F型油压自动比例调节燃油喷咀的研制

D0I:10.13374/i.issn1001-053x.1980.03.003 北京钢铁学院学报 1980年第3期 F型油压自动比例调节燃油喷咀的研制 冶金炉教研室张先橘 摘 要 本文简要介绍F型喷咀的研制情况，针对目前各喷咀在使用中燃料清耗高，热 工自动化困难等问题，采用利用燃油压力的控制来自动地、按比例地配比空气量， 达到自动比例调节的目的，为降低燃耗，实现热工自动化制选有利条件，同时采用 波纹管作为动密封，紫铜环作为静密封，提高了密封的可靠性，使核喷咀得以采用 热送风，为进一步节约燃耗制造条件。 由一机部设计总院主持，北京钢铁学院负责，与上海机电设计院和常熟喷咀厂协作，共同 研制的F型油压自动比例调节燃油喷咀，经过三年多的设计、制造、冷态试验、热态试验和 在工业炉上试用，性能完全达到预期的要求。经过不断改进，无论在使用性能上，结构原理 上，操作维修上以及加工制造上，均较引进日本的最佳的R型喷咀为优，受到各试用单位的 欢迎。1979年7月一机部设计总院于苏州主持召开鉴定会给予充分的肯定，並正式定型。 一种适合我国国情的新型燃油喷咀研制成功了。这种喷咀已大批量生产，在上海、北京、天 津等地推广使用，取得了良好的效果。连续式加热炉上平均节油率在10%以上。与R型喷咀 比较，炉温自控系统的主要仪器设备投资减少46.8%，烧咀的生产成本下降27%，这就可以 用同样的资金使更多的炉子实现炉温自控。此外，由于油压自动比调烧咀较好地解决了风、 油的比例燃烧，从而为减少金属的氧化烧损创造了条件。 (一) 如何提高炉子的生产率，降低燃料消耗，消除烟尘污染，减轻工人高温操作，以及实现 生产过程自动化，是摆在炉子热工人员面前的迫切任务。烧好这些工业炉的措施是很多的， 其中主要措施之一就是需要一种燃烧性能良好，结构简单，维修方便，便于生产操作和白动 化的燃油烧咀，具体地说，这种喷咀必须达到下述要求： 1,喷咀在工作时能自动地将油量和空气量始终保持合适的比例。 节约工业炉的燃料消耗量，主要的方法之一就是控制燃烧时合理的空气过剩系数。 每公斤重油燃烧时所需的理论空气量一般为10~11立方米。在燃烧时，供给的空气量如 果比理论值过大或过小，都给炉子热工带来不利的影响，主要表现在： (1)降低燃烧温度使炉子产量降低： 重油燃烧时的燃烧温度对炉子热工起着重要的作用。燃烧温度越高，其他条件相同的情 19

北 京 钢 铁 学 院 学 报 年第 期 型油压 自动比例调节燃油喷咀的研制 冶金炉教研 室 张 先很 摘 要 本文 简要介 绍 型 喷咀 的研 制情况 ， 升对 目前各喷咀 在使用 中燃料 清耗 高 ， 热 工 自动化 田 难 等问题 ， 采 用利用燃油 压 力 的控制来 自动地 、 按 比例地配 比 空气 ， 达 到 自动 比例调 节的 目的 ， 为 降低 燃耗 ， 实现 热工 自动化 浏选有利 条件 ， 同时采 用 波纹 管作为动 密封 ， 紫铜环 作为静 密封 ， 提 高 了密封的可亦 性 ， 使核喷咀得 以采用 孩 热送风 ， 为进 一 步节约燃耗 到造 条件 。 由一 机部设 计总院主 持 ， 北京钢 铁 学院负责 ， 与上 海机 电设计院和 常熟喷咀厂 协作 ， 共同 研制的 型油压 自动 比例 调节燃油喷咀 ， 经 过 三年多的设计 、 制 造 、 冷态 试验 、 热态 试验 和 在工业炉上试用 ， 性能完全达到预 期 的要求 。 经过不断 改进 ， 无论在使用性能上 ， 结构原 理 上 ， 操作维修上 以 及加工制 造上 ， 均较引进 日本的最佳 的 型喷 咀 为优 ， 受到 各试用单位的 欢 迎 。 年 月一机部设计 总 院于苏州主持 召开鉴定会给予 充分的肯定 ， 业正式定型 。 一 种 适合 我 国国情 的新 型燃 油喷咀研制 成 功了 。 这种喷 咀 巳大批 里生产 ， 在 上海 、 北京 、 天 津 等地推广 使用 ， 取得 了 良好的效果 。 连续式加热炉上平均节油率在 以 上 。 与 型喷 咀 比 较 ， 炉温 自控 系统 的主要仪 器设 备投 资减少 ， 烧 咀的生产成 本下降 ， 这就可 以 用 同样 的资金使更 多的炉子实现炉温 自控 。 此外 ， 由于油压 自动 比调 烧咀 较好地解决了风 、 油的 比例 燃烧 ， 从而 为减少金属的氧 化烧损 创造了 条件 。 一 如何提高炉 子的生产 率 ， 降低燃 料 消耗 ， 消除烟尘 污染 ， 减轻工 人高温操作 ， 以 及实现 生产过 程 自动 化 ， 是摆 在炉子热工 人 员面 前的迫切 任务 。 烧好这些工业 炉的措施是很 多的 ， 其中主要措施之一 就 是需要一 种燃烧性能 良好 ， 结 构简单 ， 维修方便 ， 便 于生产 操作和 自动 化的燃油烧咀 ， 具 体地说 ， 这种喷咀 必 须达 到下述 要求 喷咀在工 作时能 自动地将油量 和 空气量 始终保持 合 适的比例 。 节 约工 业炉的燃 料 消耗量 ， 主 要的方 法之一 就 是控 制燃烧 时合理 的空 气过 剩 系数 。 每 公斤重 油燃 烧 时所需的理论 空 气 量一 般 为 立方米 。 在燃烧 时 ， 供给 的空气量 如 果 比理论 值过 大或过 小 ， 都给 炉子热工 带 来不 利 的影 响 ， 主 要 表现在 降低燃烧 温 度使炉子产 量 降低 重油燃烧 时的燃 烧温 度对 炉子热工 起着 重要 的作用 。 燃烧温 度越 高 ， 其他 条件相 同的情 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1980．03．003

