低压油嘴的结构、调节比和燃烧能力分析

低压油嘴是用全部助燃空气作为雾化介质，靠空气流的动量将油雾化。雾化空气流速70～100m/s，雾化粒径80～100μm，空气压力3～8kPa，多采用两三次空气雾化。油压一般为0.03～0.15MPa，油压太高，使油速过快，影响燃烧效果。空气系数α=1.1～1.15。

油嘴燃烧能力不能过大，一般不超过250kg/h，否则油嘴喷口截面过大，不易保证雾化质量，且使结构笨大。

低压油嘴的空气通道截面大都做成可调的，以保持固有的喷出速度，从而保证雾化质量。

1.低压油嘴计算

（1）燃油进口管直径

式中　D_y——燃油进口管直径（mm）；

G_y——燃油小时流量（kg/h）；

ρ_y——实际温度下燃油密度（kg/m³）；

v_y——燃油流速，v_y=0.1～1m/s。

（2）燃油喷口截面面积

式中 A_y——燃油喷口截面面积（mm²）；

μ——燃油喷口流量系数，μ=0.2～0.3；

p_y——喷口前燃油压力（MPa）。

（3）空气进口管直径

式中 D_k——空气进口管直径（mm）；

G_k——空气消耗量（kg/h）；

ρ_k——空气密度（kg/m³）；

v_k——空气流速，v_k=10～15m/s。

（4）空气喷出口截面面积

式中 A_k——空气喷出口截面面积（mm²）；

V_k——空气流量（m³/h）；

p_k——油嘴前空气压力（Pa）；

μ——空气喷出口流量系数，μ=0.6～0.8。

（5）油滴理论雾化半径

式中 r——油滴理论雾化半径（mm）。

（6）火焰长度近似计算公式

式中 L——火焰长度（m）；

V——单位燃料的雾化空气量（m³/kg）；

d——油嘴喷头直径（m）。

2.低压油嘴分类

（1）K型低压油嘴（图5-23）K型低压油嘴为一次空气雾化，其结构特点是空气喷嘴带有倾斜角度的导向叶片，使空气以旋流方式与油股相交，因此雾化较好。此外，在油嘴心部的供油通道中设有控油针可疏通喷油孔，能防止油孔结焦及杂质堵塞。

图5-23　K型低压油嘴

该型油嘴结构简单，燃烧稳定，界限较宽，但因风口截面不能改变而限制了调节比，也不能实现油、气自动按比例调节。所需油压50～150kPa，风压3～8kPa，空气系数0.73～2.32，雾化平均粒径65～85μm，雾化张角30°～90°，火焰长度0.4～1.2m，正常调节比1∶1.3。

（2）R型低压比例调节油嘴（图5-24）R型低压比例调节油嘴能实现比例调节，即改变燃油量时能相应改变空气喷口截面，在油压和空气压力不变的情况下使油量和空气量始终保持一定的比例。油液分三级雾化，即助燃空气分三次与油射

图5-24　R型低压比例调节油嘴

1—油嘴外壳 2—风嘴 3—油喷嘴 4—旋塞 5—油管 6—手轮 7—联动杆 8—调节杆

流相遇。一次风量约占总风量的30%；二次风沿切线方向引进，呈旋流状态喷出；三次风与油雾相遇的夹角大，冲击与破碎的作用强，因而雾化与混合情况好。烧嘴采用嘴内回油，油温油量稳定，特别有利于小能量油嘴的稳定燃烧。缺点是结构复杂，对油的质量要求较严，油嘴前需设过滤器进行精过滤。另外，调节油量的旋塞装置加工较困难，使用中要注意对油嘴的维护和管理。

油嘴所需风压6～8kPa，空气系数0.9～2.6，油压0.04～0.15MPa，油雾化粒径92～95μm，雾化张角24°～26°，流股射程1300～1400mm，火焰长度1000～1300mm，调节比1∶3.7。

炉温低于800℃时，油嘴宜在负压下工作。炉顶微正压时，火焰喘息，甚至熄灭；炉温高于800℃，空气系数接近或稍低于1。油嘴在正压下工作时，形成无声软火焰，透明度低但炉温均匀。

油嘴燃烧能力见表5-36及表5-37。

表5-36　R型低压比例调节油嘴燃烧能力（风套全闭无二次风时）

注：炉压<20Pa，空气温度20℃。

表5-37　R型低压比例调节油嘴燃烧能力（风套开启有二次风时）

注：炉压<20Pa，空气温度20℃。

（3）RK型低压油嘴（图5-25） RK型油嘴是吸取R型油嘴三级雾化的风量调节结构和K型油嘴油量调节结构而制成的，既改进了K型油嘴一级雾化的缺点，也简化了R型油嘴的结构。油量调节是通过旋转锥形把手，带动控油针前后移动，相应改变了喷油孔面积而达到调节油量的目的，同时可用来通油孔，以防堵塞。空气量调节是通过转动调风轮，在螺旋槽和导向螺钉作用下使空气喷头前后移动，相应改变了二次风和三次风喷出口面积，从而达到调节空气分配量的目的。一次风量的变化是微小的。

RK型油嘴结构较简单，对燃料油适应性强，使用效果良好，但不能实现油、空气按比例调节。

油嘴前油压50～150kPa，油嘴前风压4～8kPa，油嘴雾化射程1200～1600mm，雾化张角16°～20°，雾化粒度52～133μm，空气系数0.92～1.72，火焰长度600～1400mm，火焰张角25°～30°，调节比1∶3.5。

