水煤漿霧化噴嘴是水煤漿燃燒器的重要組成部分。它是從油噴嘴、油煤漿噴嘴技術(shù)上發(fā)展和演變而來的。為了使水煤漿燃料能有效地燃燒，關(guān)鍵是燃料霧化良好。根據(jù)燃料的性質(zhì)以及對于霧化質(zhì)量的要求不同，所采用的噴嘴形式也不同。按照的霧化方式大體可分為氣力式、旋杯式、機械式、和超聲波式四類。以下是我們列出在實際應(yīng)用中使用較多的幾種結(jié)構(gòu)形式的噴嘴：

　　1、渦流型噴嘴

　　渦流型噴嘴主要有螺旋體等部分組成，螺旋體圓周設(shè)有螺旋槽，旋流操個數(shù)有噴嘴容量確定，螺旋角一般為18-20度。霧化噴嘴上設(shè)有切向孔，切向控的設(shè)置與螺旋槽的旋轉(zhuǎn)方向一致。水煤漿分配盤經(jīng)螺旋體上的螺旋槽流入，在渦流室旋轉(zhuǎn)流動，由于離心力的作用，在渦流室和霧化噴嘴中形成中間空心的薄層旋轉(zhuǎn)圓環(huán)，有霧化噴嘴出，噴出的水煤漿形成空心錐膜與從霧化噴嘴切向旋流引入的霧化氣相遇，使用煤漿受到?jīng)_擊而被破碎成大小不同的水煤漿霧滴。霧化氣高速沖刷貼壁流動的水煤漿薄膜使水煤漿薄膜表面上受到一股切向應(yīng)力的作用而被破碎成較細(xì)的霧滴。

　　渦流型水煤漿噴嘴的優(yōu)點是：

　　霧化效果好，燃燒效率高，能適合高濃度水煤漿的霧化；

　　工作壓力較低，水煤漿和霧化氣的壓力一般為0.3-0.5mpa；

　　噴出的霧距呈渦流型，火炬穩(wěn)定、可靠。但該噴嘴存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不易制作和成本高等缺點。

　　2、Y型噴嘴

　　型噴嘴是目前應(yīng)用最廣泛的一種水煤漿噴嘴，它因水煤漿和霧化氣成Y形相交而得名。水煤漿沿斜孔進入噴嘴的混合室，霧化氣沿直線進入混合室并從斜孔進來的水煤漿，一部分水煤漿在氣流的沖擊下形成霧滴，另一部分水煤漿被氣流沖向壁面，形成流動的薄膜并產(chǎn)生表面波，形成初次霧化；同時水煤漿被加速，其膜變薄，離開噴嘴后因失去壁面的支撐而變成不穩(wěn)定波動，最后全部霧化。

　　型噴嘴一般設(shè)計成中心進氣，側(cè)孔進漿的形成。因為霧化氣的動量比水煤漿的動量要大得多，氣流走直道有利于減小流動阻力，也可以減輕薄壁面的磨損。如果氣流從側(cè)孔通入，則高速氣流直沖擊壁面，會加劇噴嘴的磨損。

　　型噴嘴的特點是出力大、霧化效果好，氣耗低等，而且為提高霧化質(zhì)量可設(shè)計成多級Y型，但加工起來比較復(fù)雜。

　　3、T型噴嘴

　　型噴嘴實際上是Y形噴嘴的一種演變形式，其結(jié)構(gòu)特點是霧化氣于水煤漿垂直或接近垂直相交，這樣霧化氣能夠最大限度地與水煤漿進行動量交換，使霧化氣動量以充分利用。

　　這種噴嘴的有點是：

　　噴嘴磨損小。霧化氣與水煤漿在噴嘴出口處相交，減少了煤粒對噴嘴內(nèi)部的磨損。

　　霧化效果易調(diào)整，霧化質(zhì)量高。通過改變水煤漿與霧化氣出口縫隙的寬度可調(diào)節(jié)水煤漿霧化質(zhì)量，并且還能起到調(diào)節(jié)噴嘴霧化角的作用。但是鈍體直接受到水煤漿的高速沖蝕，因此磨損非常嚴(yán)重。為了減少磨損提高噴嘴的使用壽命，鈍體材料一般采用耐磨性能好的硬質(zhì)合金。

　　4、撞擊式多級霧化噴嘴

　　撞擊式多級霧化噴嘴主要由內(nèi)混件、T形噴口、撞擊件和霧化頭的組成。水煤漿從中心漿孔進入混合室，經(jīng)一級或多級對稱Y形結(jié)構(gòu)的霧化氣沖擊霧化后，在臨出口處遇上一級霧化氣的沖擊，然后氣漿正前方的撞擊件，產(chǎn)生機械撞擊霧化，最后從噴嘴霧化頭上的出孔噴出。