况下，·火焰传给加热工件的热量就越多，而且与温度成4次方的关系。 燃烧温度在空气不预热的情况下可用下式计算： t燃= Q低一Q细℃ V,C烟 式中：Q低一重油的低发热值大卡/公斤， Q一重柚燃烧时烟气中化学热，大卡/公斤事 V。一重油燃烧时生成的烟气量，标米/公斤； C烟一重油燃烧产物的比热大卡/℃标米。 过大的空气量使烟气量V增加，显著地降低了燃烧温度，而过小的空气量使分解吸热 部分Q烟增加，更加剧烈地降低了燃烧温度，两者都使炉子的传热条件变坏，降低加热速 度，减少产量。其关系可由图1明显看出。 (2)增加烟气量或不完全燃烧量，使燃耗量增加。烟气带走的物理热量损失可由下式 计算： q2=t烟：C烟V% Q旺 式中：t烟一烟气出炉温度影 C幅一重油燃烧产物的比热，大卡/℃标米3， V。-一重油燃烧时生成的烟气量，标米3/公斤影 Q低一重油的低发热值，大卡/公斤。 空气过剩系数增加与烟气带走物理热损失的关系如图2所示。 减少必需的空气量，使燃烧不完全，也会增加烟气带走的化学热损失，亦见图2。 由于不完全燃烧，烟气带走的化学热损失可由下式计算： e NH/ 61 29 烟气温度 1900 e上 7初 吴 8 10 a90N123 空气过测系数a 空气过剩系数n 图1 图2 20

况下 ， ， 火焰 传给加热工 件的热量 就越 多 ， 而且 与温 度成 次方 的关系 。 燃烧温 度在空 气不 预热 的情况 下 可用下式计 算 ‘ 。 · 锹 ，℃ 式 中 乒一重油 的低发热谭 大卡 公斤 ， 侧－ 重油燃烧时烟气中化学热 ， 大卡 公斤 ， － 重油燃烧时生成的烟 气量 ， 标米 公斤， 烟 － 重油 燃烧产 物的比热 大卡 ℃标米 。 过 大的空气量 使烟 气量 。 增加 ， 显著地降低了燃烧温 度 ， 而 过 小的空 气 量使分解 吸热 部分 烟增加 ， 更加剧烈地降低 了 燃烧温度 ， 两者 都使炉子 的传热 条 件变坏 ， 降低 加 热 速 度 ， 减 少产 量 。 其关系可 由图 明显看 出 。 增加烟 气量或不完全燃 烧量 ， 使燃耗量增加 。 烟 气带走的物理热量损 失可 由下式 计 算 烟 · 烟 。 任 恶 一 一一一万叹，二 一 一 只业 式中 烟 － 烟 气出炉温度， 烟－ 重油然烧产物 的 比热 ， 大卡 ℃ 标 米 “ 。 一 一重油燃烧时生成的烟 气量 ， 标米 公斤， 低 － 重油 的低发热 值 ， 大卡 公斤 。 空 气过 剩系数增加 与烟气带走物理热损失的关系 如图 所 示 。 减少必需的空 气量 ， 使燃烧不完 全 ， 也会增加烟 气带走的 化学热 损 失 ， 亦见 图 。 由于不完全嫩烧 ， 烟 气带走的 化学热损 失可 由下 式计算 次考汾思阔成亲济诌 几 、 、 」 ， 效 林飞踩 尸产 诀从 、议、 户 洲 州 尹嗜 次决二 袱 产洲尸 尸沪 户尸产 ， 、 一 决 洲少 产 尹 汤尸尸 沼卜 丫 监，， 尸洲尸 “ 尸口 州 次 二 姗海茹醉 犷票侧乍宕裸妞却城脚非藕粉 哥划如续丫城平﹃。龙、长工 即 叩 呼 阿 ， ， 砂 空 气过别 系数 空气过刹系数 图 ， 图

q,=30.2C0′+25.8HVm% Q低 式中：CO',H'一一烟气中一氧化碳和氢的含量%。 其他各项同前。 目前，在我国燃油加热炉的燃烧操作上，存在着不注意及时调整撚油量与供风量的合理 配比问题。例如，在热负荷变化时经常采用减油不减风和增油不增风的操作，造成大量的空 气过剩或者空气不足，这是形成燃料消耗量普遍较高的一个重要原因。因此，严格控制空气 过剩系数，保证空气量与燃油量之间的配合，是合理组织然料燃烧的重要内容，也是大量节 约燃油的一条重要途径。 降低空气过剩系数对节约燃料的效果，可由表1看出： 表1 烟气排出 原来的空气 减少后的空气过剩系数 温度℃ 过剩系数n 1.30 1.20 1.10 1.00 1.40 3.76 7.26 10.5 13.5 700 1.30 3.65 7.01 10.1 1.20 3.48 6.74 1.10 3.38 1.40 5.94 11.27 16.0 20.2 900 1.30 5.66 10.7 15.2 1.20 5.9 10.1 1.10 5.06 1.40 94.3 17.3 23.8 29.4 1100 1.30 8.67 15.9 22.1 12.0 7.91 14.7 1.00 7.36 1.40 15.7 27.2 35.9 42.7 1300 1.30 13.7 23.9 32.1 1.20 11.9 21.3 1.10 10.7 注：表内数据为燃烧重油时的燃烧节约率%。 2.喷咀必须便于操作和热工自动化，使生产过程在最佳状态下运行。 在手工操作的条件下，要及时地进行燃烧操作，控制合理的风、油配比是比较困难的。 一方面在产量变化，供热量增减时，要及时调整许多烧咀的油量与风量的比例，劳动强度是很 大的，另一方面由于监测燃烧情况的手段缺乏，不容易观察空气过剩的程度，也不能很好地 加以控制，这就要求实现生产过程的自动化。 目前先进的工业炉都采用自动调节仪表或计算机来控制。在我国，大多采州自动调节仪 表来控制。对于非比例调节喷咀（如C、K、Z型）的自动控制一般用下列控制系统： 21

