范圍為0.14?0.24，噴嘴長(zhǎng)度與喉道直徑的比值范圍為2.8?3.8。
[0011]本發(fā)明的工作原理:當(dāng)熱空氣流過(guò)氣流通道之后，繞過(guò)形成一定阻塞比的表面光滑的油路管道之后，大部分流入在氣流通道橫截面均勻分布的文氏管孔，少部分流入文氏管孔之間的防回火孔。由于文氏管孔收縮段氣流通道橫截面積減小，熱空氣在收縮段進(jìn)行加速(不超過(guò)當(dāng)?shù)芈曀?，在喉道處空氣速度達(dá)到最大。噴嘴安裝位置與文氏管孔的中心軸線同軸，出油位置在喉道前；液態(tài)燃油從噴嘴噴出，液態(tài)燃油噴射速度矢量同空氣流速方向一致。一方面喉道的靜壓達(dá)到最低，形成一定的真空度，液態(tài)燃油在高速氣流沖擊和真空度的膨脹作用下，迅速的霧化成為顆粒度很小的液態(tài)燃油液滴；另一方面熱空氣加熱液態(tài)燃油的溫度迅速提升到臨界溫度以上，已經(jīng)霧化的液態(tài)燃油顆粒立即蒸發(fā)，并且隨著高速氣流，流出喉道進(jìn)入文氏管孔的擴(kuò)張段。擴(kuò)張段的油氣混合物逐漸減速后噴出，在均勻分布的文氏管孔后方通道里形成均勻的摻混氣流。流入文氏管孔之間的防回火孔的熱空氣，吹走形成于文氏管孔擴(kuò)張通道后方形成的低速回流區(qū)，防止回火。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的優(yōu)點(diǎn)如下:
[0013](I)本發(fā)明采用文氏管原理，熱空氣在喉道加速形成真空度，能夠使液態(tài)燃油迅速霧化蒸發(fā)，并且同熱空氣進(jìn)行摻混；提高了液態(tài)燃油和空氣混合的均勻度。
[0014](2)本發(fā)明采用帶防回火孔的多點(diǎn)預(yù)混方式，相比傳統(tǒng)預(yù)混裝置提高了安全性。
[0015](3)本發(fā)明用于低排放燃燒室的燃油預(yù)混裝置易于加工制造。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明的核心系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明的文氏管孔結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為本發(fā)明的噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4為本發(fā)明的文氏管孔同噴嘴裝配結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖5為本發(fā)明的用于低排放燃燒室的燃油預(yù)混裝置總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖中:1為文氏管孔預(yù)混塊，2為文氏管孔，3為防回火孔，4為噴嘴，5為油管，6為喉道，7為文氏管孔長(zhǎng)度，8為喉道直徑，9為喉道長(zhǎng)度，10為文氏管孔收縮段張角，11為文氏管孔擴(kuò)張段張角，12為文氏管孔入口圓角，13為噴嘴內(nèi)徑，14為噴嘴外徑，15為噴嘴長(zhǎng)度，16為油箱，17為空氣檔板，18為空氣入口，19為空氣出口，20為預(yù)混裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0022]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例采用多點(diǎn)噴射的預(yù)混方式，燃油預(yù)混裝置核心系統(tǒng)包括文氏管孔預(yù)混