　　該噴嘴的優(yōu)點是：

　　霧化效果好，燃燒效率高。該噴嘴采用了多級強化霧化措施，大大提高了水煤漿的霧化質(zhì)量，燃燒效率高。

　　防堵性能好。該噴嘴的水煤漿通道直徑較大且呈直線型，從而避免了粗粒子和雜質(zhì)在漿道中的積留，杜絕了堵塞現(xiàn)象的發(fā)生。

　　噴嘴使用壽命長。該噴嘴采取了霧化氣孔對稱分布、易磨部位鑲嵌耐磨材料等仿佛措施，大大提高了噴嘴的使用壽命。

　　噴嘴的負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍交寬、氣耗力低。如設(shè)計負(fù)荷為1200kg/h的噴嘴，調(diào)節(jié)范圍為600-1500kg/h。當(dāng)氣耗率為15-18時，就能夠滿足霧化要求。該噴嘴在國內(nèi)電廠和大型生活鍋爐上應(yīng)用較多。

　　5、對沖型噴嘴

　　對沖型水煤漿噴嘴一單股形式噴出并受到多股對稱分布的霧化氣的沖擊而霧化。為了提高水煤漿霧化質(zhì)量，降低霧化顆粒平均直徑，可采用多級對沖形式的噴嘴。

　　這種貼噴嘴的有點是：

　　霧化性能好。通過采用多股霧化氣，增加了霧化氣對煤漿沖擊，使煤漿霧化充分。

　　防堵性能好。由于水煤漿管路比較短，一般不會發(fā)生噴嘴堵塞現(xiàn)象。但這種結(jié)構(gòu)噴嘴的氣耗率通常比較高。

　　隨著水煤漿應(yīng)用廣泛的擴大，實際生產(chǎn)中對噴嘴規(guī)格的系列化、制作的簡單化以及噴嘴的長壽等方面提出了更高的要求。因此，以實際需要為目的，以現(xiàn)有噴嘴的結(jié)構(gòu)形式為基礎(chǔ)，開發(fā)出長壽的，結(jié)構(gòu)多元化、容量系列化的水煤漿噴嘴是今后科研者們努力的方向。

　　水煤漿噴嘴的材料概述

　　水煤漿不同于一般液體燃料，它濃度高，粘度大，霧化困難，而且煤粉中的黃鐵礦、石英等許多高硬度雜質(zhì)的存在（其中有的硬度高達HV2500以上）會對造成嚴(yán)重的沖蝕磨損。另外，水煤漿噴嘴的工作環(huán)境具有特殊性，如溫度較高（最高溫度可達1000℃以上）、噴嘴內(nèi)部存在溫度梯度，同時水煤漿的連續(xù)沖擊，會使噴嘴受到溫度變化的影響，這種惡劣的工作環(huán)境對于塑性金屬材料來說影響不大，但對于陶瓷等脆性材料來說很容易因溫度梯度、溫度交變而產(chǎn)生熱應(yīng)力，并導(dǎo)致噴嘴產(chǎn)生裂紋和碎裂等破壞現(xiàn)象。

　　因此，作為水煤漿噴嘴材料，通常應(yīng)滿足以下要求：

　?、倌湍バ院?，在水煤漿沖擊下具有較低的沖蝕磨損率。

　?、诹己玫目篃釠_擊性，能承受溫度驟變帶來的沖擊，不會因熱應(yīng)力的交變而產(chǎn)生裂紋、碎裂等。

　?、哿己玫募庸すに囆裕圃斐杀镜?。

　　④使用壽命長，性能價格比值大。

　　國內(nèi)外應(yīng)用的水煤漿噴嘴主要有三大類：即金屬材料、硬質(zhì)合金材料和陶瓷材料。

　　水煤漿技術(shù)是我國潔凈煤發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容，而噴嘴是水煤漿燃燒器中的關(guān)鍵部件之一，噴嘴材料的耐磨和抗熱沖擊性能直接影響水煤漿應(yīng)用的經(jīng)濟性和安全性。金屬材料因硬度低、耐磨性差、磨損率高，導(dǎo)致噴嘴口徑迅速增大，從而使霧化效果變差。硬質(zhì)合金具有良好的綜合性能，可制成環(huán)狀或塊狀鑲嵌在噴嘴磨損嚴(yán)重的部位，適用于各種場合的水煤漿噴嘴。而陶瓷材料由于具有很高的硬度和耐高溫性能，是很有發(fā)展前途的水煤漿噴嘴材料。

　　使用新型陶瓷噴嘴可提高的壽命，減小資源（水煤漿、金屬材料等）的消耗，并降低成本。高強度、高韌性和高抗熱震性陶瓷材料（如：氮化硅基陶瓷、晶須增韌陶瓷、梯度功能陶瓷、納米陶瓷等）將是今后水煤漿噴嘴材料的研究和發(fā)展方向，而陶瓷水煤漿噴嘴的沖蝕磨損特性和磨損機理等將是值得研究的重要課題。