， ， 丝卫旦二业 。 一 ‘ 式 中 了 ， 尹 － 烟 气中一 氧化碳和 氢的 含量 。 其他 各项同前 。 目前 ， 在我国燃 油加热 炉的燃烧操作上 ， 存在 着不注 意及 时调 整燃 油 量 与供风量 的合理 配 比问题 。 例 如 ， 在 热负荷变化时经常采用减油不减风和 增油不增风的操作 ， 造成 大盈的空 气过 剩或者空 气不足 ， 这是形成嫩料消耗量普遍 较高的一 个重要原 因 。 因此 ， 严 格控 制空 气 过 剩系数 ， 保证 空 气量 与燃油量之 间的配 合 ， 是合理组织燃料燃烧的 重 要内容 ， 也是 大量节 约燃油 的一 条重要途径 。 降低空 气过 剩 系数对节 约燃料的效果 ， 可 由表 看出 表 黔 …默洲一咒缪 垦黑竿一 一 一一日 一一万丽 不二元一 一 ‘ 。 · … ‘ · “ ， 八 。 ‘ ‘ · … … ” · ‘ “ · 一兰望一 … 卫 匕一生竺一一 。 … …… 一 ‘ … ‘ … · 。 。 … 。 ‘ · ‘ ’ ‘ · ， · ’ · ， … ‘ · ， ‘ · … ’ · “ · · ‘ ‘ · ， 一 “ · · “ ， · · ， ， · 注 表 内数据为燃 烧重油 时的燃 烧节 约率 。 喷 咀 必 须便 于操作和 热工 自动 化 ， 使 生 产过 程 在最佳状态 下运 行 。 在 手工操 作的 条件下 ， 要及 时地进 行燃 烧操作 ， 控 制 合理 的风 、 油配 比是比较困难的 。 一 方面 在产 量变 化 ， 供热 量增减 时 ， 要 及 时调 整许 多烧 咀 的油量 与风量 的比例 ， 劳 动强 度是很 大的， 另一方 面 由于监 测燃烧 情况 的手段 缺乏 ， 不 容易观 察空 气过 剩的程度 ， 也不 能很 好 地 加 以 控 制 ， 这 就要求实现生产 过 程 的 自动 化 。 目前先进 的工 业 炉都采 用 自动调节 仪 表或计 算机来控 制 。 在 我 国 ， 大 多采 用 自动调 节 仪 表来控 制 。 对 于非 比例调节喷 咀 如 、 、 型 的 自动控 制一 般用 下 列 控 制系统

压力记泳计 压力变送器 压力调节路 温度调节器 温度变送器 温度记录器 执行机构 执行机构 温度控出 西 2a00 流量检出 工业炉 压力记录计 喷咀 流量变送器 压力变送器 生 流盘比例 压力网节猴 调节器 把 执行机构 流昼变送器 粥 流景检出 图3 温度调节磷 温度变达器 温变记求器 1力式 执行机构 益度控出 压力指示 E力洲节器 重油 正力记冰计 压力变送器 北力网节器 执行机的 图4 对于比例调节喷咀，例如使用引进日本的R型喷咀，采用图4控制系统： 对于图3所示系统，由于重油流量检出困难，与空气的配比也就无法实现。即使将来重 油流量检出问题解决，也仅适用于高压雾化喷咀，由于这种系统风量的调节是在空气管道内 进行，因此在喷咀前的风压随风量减少而减少，这对低压空气雾化喷咀来说，就会影响到雾 化质量，在低负荷生产时，油的雾化不良，因此这种方案在根本上不适宜低压雾化喷咀。 对于图4所示系统，由于采用R型比例调节喷咀，调节系统大为简化，这是因为在改变 袖量阀开度的时候，连锁地改变了风量开度，因此，保证了风的出口速度不变，也就保证了 22

压 力 己又计 温度调 节 器 ’ 压 力调 节 器 执 行机构 压力记录 计 七 解 囚 流见比例 玉力调 节器 叫 调 节器 瑞 尽 苏 执 行机构 乏蔡匕 抓 图 温度 调 节器 力 式 执行机构 温度 检出 压 力调 节 器 压 力记录 计 压 力变送 器 压 力调节 器 执 行机 构 图 对 于 比例 调 节喷咀 ， 例 如使用 引进 日本 的 型喷 咀 ， 采用 图 控 制 系统 对 于 图 所 示系统 ， 由于重油流 量检 出困难 ， 与空 气的配 比也就无 法实现 。 即使将来 重 油流量检出问题解决 ， 也仅适用 于高压雾化喷 咀 ， 由于这种系统风量 的调节是在空气管道 内 进行 ， 因此在 喷 咀前的风压随风量减 少而减少 ， 这对低压空 气雾化喷咀来说 ， 就会影 响到雾 化质量 ， 在低负荷生产时 ， 油 的雾化不 良 ， 因此这种方案在根本上不 适宜低压雾化喷咀 。 对于 图 所示 系统 ， 由于采用 型 比例调节喷 咀 ， 调节系统大为简化 ， 这是因 为在 改变 油 量 阀开度的时候 ， 连锁地 改变了风量开度 ， 因此 ， 保证 了风的出 口 速 度不 变 ， 也 就 保 证 了

