介质雾化油枪调节比及汽耗率影响因素

介质雾化油枪调节比及汽耗率影响因素

王钦治

（徐州燃烧控制研究院有限公司 江苏省徐州市221011）

摘要：介质雾化油枪利用向特殊结构的预混室内注入高压介质（如蒸汽、压缩空气）和燃油，在预混室内充分混合、旋转，使之形成巨大数量的油气泡，这些油气泡经过运动、变形、加速一系列过程后，在喷头出口处爆裂成极细微的小液滴，从而获得高质量的雾化效果。介质雾化油枪为燃油锅炉燃烧器常用产品，主要应用于轻柴油、重油及其它热值低、粘度大、含水量大的劣质燃料的雾化燃烧。

关键词：油枪、介质雾化、油枪出力、调节比、汽耗率

一、试验目的

介质雾化油枪为燃控院基础产品，目前介质雾化油枪设计时主要参考以往项目的经验数值，本文探究介质雾化油枪油孔、气孔、混合孔等几个重要参数对调节比、油枪出力以及汽耗率的影响，确定最佳的孔径比例关系；

本文所涉及的符号及其含义如下：

P油：枪前油压（MPa）、F1：油孔面积（mm2）；

P气：枪前气压（MPa）、F2：气孔面积（mm2）、F3：油气混合孔面积（mm2）、

G油：燃油出力（kg）、G气：雾化介质耗量（kg）；气耗率β= G气/ G油

二、试验结果

2.1F3/F1比值对介质雾化油枪调节比的影响

介质雾化油枪调节比随F3/F1比值的变化规律如下图2.1所示：

图2.1 油枪调节比随F3/F1比值的变化曲线

从上图可以看出，介质雾化油枪的调节比随F3/F1比值的增大而降低，在试验条件下，当F3/F1=3时，油枪的最大调节比可达到1:15左右，随着F3/F1比值的增大，当F3/F1=8.5左右时，油枪的最小调节比已经低于1:3。

2.2 F3/F1比值对介质雾化油枪出力的影响

介质雾化油枪出力随F3/F1比值的变化规律如下图2.2所示：

从下图2.2可以看出，油枪的出力随着F3/F1比值的增大而增大，在油通路面积不变的情况下，介质雾化油枪F3/F1的比值从3增加到8.5，在试验条件下,油枪的最大出力仅仅提升了1.3倍左右，反而最小出力提升较多，最大可达6.3倍。

图2.2 油枪出力随F3/F1比值的变化曲线

这是因为在F1、F2不变的前提下，F3的大小会对混合室压力影响较大，F3越大，混合室压力越小。因燃油为不可压缩流体，F1确定之后，枪前油压P油最大时，燃油最大流量主要受到油孔的最大流通能力所限制，混合室压力对燃油流通形成的阻力反而影响较小，此时若混合室压力减小，即油孔出口背压减小，油枪出力会略有上升，但上升幅度有限。

反观介质雾化油枪在试验条件下的最小出力，因为燃油流量较小，远未达到油孔的最大流通能力的限制，这时影响燃油流量的主要因素就变成混合室背压对油孔出口产生的阻力，随着F3增大大，混合室压力越小，燃油流动的阻力越小，瞬时流量增加较快。也就是说，随着F3/F1比值的增大，在试验条件下，油枪的最大出力提升不多，但最小出力剧增，这也就解释了图2.1中，随着F3/F1比值的增大，油枪调节比急剧降低的原因。

同时，从图2.2中还可以看出，F2/F1比值对油枪最大出力影响不明显，在工程应用中，往往选定油枪额定出力的1.2倍作为油枪的最大出力，也就是说，如果确定好F3/F1的值，在油枪设计过程当中，油枪额定出力的确定只和油孔直径这一个参数有关。

2.3 F3/F1比值对介质雾化油枪气耗率的影响

试验条件下，介质雾化油枪的气耗率变化规律如下表2.3所示。

表中箭头所示方向为气耗率增大的方向，以P油=P气为中轴线，将表格分为上半区和下半区。中轴线上气耗率β随着气压P气的升高而增大，当P气达到最大值0.8MPa时，此时气耗率也达到最大，记为βmax。

表2.3 油枪气耗率变化规律

上半区所有表格内气耗比均小于βmax，下半区所有表格内气耗率均大于βmax。因为下半区内P气＞P油，此时是以获得更好的雾化效果或者将燃油流量调节到一个特定值为目的，试验条件下下半区气耗率β普遍较高，一般能维持在30%~100%，峰值可达到286%，因此不对下半区内汽耗率做细致讨论。

三、结语

根据以上描述，可得如下结论：

（1）介质雾化油枪的调节比随F3/F1比值的增大而降低；

（2）介质雾化油枪的出力随着F3/F1比值的增大而增大；

（3）介质雾化油枪的气耗率随着F3/F1比值的增大而减小，随着F2/F1比值的增大而升高；

参考文献

[1] 吕文豪. 逆喷型低氮重油油枪的试验研究. 节 能 技 术,2016(5).

[2] 范 珂. 火电厂锅炉上气泡雾化燃油燃烧技术运用. 可燃物发电运维,2024(5)