專利名稱：液體燃料降壓汽化燃燒裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及液體燃料燃燒裝置，特別涉及以柴油、重油為燃料的工業(yè)鍋爐及窯爐，如陶瓷窯爐等的燃燒裝置。
工業(yè)過(guò)程中大量采用液體燃料燃燒。燃燒方式大體上可分為液面燃燒、預(yù)蒸發(fā)型燃燒及液霧燃燒。液面燃燒因燃燒率低等原因，已比較少見(jiàn)；預(yù)蒸發(fā)型燃燒是將液體燃料加熱，提高其溫度，使其蒸發(fā)成為氣相燃料后再進(jìn)行燃燒，這種燃燒方式亦即俗稱的液體燃料汽化燃燒方式，仍較受重視；液霧燃燒方式是利用霧化器，將液體燃料破碎為細(xì)微液滴，增大液體燃料的總表面積，加快其升溫、蒸發(fā)汽化以及和燃燒氧化劑的混合與燃燒，是目前最普遍使用的燃燒方式。
現(xiàn)有的液體燃料汽化燃燒器大都設(shè)置有汽化管，亦稱蒸發(fā)管，該管通常設(shè)置在較高溫度的區(qū)域，正常燃燒情況下，流經(jīng)汽化管的液體燃料在管內(nèi)全部或大部受熱蒸發(fā)化為氣體，得到氣相燃料。該氣相燃料最后經(jīng)過(guò)噴嘴的噴孔噴入燃燒室內(nèi)，和空氣混合、燃燒，例如美國(guó)專利4,008,041號(hào)及中國(guó)專利93243373.1號(hào)等。液體燃料汽化燃燒器的優(yōu)點(diǎn)是油耗低，燃燒潔凈，主要缺點(diǎn)是可靠性差，工作壽命較短，有時(shí)火焰不穩(wěn)定，至今未見(jiàn)廣泛應(yīng)用；常見(jiàn)問(wèn)題包括1、工業(yè)用液體燃料常含有灰分及雜質(zhì)，有時(shí)還含有非餾出成分，使汽化管出現(xiàn)燃油汽化殘留物積聚，堵塞汽化管。一旦積聚物剝離，也會(huì)堵塞噴嘴濾網(wǎng)。
2、汽化管需要保持較高溫度水平才能保證液體燃料汽化，這種條件下，汽化管局部高溫或偶然溫度波動(dòng)都較易引發(fā)管內(nèi)燃料熱裂解，析出固體含碳物，堵塞管道或噴嘴濾網(wǎng)。
3、汽化管前后燃料液、氣兩相共存，因氣體可壓縮性較大，易造成管道氣阻，且使噴嘴前燃料壓力波動(dòng)大，易使燃燒環(huán)境惡化，造成紅火、燃燒脈動(dòng)甚至熄火。
4、如果汽化管至噴嘴間的管道保溫措施不足或欠妥善，汽化后的燃料極易再凝結(jié)成液體，噴嘴配合變得不佳，亦致燃燒不良。
現(xiàn)有的液體燃料霧化燃燒器種類甚多，并不斷有改進(jìn)產(chǎn)品問(wèn)世，如中國(guó)專利申請(qǐng)85100972號(hào)等，但總體看來(lái)，此類燃燒器的燃燒性能在很大程度上取決于噴霧性能。影響液體燃料霧化的因素眾多而且相互關(guān)聯(lián)，非常復(fù)雜，包括燃料特性、霧化機(jī)構(gòu)、燃油壓力、霧化劑種類及消耗量等，其中燃油壓力的提高及增加霧化劑消耗量還受到功消耗限制。即使有關(guān)技術(shù)直至今時(shí)今日仍在不斷進(jìn)步，液體燃料霧化依然存在明顯的粒度不均勻，即油滴有大有小及空間分布不均勻情況，亦即有些區(qū)域油滴密集，有些區(qū)域油滴稀疏。大的油滴需要較長(zhǎng)時(shí)間才能蒸發(fā)以及燒完，密集區(qū)油滴燃燒可能缺氧、需要更多助燃空氣，油滴稀疏區(qū)則氧氣富余、不參予燃燒而浪費(fèi)掉了。因此，液體燃料霧化燃燒往往速度較慢，燃燒不完全而火焰泛紅甚至排黑煙，需要較多過(guò)量空氣，油耗偏高以及尾氣中污染物較多。
由此可見(jiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中，汽化燃燒追求在噴嘴前生成氣相化的氣體燃料而在汽化管內(nèi)蒸發(fā)汽化，易造成管內(nèi)燃料熱裂解、液氣兩相共存，堵塞濾網(wǎng)，或使燃燒環(huán)境惡化，造成紅火、熄火。霧化燃燒的霧化特性尚存在粒度及空間分布不均勻，燃燒前不能充分汽化，燃燒不完全而尾氣中污染物較多。