雾化质量。但这种系统设计的出发点是一个执行机构控制一个喷咀，是非自动比例调节的。 对于多喷咀的工业炉来说，调节系统很繁杂，不适宜集中控制和统一操作。同时将执行机构 放在喷咀附近，环境条件也不好，经常损坏，实行起来仍有许多困难。北京市冶金局所属各 厂的加热炉，在1976年前后，就上了十多套自动控制系统，没有达到预期的效果。为此必须 研制一种能够自动比例调节的燃油喷咀，使燃油工业炉的自动控制尽快地发展。 3.一个性能良好的燃油喷咀还必须保证雾化好，与空气充分混合，有良好的着火条 件，並具有结构简单，操作方便，维修容易，价格低廉等优点。 (二) 目前我国常用的喷咀，大多系国外引进，主要有：从苏联引进的K型和C型喷咀，从日 本引进的R型和它的变型B型喷咀，以及经过我国改造后的RK型和RC型喷咀。近几年来我 国自己也研制了新的Z型喷咀。 以K型为代表的喷咀，结构简单，火焰张角大而短，点火容易，燃烧稳定，不易堵塞。 但风的出口断面不能随风量改变而改变，故风量减少时，风压减小，雾化效果变差，因此调 节比较小。 Z型喷咀吸取了K型喷咀的优点，同时使风的出口断面可随风量改变而改变，效果较 好。 以R型为代表的以及RC型和RK型喷咀，雾化较好，风与油雾混合均匀，点火容易，然 烧稳定，风的出口断面能够随风量改变而改变，故风量小时雾化效果不变。 一般认为，R型喷咀是比较好的低压雾化喷咀，它具有如下的优点： 1.油的雾化好。 当风压超过500毫米水柱，油的粘度低于5°E,这种喷咀可以得到良好的雾化。雾化粒 度在50μ左右，其原因主要在于这种喷咀采用了三次雾化，並且在风量变化时因风速保持不 变而使雾化效果不变。 2.燃烧性能好。 表现在点火容易，燃烧稳定，最大负荷与最小负荷之比，也就是调整范围（调节比）较 大 3.风量和油量可按比例供给。 手柄做转角 于柄成转角空 图5 图6 23

雾化质量 。 但这种系统设计的出发点是一 个执行机构控制一个喷咀 ， 是非 自动比例调节的 。 对 于多喷 咀 的工 业炉来说 ， 调节 系统很繁杂 ， 不适宜 集中控 制和 统， 操作 。 同时将执行机构 放在喷咀 附近 ， 环境 条件也不 好 ， 经常损坏 ， 实行起来仍有许多困难 。 北京市冶金局所属 各 厂的加热炉 ， 在 年前后 ， 就 上了十多套 自动控制系统 ， 没有达到预 期 的效果 。 为此 必 须 研制一种能够 自动 比例调节 的燃油 喷咀 ， 使燃油工 业 炉的 自动控 制尽快地发展 。 一 个性能 良好 的燃油 喷咀还必 须 保证 雾 化好 ， 与空 气 充分混合 ， 有 良好的着火条 件 ， 业 具有结构简单 ， 操作方 便 ， 维 修容易 ， 价格低廉等优点 。 二 目前我 国常用 的喷咀 ， 大多系国外 引进 ， 主要有 从苏联 引进 的 型和 型喷 咀 ， 从 日 本引进 的 型和 它的变型 型喷咀 ， 以 及经过我国改造后 的 型和 型喷咀 。 近 几年来我 国 自己也研制 了新 的 型喷咀 。 以 型 为代表的喷 咀 ， 结构简单 ， 火焰 张角大而 短 ， 点火容易 ， 燃烧稳定 ， 不 易堵塞 。 但 风 的出 口 断 面不 能 随风量 改变而改变 ， 故风童减 少 时 ， 风压减小 ， 雾化效果变差 ， 因此调 节 比 较小 。 型 喷 咀吸取 了 型喷 咀的优点 ， 同时使风 的 出 口 断面可 随风盘改变 而改变 ， 效果 较 好 。 ， 二 以 型 为代表的 以及 型 和 型 喷 咀 ， 雾化较好 ， 风与油雾混合均匀 ， 点 火容易 ， 赫 烧稳定 ， 风的出 口 断面 能够随风量改变而 改变 ， 故风量 小时雾化效果不变 。 一 般认 为 ， 型 喷 咀是比较好 的低压雾化喷 咀 ， 它具有如下的优点 油 的雾化好 。 当风 压超过 毫米水柱 ， 油的粘度低 于 ， 这 种喷咀可 以得到良好 的雾化 。 雾化粒 度在 卜 左右 ， 其原 因主 要在 于这种喷 咀采用 了三次雾化 ， 业且 在风量变化时 因风速 保持不 变而使雾化效果不 变 。 燃烧性能好 。 表现在点 火容易 ， 燃 烧稳定 ， 最 大负荷 与最 小负荷 之 比 ， 也就是调 整范围 调节 比 较 大 。 风量和 油 量可按比例 供给 。 、谕澳众喇含 兴训、 。试岔 · 手柄旋转角 度 几有与旋 车凡了 图 图

