沥青拌合站燃烧器两种雾化方式的比较

为了液态燃料能在燃烧室中有效地燃烧，必须先将其破碎成微小的油滴，即通常所说的雾化。

油滴雾化直径越小，其燃尽时间就越短，燃烧热效率也就越高。试验表明：直径为1mm的煤油珠在空气中燃尽约需1s；直径为0.1mm的煤油珠约需0.01s；直径为0.05mm的煤油珠约需2.5μs。试验表明，若油珠直径缩小至原来的1/20，燃尽时间却可缩短至1/400。当较大的油滴燃烧时，在高温缺氧的条件下会发生裂解反应，产生微碳粒，使燃油的热量没有充分释放，并且燃烧时冒黑烟。液态燃料雾化的目的，是通过雾化形成直径非常小的颗粒，即形成尺寸非常均匀的液雾，以增加液态燃料与空气的接触面积，获得更好的燃烧效果。

1.压力雾化

传统的沥青拌合站燃烧器均采用压力雾化的方式，一般是将燃油加压到2.5～3.0MPa，通过油枪喷口机械雾化片的旋流，高速的油流与空气摩擦后使燃油破碎、雾化。这种雾化方式的油滴索太尔平均直径约为120μm(索太尔平均直径的含义为：假设一群油珠的大小都相同，且假设油珠的表面积和体积均与真实油珠的相等，但假设的油珠数目与真实油珠的数目不等，这群假设的油珠直径称为索太尔平均直径)。压力雾化需要克服燃油黏度的影响，黏度越大，使之破碎就越困难，故这种雾化方式的燃烧器比较适用于燃烧柴油等黏度较低的燃油。

目前国内很多沥青拌合站为降低成本，纷纷改用燃烧重油、渣油、煤焦油等油品。上述油品的最大缺点是杂质较多，对燃油泵的损伤较大，泵的故障率较高。泵磨损后排量下降，供油压力降低，直接影响到燃油的雾化效果，使燃油燃烧状况恶化，造成油耗高、冒黑烟，未燃烧的燃油还会糊在除尘布袋上。

本公司一台沥青拌合站曾因除尘布贷上糊的燃油过多，在开机点火时出现闪爆现象，结果引燃了除尘箱中的除尘布袋。

2.气泡雾化

气泡雾化是将压缩空气注入喷嘴上游流动的液体中，在气泡发生器中形成液体气泡流，它流经混合管后到达锥形收敛段(见附图)，此时气泡数量增加，气泡的平均直径会因气泡膨胀而增大；同时，由于气泡的加速以及受气、液两相流中的湍流脉动作用，某些气泡会破裂成更小的气泡，气泡从喷嘴喷出后，一般会爆破成雾滴。

将液体燃料雾化需要克服液体的两种阻力：一是油液黏性引起的阻力，另一种是表面张力。传统的压力雾化方式主要是克服液体燃料的黏性阻力雾化的，而在气泡雾化过程中，由于增加了压缩空气的能量，气泡的爆破主要是克服液体燃料的表面张力，这与压力雾化有质的区别。各种燃料油(包括柴油、重油、渣油、煤焦油等)的黏度与水相比较均较大，而表面张力与水作比较相差不大，所以气泡雾化的机理特别适合雾化重油、渣油等黏性较大的燃油，其雾化过程只需将燃油加热到流动状态并送到雾化喷嘴即可。

气泡雾化燃烧器有以下优点：

(1)雾化油滴的直径小，尺寸分布均匀(有资料显示，其油滴的索太尔平均直径小于40μm)；

(2)燃油的雾化效果基本不受燃油黏度的影响，故燃烧器能适用各种黏度的燃油；

(3)燃油能完全燃烧，不冒黑烟，达到环保标准，同时节约燃油；

(4)喷油孔数目较多、直径较大，从根本上解决了喷嘴堵塞、结焦的问题；

(5)燃油的雾化效果不受流量大小的影响，火焰调节范围比较大，最高可做到1∶10，这样就能准确地控制燃烧温度；

(6)对泵的供油压力要求降低(仅为1MPa左右)，极大地提高了泵的使用寿命。

3.气泡雾化燃烧器的应用实例

一台进口的3000型沥青拌合站，原燃烧器采用压力雾化方式，因燃料油中的杂质较多，使用过程中燃油泵的故障率很高。原选用的三螺杆燃油泵，每台国产价格8000元，因燃油泵磨损后会直接影响燃烧质量，故只能更换新泵，使得每年的使用维修费用很高，改用气泡雾化燃烧器后，表现出以下优点：

(1)因燃油泵的使用压力降低(仅为1MPa左右)，泵的使用寿命大大延长，而且由三螺杆泵改为齿轮泵后，约每台1000元的齿轮泵就能生产3万吨左右的沥青混凝土。燃烧器的故障率也大大降低，不仅能保证生产顺利进行，还可降低维修费用。

(2)由于雾化质量的提高，保证燃油能充分燃烧，使沥青拌合站不冒黑烟了，且达到了环保部门的排放标准；糊在除尘布袋上的油污大大减少，延长了除尘布袋的使用寿命；生产沥青混凝土的油耗降低了，改造前每生产1t沥青混凝土平均需要约7kg的燃油，改造后在同样的生产条件下生产1t沥青混凝土仅需要约5.5kg的燃油；沥青拌合站的产量提高了，改造前产量大约为190t/h，改造后接近240t/h。

(作者地址：辽宁省大连市开发区淮河西路97号大连开建市政工程有限公司  116600)

责任编辑：Anny