液态燃料(含非燃烧设备的液态工质)的另一种雾化手段是采用空气雾化喷嘴,这种雾化方式应用于工业炉上是先于压力雾化(离心式)。但是在航空燃气轮机的燃烧室性能改善中发挥了很好的作用,并且大量应用于燃气轮机上是在压力雾化喷嘴之后,被人们称为它的喷嘴技术的又一次创新。另外从工业炉和锅炉燃烧设备上燃用劣质燃油,如重、渣油等的燃烧性能改善的要求(如低氧燃烧及大功率燃烧等)又促进了空气雾化喷嘴的研究与应用。
工业炉、锅轮及地面燃气轮机燃用煤粉、煤浆等燃料也需要采用空气雾化喷嘴。非燃烧设备上对固态粉料的散播,高稠度液态熔液、料液的雾化也需要空气雾化喷嘴作为液体燃料(工质)的空气雾化喷嘴的主要类型及雾化原理前面已有介绍。
空气雾化喷嘴按照雾化空气压力高、低分为低压(<0.1MPa)、高压(>0.1MPa)空气雾化喷嘴,一般按雾化气供给装置不同而加以区分,利用鼓风机供气,压力较低的为低压式;采用高压蒸汽或压缩空气(利用压缩机)雾化的为高压式。
工业炉窑(如冶金热处理、陶瓷、石化等行业的炉窑)上广泛采用的低压空气雾化喷嘴通称为低压空气雾化喷嘴。
在航天与地面燃气轮机燃烧室上采用的蒸发管及空气雾化喷嘴的雾化气压差仅利用火焰筒内外压力损失所形成的,其气压差也很小,燃烧室进口压力为0.5-3.0MPa,△pa为3%一5%时雾化气压小于l0kPa,也可以说是属于低压空气雾化喷嘴。
值得特别指出的是蒸发管之所以列入空气雾化喷嘴,那是因为喷入蒸发管内的燃油的主要依靠管内高速气流冲击雾化、混合,而受高温管壁和气流加温蒸发的燃油是不足50%。并且由于它的内部燃油雾化结构不如纯粹的空气雾化喷嘴完善,因此被人称为“蹩脚”空气雾化喷嘴。另外也因为在高温下自燃及机械可靠性差而不受重用。后经过不断改进,目前仍在高性能航空燃气轮机燃烧室上采用。
高压空气(蒸汽)雾化喷嘴丰要应用于燃用重质燃油的工业锅炉中的玻璃窑炉、锅炉燃烧器及地面燃气轮机上,以及非燃烧设备的料液,熔液的喷雾装置。它可按照液体与雾化气相互作用空间司不同区分为外混式、内混式及组合式(如Y型喷嘴)。外混式是气流雾化液体主要在喷口处或喷口外进行;内混式则在喷几前掺混和局部雾化后,再经喷口喷射继续雾化。
机械空气(蒸汽)雾化喷嘴是压力雾化和空气雾化组合形式,它在工业炉和燃气轮机上得到应用,虽然它需要雾化气(汽),要消耗一部分能耗,但是它克服了简单压力雾化喷嘴调节比小的缺点,并且能保证低负荷工作时燃油雾化质量(靠气或汽雾化),它综合利用了较高油压(比压力式低一些)和高速气流的双重雾化作用,而雾化气(汽)耗比单纯空气(蒸汽)雾化喷嘴的低。
机械空气(蒸汽)雾化喷嘴的雾化气也可以是低压或高压;它也可以是内混或外混式。气泡雾化喷嘴的雾化机理将在后面作说明,它在燃用重、渣油的燃烧器上具有明显优点。煤粉和煤浆喷嘴单独加以说明是因为它是固态或含固态物质的燃料,它们都采用高压气雾化喷嘴,在组织输送、雾化过程中有一些特殊问题。
上诉概要对比说明低压和各种高压空气(蒸汽)雾化喷嘴及机械空气(蒸汽)雾化喷嘴的特性,并可归纳以下结论:
1、高压空气(蒸汽)及机械空气(蒸汽)雾化喷嘴优于低压空气雾化喷嘴主要是扩大了燃油调节比,增加了出力(供油量),和改善低负荷下雾化质量.以满足较人功率要求的工业炉和锅炉使用要求。但是低压空气雾化喷嘴(烧嘴)可以节约雾化气(汽)的能耗,也可以满足多喷头炉窑所要求的均匀温度场。
2、内混式优于外混式之处是雾化耗气(汽)量少,雾化质量好,火焰较短,但是它的雾化锥角随流量变化。
3、Y型喷嘴又称中问混合式,它具有许多优点:单个喷嘴燃油供给量大;调节比大;雾化质量好;雾化耗气(汽)量低;雾化锥角不变等。
4、一般采用蒸汽雾化的耗量低干压缩空气,高温蒸汽自带一部分热焓,有利于燃油雾化和蒸发。单纯蒸汽雾化不如机械蒸汽雾化喷嘴好。
值得说明的是,在工业上早已应用的另外供气的气流雾化喷嘴称为“气动喷嘴”(Pneu-matie Atomizer),而利用燃气轮机燃烧室本身气流的称为“空气雾化喷嘴”(Air Bluast Atomizer)。而目前人们习惯于将所有的气流雾化喷嘴统称为空气雾化喷嘴,只是针对具体类型而有不同名称。