R型喷咀的油量、风量是靠手柄旋转来改 变的，二者手柄可用机越连锁。在改变油量 时，风量按比例增加，油的变化与风量的变化 油 与旋塞的旋转角成线性关系，其关系如图5、 米3/时 公斤/时 6、7所示。 R型喷咀的主要缺点有： 1.使用条件要求高。 为了达到油量与风量能够形成比例，在使 用时必须保证油压稳定。R性喷咀在使用时规 定油压在0.5~1.0公斤/厘米2，其值根据风 压、风温、空气吸入情况和油的粘度而定，但 手柄旋转角度 条件确定以后，其值应在使用过程中保持不 图7 变，因此咀前油压必须严格稳定。 2.结构复杂、部件多，加工困难，各喷咀性能不容易达到一致。 R型喷咀是现有低压雾化喷咀中最复杂的一种。仅喷咀本体零部件多达45个，不仅加工 要求高，拆卸和安装均不容易，而且互换性不好。 3.由于结构上复杂及采用橡胶密封，不能承受热风的作用，经常堵塞和漏油。 4.不适应工业炉自动化要求。 R型喷咀在实现自动化时，要求每一个喷咀由一个执行机构来带动，执行机构太多，调 整工作是很困难和复杂的。同时将执行机构置于喷咀附近而靠近炉子，在高温条件下很快损 坏。 (三) 我们在分析R型喷咀的优点和缺点的基础上，取其长，舍其短，提出新型喷咀的设计要 求。 油压设计在0.5~3.0公斤/厘米2范围内变动，它采用在柱塞上铣一个断面不变的直槽来 实现油量控制。当油压增加时，油槽中油流速度增加，同时由于柱塞的移动而使其通道长度 减小，结果完全实现了油压与油量之间的线性关系。 风压规定在700毫米水柱，鼓入空气分成三股依次将油雾化，利用空气喷头前后移动来 改变风量。为了实现油压与风量之间的线性关系，它利用不锈钢波纹管作运动密封元件，用 螺旋弹簧的反作用力来平衡油的压力。当油压增加时，压缩波纹管和弹簧，相应地拉动空气 喷头，增加空气流通面积，在风压不变的情况下，风量相应增加，並成线性关系。 油粘度规定在5°E情况下使用，在设计时，根据最大油压时喷咀的最大风量，来确定完 全燃烧时的最大油量，然后按照3公斤/厘米2油压情况下，求出该油量所需的油槽断面积。 一般情况下，利用改变油的预热温度来使其粘度变化，以符合设计规定的5°E要求。 F型油压自动比例调节喷咀，是由壳体、空气喷头、油喷头、柱塞、不锈钢波纹管、弹 簧、比例调整手柄、风套拉杆、后盖等主要零件构成，其结构如图8所示： 其动作原理如下：当需要增加供热负荷时，可将供油压力增高，这时波纹管受到压缩， 将有油槽的柱塞向右推动，同时弹簧受到相应的压力，並与油压产生的力相平衡，结果柱塞 24

油 脚匆 风 型喷咀 的油量 、 风量是靠手柄旋转来改 变的 ， 二者手 柄可用 机俄连锁 。 在 改变油量 时 ， 风量按比例增加 ， 油的变化与风量的变化 与旋塞 的旋转角成线性关系 ， 其关系如图 、 、 所 示 。 型喷咀的主要缺点有 使用 条件要求高 。 为了达到油最 与风量能够形成比例 ， 在使 用 时必 须 保证油压稳定 。 性喷咀在使用 时规 定油压在 公斤 厘米 ， 其值 根据风 压 、 风温 、 空气吸入情况 和油的粘度而定 ， 但 条件确定 以后 ， 其值应在使 用过程中 保持不 变 ， 因此 咀前油压 必须严格稳定 。 来 ， 时 公斤 时 手柄旋转角 度 图 结构复杂 、 部件多 ， 加工 困难 ， 各喷咀性能不 容易达 到一 致 。 型喷咀是现有低压雾化喷咀中最 复杂的一 种 。 仅 喷咀 本体零部件多达 个 ， 不仅加工 要求高 ， 拆 卸和安装均不 容易 ， 而且 互换 性不好 。 由于结构 上复杂 及采用 橡胶 密封 ， 不 能承受热风 的作用 ， 经常堵塞和 漏油 。 不 适应工 业 炉 自动 化要求 。 型 喷 咀在 实现 自动化时 ， 要求每一 个喷咀 由一个执行机构来带动 ， 执行机构太 多 ， 调 整工 作是很 困难和 复杂 的 。 同时将 执行机构置 于喷咀 附近而靠近炉子 ， 在高温 条件下很 快损 坏 。 三 我们 在分析 型 喷咀 的优 点和 缺点的基础 上 ， 取其长 ， 舍其短 ， 提 出新型 喷咀 的设计要 求 。 油压 设计 在。 公斤 厘米 范围内变 动 ， 它采用在柱塞 上铣一个断 面不变 的直槽 来 实现油 量控 制 。 当油压增 加 时 ， 油 槽 中油 流速 度增 加 ， 同 时 由于柱塞 的移动而 使 其通 道 长 度 减小 ， 结果 完全 实现 了油压 与油 量之 间的线 性关系 。 风压 规 定在 毫米水柱 ， 鼓入空 气分 成三 股依 次将油雾化 ， 利 用空 气喷 头前后 移动来 改变风 量 。 为了实现油压 与风量之 间的线 性关系 ， 它利用不锈钢 波纹管作运 动密封元 件 ， 用 螺旋弹簧的反作用 力来 平衡油 的压力 。 当油压增 加时 ， 压缩 波纹管和弹 簧 ， 相应 地拉动空 气 喷头 ， 增加 空 气流通 面积 ， 在风压不 变的情况 下 ， 风量相应 增 加 ， 业成线 性关系 。 油 粘度规定在 情况 下 使用 ， 在 设计 时 ， 根 据 最 大油压 时喷 咀的最 大风量 ， 来确定完 全燃烧时的最 大油 量 ， 然后按照 公斤 匣 米 油压情况 下 ， 求出该油 量所需的油槽断 面 积 。 一 般情况 下 ， 利用 改变油 的预热温 度来使其粘度变 化 ， 以 符合设计规定的 要求 。 型油压 自动 比 例调 节 喷 咀 ， 是 由壳 体 、 空 气喷头 、 油喷头 、 柱塞 、 不 诱钢 波纹 管 、 弹 簧 、 比 例 调 整手柄 、 风套拉杆 、 后盖 等主 要零 件构成 ， 其结构如图 所 示 其 动作原 理 如 下 当需要增加 供热负荷 时 ， 可将 供 油压 力增高 ， 这 时波纹 管受 到压缩 ， 将 有油槽 的柱塞 向右 推动 ， 同时弹 簧受 到相应 的压 力 ， 业 与油压产生 的力相 平衡 ， 结 果 柱塞