本實(shí)用新型的目的是為了避免現(xiàn)有技術(shù)的上述不足之處而提出一種液體燃料降壓汽化燃燒裝置，可以綜合現(xiàn)有汽化及霧化兩類燃燒器的優(yōu)點(diǎn)，擯棄各自缺點(diǎn)，令噴口內(nèi)的液體燃料保持一定壓力、加溫而不汽化；而在噴出噴口的瞬間，減壓沸騰迅速汽化，達(dá)到火焰穩(wěn)定，工作可靠，免堵塞，高效率，節(jié)油環(huán)保的效果。
事實(shí)上，液體在不同壓力下沸點(diǎn)不同。壓力高，沸點(diǎn)高；壓力低，沸點(diǎn)低。所謂減壓沸騰，意指原本處于較高壓力和較高溫度狀態(tài)下的液體，如果該較高溫度高于該液體在某較低壓力下的沸點(diǎn)的話，突然將該液體的壓力降至該較低壓力時(shí)，則該液體會(huì)在瞬間全部沸騰、蒸發(fā)，化為氣體，由此亦稱減壓沸騰為降壓汽化，這個(gè)原理已在石油提煉各種工業(yè)油料工藝中廣泛應(yīng)用。日常生活中，液化石油氣加壓液化，減壓汽化更為常見(jiàn)。
本實(shí)用新型的目的可以通過(guò)采用以下技術(shù)措施來(lái)達(dá)到設(shè)計(jì)制造一種液體燃料降壓汽化燃燒裝置，包括燃料管路，噴嘴組合體，燃燒座和組合本體；所述燃料管路還包括受熱管段；該受熱管段設(shè)置在距離燃燒座前平面前方65mm以內(nèi)，沿噴嘴噴射方向軸線延長(zhǎng)線周圍、以噴孔出口中心為頂點(diǎn)、頂角為50°的園錐體以外的區(qū)域。
本實(shí)用新型附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明如下


圖1是本實(shí)用新型液體燃料降壓汽化燃燒裝置的總體結(jié)構(gòu)仰視剖視圖；圖2是本實(shí)用新型燃燒裝置前向視圖；圖3是本實(shí)用新型燃燒座前部及噴嘴放大圖。
以下結(jié)合附圖所示之最佳實(shí)施例作進(jìn)一步詳述。
一種液體燃料降壓汽化燃燒裝置，包括燃料管路10，噴嘴組合體30，助燃風(fēng)進(jìn)氣口60、70和組合本體80；尤其是所述燃料管路10還包括受熱管段12；該受熱管段12設(shè)置在距離燃燒座40前平面前方65mm以內(nèi)，沿噴嘴噴射方向軸線延長(zhǎng)線周圍、以噴孔出口中心為頂點(diǎn)、頂角為50°的園錐體以外的區(qū)域。這種設(shè)置可以使受熱管段12與高溫的火焰區(qū)保持距離，管中油料適度加溫而不蒸發(fā)、汽化或熱裂解。
所述受熱管段12是向上拱起的曲線形管段，所設(shè)位置距所述噴嘴軸線延長(zhǎng)線不超過(guò)50mm。
根據(jù)不同的預(yù)熱需要，所述受熱管段12可以是半園形管段，也可以是一段弧度不大于1.5π的其他弧形管段。
所述燃料管路10還包括保溫管段14，其周圍包覆有足夠的保溫層。所述燃料管路10還包括導(dǎo)油管16，該導(dǎo)油管周圍填充有保溫材料82。所述燃燒裝置前端，還設(shè)有一個(gè)外混筒90。
噴嘴30和噴嘴芯31安裝在燃燒座40內(nèi)部。
本實(shí)施例應(yīng)用降壓汽化原理的方法與過(guò)程是在貼近燃燒座40前平面前方65mm以內(nèi)的非火焰區(qū)，設(shè)置一特殊的受熱管段12，合理設(shè)計(jì)其內(nèi)外管徑、長(zhǎng)度、形狀、材質(zhì)，相對(duì)于燃燒火焰鋒面的方位、距離、角度以及決定是否采用擋火措施或阻熱措施等，將受熱管段12設(shè)置在沿噴嘴噴射方向軸線延長(zhǎng)線周圍以噴孔出口中心為頂點(diǎn)、頂角為50°的園錐體以外的區(qū)域，使該受熱管段12呈向上拱起的曲線形，并設(shè)置在垂直距離所述噴嘴軸線延長(zhǎng)線50mm以內(nèi)的區(qū)域。這種設(shè)置可以使受熱管段12與高溫的火焰區(qū)保持距離，管中油料僅被適度加溫而不蒸發(fā)、汽化或熱裂解。根據(jù)不同的預(yù)熱需要，所述受熱管段12可以是一段半園形管段，也可以是一段弧度不大于1.5π的弧形管段，以使受熱管段12適度受熱，將從進(jìn)油口來(lái)的具一定壓力的液體燃料的溫度提升至稍高于大氣壓下的沸點(diǎn)，或稱終餾點(diǎn)，但管內(nèi)液體燃料仍未蒸發(fā)、汽化或熱裂解。