炉温低于500～800℃时，在负压条件下一般才能保证稳定燃烧。

油嘴性能及尺寸见表5-38。油嘴安装尺寸见图5-26、及表5-39。

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图5-25　RK型低压油嘴

1—壳体 2—空气喷头 3—油喷头 4—油套筒 5—转动轴套 6—控油针 7—调风杆 8—调风轮

表5-38　RK型低压油嘴性能及尺寸

表5-39　RK型低压油嘴安装尺寸 （单位：mm）

图5-26　RK型低压油嘴安装图

1—油嘴 2—风套 3—固定板 4—油嘴砖

（4）DBR型全热风机械比例调节油嘴（图5-27）由R型油嘴改造为热风助燃的机械比例调节油嘴，保留了R型油嘴三级雾化的比例调节结构并在油管外围增加了蒸汽隔热层，不仅能防止油管内外结焦还改善了雾化质量。

热风温度200～500℃，热风压力2000～6000Pa，油压0.1～0.3MPa，燃油量1.5～100kg/h，隔热用蒸汽压力0.05～0.15MPa，火焰长度1～2.5m。

油嘴主要技术性能见表5-40、表5-41，油嘴安装尺寸见图5-28及表5-42。

图5-27　DBR型全热风机械比例调节油嘴

1—外壳 2—风嘴 3—油喷嘴 4—油管5—风油比调杆 6—旋塞 7—调风杆 8—调油手轮

表5-40　DBR型全热风机械比例调节油嘴燃烧能力 （单位：kg/h）

注：空气压力4kPa。

表5-41　DBR型全热风机械比例调节油嘴技术性能

注：风温20℃。

图5-28　DBR型全热风机械比例调节油嘴安装图

1—DBR油嘴 2—烧嘴砖 3—空气蝶阀 4—固定板 5—减压阀及压力表 6—过滤器

表5-42　DBR型全热风机械比例调节油嘴安装尺寸 （单位：mm）

（5）油压自动比例调节油嘴　油嘴结构见图5-29，其特点是利用油压的改变使供油量变化，并能自动按比例地使空气量也相应变化，为炉子自动化控制创造了条件。

当调大油嘴能量时，可将供油压力增高，此时波纹管受到压缩，将带有油槽的柱塞向右推动，弹簧受到压力并与油压相平衡，结果柱塞产生一定位移。由于油槽长度变大，使油量增大到一定数值，同时与柱塞连在一起的空气喷头也向右移动一定位置，增大了一次与二次空气的出口截面，使空气量增大，完成了油、气按比例自动调节动作。

适用的油压范围0.05～0.3MPa，空气压力范围4.9～8kPa，火焰张角25°～30°，油雾化粒径50～80μm，火焰长度0.6～4m，油嘴调节比1∶6。

油嘴性能见表5-43，安装尺寸见图5-30及表5-44。

图5-29　F型、F-RF型油压自动比例调节油嘴

1—壳体 2—空气喷头 3—油喷头 4—液压缸 5—柱塞 6—波纹管 7—弹簧 8—比例调节手柄

表5-43　F型、F-RF型油嘴技术性能

注：1.表内数据系空气压力为6.9kPa，吸风口全部关闭时的情况。如空气压力不够时，可打开吸风口补充一部分空气；当吸风口全部打开时，空气量将增加30%～40%，但空气压力不得小于4.9kPa，否则将引起雾化不良和燃烧不完全现象。

2.当油压超过300kPa，吸风口全部打开时，还可以提高燃烧能力，增大调节比，但油压不得超过340kPa，否则将引起波纹管损坏和燃烧不完全。

表5-44　F型、F-RF型油嘴安装尺寸 （单位：mm）

图5-30　F型、F-RF型油嘴安装图

1—油嘴砖 2—固定板 3—空气蝶阀 4—油嘴 5—风套

该型油嘴有两个系列：一是F型系列，使用冷风；二是F-RF型系列，使用300℃左右的热风。后者的原理、结构、燃烧条件与F型相同，只改变了油嘴各部出风口面积。

（6）QRF型全热风油压自动比例调节油嘴 油嘴结构示意见图5-31。该型油嘴是在F-RF型油嘴基础上改进而成的，由于采用了特殊的密封机构和蒸汽伴送，可使用各种燃料油，在助燃空气温度高达500℃时也能良好地燃烧而不发生结焦和堵塞现象，在空气温度350～500℃、空气压力3.9～6.9kPa情况下油嘴能正常使用。

图5-31　QRF型全热风油压自动比例调节油嘴

1—空气喷头 2—油喷头 3—油汽芯 4—空气壳体 5—油管体 6—蒸汽芯 7—波纹管 8—柱塞 9—螺旋弹簧 10—调节手轮

油嘴性能见表5-45和表5-46，安装尺寸见图5-32及表5-47。

表5-45　QRF型油嘴在额定状态下的性能

注：在非额定状态下使用时，其实际燃油能力应乘以修正系数K（表5-46）。

表5-46　QRF型油嘴在非额定状态下燃油能力修正系数K值

表5-47　QRF型油嘴安装尺寸 （单位：mm）

图5-32　QRF型油压比例调节油嘴安装图

1—油嘴砖 2—固定板 3—空气蝶阀 4—膨胀节 5—油嘴 6—风套