产生一个与油压变动相对应的-一定位移。由于油压增加和油通道的长度减小，使油量按线性 关系增加到一定数值，同时与柱塞连在一起的空气喷头也向右移动一定位移，增加了空气的 出口通道面积，使风量也按线性关系增加到一定数值。 1 衫2432 8 图8 1-空气喷头，2-油喷头，3-克体，4-拉杆；5-后套，6-柱塞套，7-柱塞， 8-柱塞盘，9-波纹管外环，10-弹簧，11-紫铜环，12-连接手，13-连接板， 14-后盖，15-压套，16-比例调节旋钮，17-螺钉，18-螺母，19-螺钉，20-波 纹管内环影21-波纹管外环，22-波纹管，23-固定浙钉：24-丝堵：25-紫铜环， 26-吊环 因为油压与油量间成线性关系，油压也与风量间成线性关系，所以，经过一定的配合， 空气量与油量之间可自动地按比例进行调节， 喷咀本身就是一个比例调节器。 6叶 油量和空气量之间的配合值大小可以通过 油 风 比例调整手柄来改变，以适应不同的操作需 公斤/时 改变比例调节旋转纽 米3/时 要。如点火，停炉，炉子气氛调整，均可旋转 比例调整手柄，改变弹簧的初始位置，即可在 油量不变的情况下，单独地使空气喷头左右移 动来改变风量。调整好以后，油量与风量即按 新的配比进行自动比例调节，其关系如图9所 示。 例如，当油压为2.5公斤/厘米2时，油量 为31公斤/时，相应的空气量为420米8/时，这 袖压公斤/厘米2 时如果转动比例调节旋钮，向增大空气量方 图9 25

产生一 个与油压 变 动相对应 的一 定位移 。 由于油压增加和油通道 的长度减小 ， 使油 按线性 关系增加 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 位移 ， 增 加 了空气的 出口 通 道 面 积 ， 使 风 量 也按线 性关系增加 到一 定数值 。 踌蒸毕 梢台胃涂始 羊鑫 一 带仔歼另只 除冷挖形书书 一 空气喷知 一 油喷头， 一 壳体 一 拉杆， 一 后 套， 一 柱塞套， 一 柱塞， 一 柱塞 盘， 一 波纹 管外环 ， 一 弹簧， 一 紫铜环 ， 一 连接手， 一连接板， 一 后 盖， 一 压 套 一 比例调 节 旋钮 ， 一 螺 钉， 一 螺母， 一 螺钉， 。 一 波 纹 管 内环， 一 波封 管外环 ， 一 波纹 管 一 固定 裔钉， 一 丝堵 一 紫铜环 ， 一 吊环 因为油压 与油 量 间成线 性关系 ， 油 压 也 与风量 间成线 性关系 ， 所 以 ， 经过一 定的 配合 ， 空 气量 与油 量之 间可 自动地按 比例进行 调节 ， 喷咀本身就是一 个 比例调节 器 。 油 量和 空 气量 之 间 的配合 值大小可 以通 过 比例调 整手 柄来改变 ， 以 适 应不 同 的 操作需 要 。 如 点火 ， 停炉 ， 炉子气氛调 整 ， 均可 旋 转 比例调 整手柄 ， 改变弹 簧的初始 位 置 ， 即可在 油 量不 变的情况 下 ， 单独地使空 气喷 头左右 移 动来改变 风 量 。 调 整好 以后 ， 油量 与风量 即按 新 的配 比进行 自动 比例调节 ， 其关系如 图 所 示 。 例 如 ， 当 油压 为 公 斤 厘 米 “ 时 ， 油 量 为 公斤 才 ， 相 应 的空 气量 为 米 “ 时 ， 这 时如果转 动比 例调 节 旋钮 ， 向增 大空 气量方 油 量 风 翔 见 公斤 时 改’ 比 风 过 鳄、替户 今 ， 米 ’ ，寸 臼 油 受 闷 心 仙压公斤 厘 米 盈 图

向，即逆时钟方向旋转时，风量增大至470米/时，即虚线所示点，这样也就增加了空气过 剥量。在调整以后，当油压变动时，风量即按虚线所示规律变化，自动地在各油压下增加一 定的风盘。 (四) 经过一年多的试制，包括设计、制造、冷态试验、热态试验和两年多工业性试用，性能 达到预期的要求。自前已有三种型号的喷咀，它们的技术性能如下： 表3 型 号 F-50（2时) F-100(4时) F-150(时) 供油压力 公斤/厘米： 0.51.01.52.02.53.00.51.01.52.02.53.00.51.01.52.02.5 3.0 燃油能力 公斤/时 3.77.511.215.018.722.510.821.332.043.053.764.018.436.755.074.092.0110.0 空气流量 米/时 43.511513017421726012324737049461874021042063084010501260 注：上表所列燃油能力系风压为700毫米水柱，油粘度为5°E,风温为20℃，风量全由 歧风机从喷咀内供给。 F型油压自动比例调节喷咀的特点是： 1.完全能够实现自动比例调节。由大量的冷态和热态数据表明，当油压升高时，油量、 风量的变化成线性关系，喷咀本身就是一个比例调节器，自动保持空气过剩系数为一定，这 就为节约燃料消耗及燃油工业炉的自动化创造有利条件。 2.由于三次雾化，一次风和二次风是旋转的，並和三次风有一定交角，而且在燃油能 力变化时始终保持风的出口速度不变，因此，雾化质量好。经过冷态试验测定，油雾的平均 粒度(S.M.D)为50~80μ，即使在风压低至500毫米水柱时，雾化情况也很好，可以在很 低的空气过剥量条件下充分完全燃烧。 3.一定旋流强度的气流和喷出处的吭叭形状，使气流在喷咀前形成一个负压区，吸引 高温气体回流至喷咀起着火作用。因此在热态试验时点火容易，燃烧稳定，调节比可以增 大，火焰短而集中，适用于各种加热炉，热处理炉和窑炉。 4.连标准件在内，这种喷咀共26个零件，而且各零件形状简单，加工容易，便于得到 一定的尺寸公差，为保证使用性能一致和维修时互换零件创造有利条件，同时也节省原材料 消耗和降低成本。 5,为了装拆和维修方便，在结构上采用将袖管连至喷咀壳体，並用一个螺钉将喷咀芯 体与壳体连接起来，这样一来，在拆卸喷咀检修时不用拆卸油管，拧开一个螺钉即可将喷咀 芯卸下，换上一个检修好的喷咀芯，方便快速。 6.因为采用紫铜环作为固定密封元件，避免橡胶在高温下老化失效，因此在空气预热 至300℃时仍然可以保证不漏油，减少维修工作量。 7.由于油压直接受炉温调节器的控制，不仅在使用时免去要求油压稳定，节省油压调 26