加熱后的燃料，維持液體狀態(tài)經(jīng)保溫管段14進(jìn)入導(dǎo)油管16，經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)后在噴嘴芯錐面偏心槽上起旋，到達(dá)噴口，并以液狀從噴口噴出。此時(shí)壓力突降至大氣壓而瞬間全部或大部汽化。汽化后燃料體積急劇膨脹，強(qiáng)烈擾動(dòng)周圍的助燃風(fēng)，這對(duì)加快燃料與空氣的混合及燃燒，對(duì)充分有效地利用助燃空氣均十分有利。燃料在旋風(fēng)帽32的內(nèi)腔與一次風(fēng)進(jìn)口60和一次旋風(fēng)口61進(jìn)入的空氣部分混合；在外混筒90內(nèi)，除與一次風(fēng)繼續(xù)混合及開(kāi)始燃燒外，燃料再次與二次風(fēng)進(jìn)口70和二次旋風(fēng)腔71進(jìn)入的空氣混合并燃燒，完成降壓汽化燃燒的全過(guò)程。
本實(shí)用新型降壓汽化燃燒裝置相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)在于，采用貼近燃燒座前平面設(shè)置燃料受熱管段并與火焰高溫區(qū)保持距離的方法，可使燃料適度升溫而不蒸發(fā)、汽化或熱裂解；具有一定壓力的液態(tài)燃料最后經(jīng)噴口噴出瞬間由于減壓沸騰而迅速汽化，與空氣急劇混合燃燒，因而火焰穩(wěn)定，工作可靠，免堵塞，高效節(jié)油，燃料適應(yīng)性強(qiáng)，柴油、重油、甲醇、乙醇、植物油、化工廢油等均適用。
權(quán)利要求1.一種液體燃料降壓汽化燃燒裝置，包括燃料管路(10)、噴嘴組合體(30)、燃燒座(40)和組合本體(80)；其特征在于所述燃料管路(10)還包括受熱管段(12)；該受熱管段(12)設(shè)置在距離燃燒座(40)前平面前方65mm以內(nèi)，沿噴嘴噴射方向軸線延長(zhǎng)線周圍、以噴孔出口中心為頂點(diǎn)、頂角為50°的園錐體以外的區(qū)域。
2.按照權(quán)利要求1所述的液體燃料降壓汽化燃燒裝置，其特征在于所述受熱管段(12)設(shè)置在垂直距離所述噴嘴軸線延長(zhǎng)線50mm以內(nèi)的區(qū)域。
3.按照權(quán)利要求2所述的液體燃料降壓汽化燃燒裝置，其特征在于所述受熱管段(12)是向上拱起的曲線形管段。
4.按照權(quán)利要求3所述的液體燃料降壓汽化燃燒裝置，其特征在于所述受熱管段(12)是一段弧度不大于1.5π的弧形管段。
5.按照權(quán)利要求4所述的液體燃料降壓汽化燃燒裝置，其特征在于所述燃料管路(10)還包括保溫管段(14)。
6.按照權(quán)利要求5所述的液體燃料降壓汽化燃燒裝置，其特征在于所述燃料管路(10)還包括導(dǎo)油管(16)，該導(dǎo)油管周圍填充有保溫材料(82)。
7.按照權(quán)利要求6所述的液體燃料降壓汽化燃燒裝置，其特征在于所述燃燒裝置前端，還設(shè)有一個(gè)外混筒(90)。
專利摘要一種液體燃料降壓汽化燃燒裝置,包括燃料管路10,噴嘴組合體30,燃燒座40和組合本體80,所述燃料管路10還包括受熱管段12,設(shè)置在距離燃燒座40前平面前方65mm以內(nèi)、沿噴嘴噴射方向軸線延長(zhǎng)線周圍以噴孔出口中心為頂點(diǎn)、頂角為50°的圓錐體以外的區(qū)域。由于貼近燃燒座設(shè)置受熱管段并與火焰高溫區(qū)保持距離,燃料升溫而不蒸發(fā)、汽化或熱裂解;具有一定壓力的液態(tài)燃料經(jīng)噴口噴出瞬間迅速汽化,與空氣急劇混合燃燒,因而火焰穩(wěn)定,工作可靠,免堵塞,高效節(jié)油,燃料適應(yīng)性強(qiáng)。
文檔編號(hào)F23D11/44GK2437974SQ0024013
公開(kāi)日2001年7月4日 申請(qǐng)日期2000年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月2日
發(fā)明者呂佩璋, 阮振偉 申請(qǐng)人:呂佩璋