向 ， 即逆时钟方向旋转时 ， 风量增大至 米 时 ， 即虚线所示点 ， 这样也就增加了空 气过 刹最 。 在调 整 以后 ， 当油压变 动时 ， 风量即按虚线所示规律变化 ， 自动地在 各油压下增加一 定的风量 。 四 经过一年多的试制 ， 包括设计 、 制造 、 冷态试验 、 热态试验和 两年多工 业 性试用 ， 性能 达到预 期的要求 。 目前已有三种型号的喷咀 ， 它们的技术性能如下 表 型 号 一 时 一 时 一 时 曰， 勺归 巨卜几 供油压力 ，自 八 一 公 斤 厦米 嫩油能力 一 一 一 · 一 一 一 一 一 一 一 一 公斤 时 一 交久 注 上 表所 列燃 油 能力系风 压 为 毫来 水柱 ， 油 枯度为 ， 风 温为 ℃ ， 风 量全 由 般风 机 从喷咀 内供给 。 型油压 自动比 例调节 喷 咀 的特点是 完 全能够实现 自动比 例调节 。 由大 量的冷态 和 热态 数据表 明 ， 当油压 升高时 ， 油 量 、 风量 的变化成线 性关系 ， 喷 咀本身就是一个比例 调节 器 ， 自动保持空气过 剩系数 为一 定 ， 这 就 为节 约燃料 消耗 及燃油工业炉的 自动化创造有利 条件 。 由于三 次雾化 ， 一 次风和二次 风是旋转的 ， 业 和三 次风有一定交角 ， 而且在 燃油 能 力变化时始终保持风 的出 口 速度不变 ， 因此 ， 雾 化质量好 。 经 过冷态 试验 测定 ， 油雾的平均 粒度 为 卜， 即 使在风压 低至 毫米水柱时 ， 雾化情况 也很好 ， 可 以在很 低的空 气过 剩最 条件下充分完全燃烧 。 一 定旋流 强度的气流和 喷 出处的吭叭形状 ， 使 气流在喷 咀前形成一 个负压 区 ， 吸 引 高温气体回流至喷 咀起着火作用 。 因此 在热态 试 验时 点火容 易 ， 燃 烧稳定 ， 调节 比可 以增 大 ， 火焰短而 集中 ， 适用 于 各种加热炉 ， 热处理炉和 窑炉 。 连标准件在 内 ， 这种喷咀共 个零件 ， 而且 各零件形状 简单 ， 加工 容易 ， 便 于得 到 一定的尺 寸公差 ， 为保证 使用 性能一致 和维修 时互 换零 件创造有利 条件 ， 同时 也节省原材料 消耗和 降低成 本 。 为了装拆和 维 修方便 ， 在 结构 上采 用将油 管连至 喷咀壳 体 ， 业 用一 个螺钉 将喷 咀芯 体与壳 体连接起来 ， 这样一 来 ， 在拆 卸喷咀检修 时不 用拆 卸油 管 ， 拧开一个螺钉 即可将喷 咀 芯 卸下 ， 换 上一个检修好 的喷 咀芯 ， 方便 快速 。 因为采用 紫铜环 作 为固定密封元 件 ， 避 免橡胶 在高温 下老 化失效 ， 因此 在空 气预 热 至 ℃ 时仍 然可 以 保证不漏 油 ， 减 少维 修工 作 量 。 由于油压直 接受 炉温调节 器 的控 制 ， 不仅 在 使 用 时免 去要求油压 稳定 ， 节 省油 压 调

节器，减少了设备，而且避免了油压调节器冷凝堵塞的危险，增加了运转的可靠性，更重要 的是可使各喷咀的群控和炉温及燃烧自动化系统大大简化。在手动操作时，只要控制一个油 压的调节阀门，就可以群控许多喷咀，在自动操作时，系统更为简化，如图10所示。 温度调节器 温度变送器 温度记录器 温度检出 执行机构 压力记录计 压力变送器 压万节籍夏 执行机构 图10 喷咀设计的使用条件为：燃烧所用的空气全部由喷咀内鼓风供给，风压为700毫米水 柱，风温为20℃，油的粘度为5°E。如果在实际使用时，其条件不能满足上述条件时，则必 须对油槽流通断面大小加以修正，才能保证其使用性能。 (1)如果考虑由风套吸入空气，则根据喷咀前不同的风压吸入不同量的空气，所以最 大风量（亦即最大油量）应乘以修正系数K!,其值如表4所示： 表4 喷咀前风压 毫米水柱 600 700 800 900 1000 1100 1200 修正系数K: 1.4 1.42 1.44 1.45 1.47 1.48 1.49 (2)如果实际使用时喷咀前风压不是700毫米水柱，则风压增加时最大风量（亦即最 大油量)也增加，所以也应乘以修正系数K2,其值如表5所示： 表5 使用风压 毫米水柱 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 修正系数K: 0.85 0.93 1.07 1.14 1.20 1.26 1.31 (3)如果实际使用时喷咀前风温不是20℃，则风温增加时最大风量（亦即最大油量） 减少，所以也应乘以修正系数K3,其值如表6所示： 27

节 器 ， 减少 了设备 ， 而且避免 了油压 调节 器冷凝 堵塞 的危险 ， 增 加 了运 转的可靠性 ， 更 重要 的是 一 可使 各喷 咀 的群控 和 炉温 及燃 烧 自动化系统 大大简 化 。 在 手 动操作时 ， 只 要控 制一 个油 压的调节 阀 门 ， 就 可 以群控许多喷 咀 ， 在 自动操作 时 ， 系统更 为简 化 ， 如 图 所 示 。 温度调 节器 温度变送 器 执行机 构 压 力记录计 压 力变送 器 执行机构 图 喷 咀设计 的使 用 条件为 燃烧所 用 的空 气全 部 由喷 咀 内 鼓风供 给 ， 风压 为 毫米水 柱 ， 风温 为 ℃ ， 油 的粘度为 。 如果 在 实际使 用 时 ， 其 条件不 能满足 上述 条件时 ， 则 必 须对油槽 流通断 面大小加 以修正 ， 才 能 保证 其使 用性能 。 如果考虑 由风 套吸 入空 气 ， 则根 据喷 咀前不 同的风压 吸 入不 同量的空 气 ， 所 以 最 大风 量 亦 即最 大油 量 应乘 以修正 系数 ， 其值 如表 所 示 表 喷 咀前风压 毫米水柱 … 修 正 系数 」 如 果 实际使用 时喷 咀前风 压 不是 毫米水柱 ， 则 风压 增加时最 大风 量 亦即最 大油 蛋 也增 加 ， 所 以 也应乘 以 修 正 系 数 ， 其值 如表 所 示 表 鬓、录、 … 。 。 。 。 、 。 。 … 。 。 … 。 。 … 。 。 。 … 。 。 。 。 一… 。 一 。 一 … … 一 … 一 一 … 一 … 一 如 果 实际使 用 时喷 咀前风温不是 ℃ ， 则 风温 增加时最 大风量 亦即最 大油 量 减少 ， 所 以 也应 乘 以 修正 系数 ， 其值如 表 所 示

表6 使用风温℃ 0 20 50 100 150 200 250300 350400450 500 修正系数K 1.04 1 0.95 0.880.83 0.78 0.75 0.720.690.660.640.61 (4)如果实际使用时喷咀前油的粘度不是5°E,则油的粘度增加时，最大油量减少， 所以也应考虑修正系数K,其值如表7所示： 表7 油粘度 E 3 4 5 6 8 9 10 11 12 13 14 15 修正系数 K· 1.391.15 1 0.890 0.795 0.7200.6560.6030.554 0.5180.4810.4700.447 这时，为了适应最大油量，必须加大油槽的断面积。当油压为3公斤/厘米2，油粘度为 5°E时最大油量与油槽面积的关系如下表所示： 表8 抽槽面积毫米20.40.60.81.01.52.02.53.03.5 45 6 8 最大油量公斤/时2436 4860 90120150180 210240j300360420480 540 或按下式计算：B最大=60×f公斤/时 式中【油槽面积，毫米2。 下面举例说明： 例：F-100型喷咀，现实际使用条件为：风套全开，风压为900毫米水柱，风温为200℃， 油的粘度为10°E,计算油槽面积应为若干？ 在设计使用条件下，F-100型喷咀的最大油量为64公斤/时，在实际使用条件下的最大 油量应修正为： G=G设×K1×K2×K3=64×1.45×1.14×0.78=82.5公斤/时 根据最大油量，油槽断面积可由下式计算： B最大=60f公斤/时 式中：B最大一油压为3公斤/厘毫2时最大的油量，公斤/时 f一油槽面积毫米2。 计算 f设=B最大=825-1.37毫米 60 60 考虑到粘度的影响，实际的油槽面积应为： f实= f设=1.37=22.8毫米2 K40.603 + F型油压自动比例调节喷咀的研制工作基本结束了，目前已有F-50型，F-100型和「- 28

表 使用风温 ℃ 修 正系数 。 。 。 。 “ 。 。 。 。 下司而 。 。 ︸︸ … 如果 实际使 用时喷 咀前油 的粘度不 是 “ ， 则油 的粘 度增加 时 ， 最 大油 量减少 ， 所 以 也应考虑修正 系数 ‘ ， 其值如 表 所 示 表 油掩度 … 。 。 。 ， 。 ，。 … ，， 一， ， ， ， 一冬曰一一 一一 一一午一 一 一 修 正系 数 ， 。 川 ， ， 川 ， 。 。 。 。 。 ， 。 ， 。 ， 。 。 伙 。 ， 。 。 。 一 上 队一 从 一尸 ， 。 。 。 ， 。一， 上 八一‘ ， 厂 一 。 廿 一 。 廿 。 ‘ 沙 。 ‘ 。 。 任 。 一 。 。 任 了 。 ‘ 、 ‘ 。 一 一 这 时 ， 为 了适应 最大油量 ， 必 须加 大油槽 的断 面积 。 当油压 为 公斤 厘 米 至， 油粘度 为 时最 大油量 与油槽面 积 的关系如下 表所 示 表 油槽面 积 毫米 ’ · · “ · ” … ‘ · ” ‘ · 最大油， 公斤 时 ‘ ‘ 。 。 或按下式计算 大 公斤 时 式中 油槽面 积 ， 毫米 “ 。 。 … 】 ， 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 下面举 例说 明 例 一 型喷咀 ， 现实际 使用 条件为 风 套全开 ， 风压 为 毫米水柱 ， 风温 为 ℃ ， 油 的粘度为 ， 计 算油槽面 积应 为若 干 在 设计使 用 条件下 ， 一 型 喷咀 的最 大 油 量 为 公斤 时 ， 在实际使 用 条件下 的最大 油量应 修正 为 设 一 公斤 时 根据最 大油 量 ， 油槽断 面积可 由下式计 算 最大 二 公斤 时 式中 最大－ 油压 为 公斤 厘 毫 “ 时最 大的油量 ， 公 斤 时， － 油槽 面 积 毫米 。 计 算 设 最大 豁 ‘ · 毫米 “ 考虑 到粘度的影 响 ， 实际 的油槽 面积 应为 ‘ 实 一 拚褚希 · ‘ 毫米 ’ 型 油压 自动比例 调节喷 咀 的 研制工作 基 本结 束了 ， 目前已有 一 型 ， 一 型 和