一种高声强气液二相流雾化喷嘴的制作方法

本发明涉及雾化装置，尤其涉及一种高声强气液二相流雾化喷嘴。

背景技术：

在不同的工程雾化应用领域，对雾化量、雾滴粒径大小有着不同要求，现有二相流雾化喷嘴对高粘度和低粘度的液体有良好的雾化性能，并且容易通过调节气液比来控制喷雾参数，从而满足不同的使用场合。但通常的二相流喷嘴存在动力消耗大、效率低、雾滴粒径大、易堵塞等问题，而超声波二相流喷嘴虽然雾化粒径小，但是雾化量小，不能满足工程现场的实际应用。

现阶段有一种较为先进的脱硫废水零排放处理技术为：将脱硫废水通过雾化喷嘴喷至静电除尘器入口烟道进行闪蒸(美国的bailly电厂、国内的华能内蒙上都电厂和土右电厂、华电灵武、哈尔滨发电厂、焦作万方电厂均已采用此处理方案)。此技术方法简单高效，且能实现真正意义上的脱硫废水零排放，但在实际运行过程中会产生较多问题如下：1、由于传统喷嘴雾化粒径较大(100-200μm)，且难以及时监测喷嘴运行状况，造成喷嘴滴水及结垢、极易造成喷嘴堵塞问题的发生；2、由于传统喷嘴雾化粒径较大，雾滴完全蒸发所需的时间和距离较长，导致废水处理量小，只能处理部分脱硫废水；3、由于传统喷嘴防堵性能较差，在较恶劣环境中不能够持续应用。

授权公告日为2013年03月13日，授权公告号为cn102205289b的中国专利中，公开了一种雾化喷头。直喷导向接头内部设有直喷通道；螺旋直喷导向调节块内部设有分布在所述直喷通道周围并与之连通的螺旋通道；雾化喷嘴内设有型腔，与螺旋通道和直喷通道连通；雾化喷嘴还设有与所述型腔连通的喷嘴喷口，以及位于所述喷嘴喷口侧面的多个喇叭口；直喷导向接头的直喷通道的输出一端直径大于输入一端的直径，且在输入的一端为圆柱面，在输出的一端为倾斜面，直喷通道输出的一端套接所述螺旋直喷导向调节块和雾化喷嘴；螺旋直喷导向调节块在雾化喷嘴的型腔内位置上下可调。这种雾化喷嘴虽然喷雾流量大、射程远、覆盖范围广、维护方便，但是并没有采用压缩空气雾化，也没有针对水中的盐分做任何防堵塞处理，所以仍然存在雾化效果不好，容易堵塞的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种雾化量大、雾滴粒径小的高声强气液二相流雾化喷嘴。本发明通过结合二相流雾化喷嘴结构和高强声波发生结构的优化设计，通过超高频的高强声波二次协同增强雾化，改善普通二相流喷嘴的雾化效果，满足不同工程应用的需求。

本发明所述的高声强二相流喷嘴通过以下技术方案实现：

一种高声强气液二相流雾化喷嘴，包括气路系统和水路系统，其中气路系统包括进气管、进气堵头和共振腔，水路系统包括进水管、水流导向管和水喷嘴；进气堵头设置于进气管的气体出口端并在该端形成气体高压发射口；共振腔为带有内陷腔体的结构，共振腔以内陷腔体与气体高压发射口相对的方式设置且与气体高压发射口之间形成间隙；进水管连接水流导向管，水流导向管的水流出口端连接水喷嘴，水喷嘴的喷水出口设置于气体高压发射口的相邻位置。

进一步地，所述的高声强气液二相流雾化喷嘴，进气堵头可以设置于进气管的气体出口端内部，且在进气管的气体出口端内壁形成气体高压发射口。。

进一步地，所述的高声强气液二相流雾化喷嘴，共振腔与气体高压发射口之间形成的间隙大小可调节。

进一步地，所述的高声强气液二相流雾化喷嘴，水喷嘴喷水方向与气体高压发射口气体喷出方向一致。

进一步地，以上所述的高声强气液二相流雾化喷嘴，进气堵头下方连接固定杆，共振腔套接于固定杆上。

进一步地，所述的高声强气液二相流雾化喷嘴，水路系统还可以包括散流片，散流片设置于水流导向管的水流出口端与水喷嘴之间。

进一步地，所述的高声强气液二相流雾化喷嘴，水路系统通过水流导向管与进气管的套接实现与气路系统的连接。

更进一步地，所述的高声强气液二相流雾化喷嘴，共振腔通过螺纹连接方式与固定杆套接。

更进一步地，所述的高声强气液二相流雾化喷嘴，散流片为带有散流孔的部件。

进一步地，所述的高声强气液二相流雾化喷嘴，水流导向管和水喷嘴均套于进气管上；其中水流导向管与进气管采取螺纹方式连接；水喷嘴与水流导向管采取螺纹方式连接；水喷嘴与进气管采取螺纹方式连接或不连接。

本发明涉及多个工作原理，具体如下：

工作原理一：二相流喷嘴设计，利用空气压缩通过气体高压发射口，形成高速气流，利用水流通过水喷嘴，形成流量可以控制的流体，两种流体在喷口处相互碰撞，气流撕裂液体，使液体变成微粒形式。通过调节流量，可以对液体的雾化效果进行控制；

工作原理二：高压气体经过气体高压发射口，形成射流，气体在气体高压发射口处达到音速时，在这个气体高压发射口处形成激波，这个激波是稳定的。当下游存在钝体时，激波变得不稳定，出现压力脉动，压力脉动存在一定频率，但是脉动幅值不大。当激波下游安装一个固定频率和该脉动频率相同的共振腔时，由于共振使压力脉动幅值大大增加。高强声波就是由激波和共振腔共同作用产生的。

工作原理三：高强声波在空气中振动，产生声场，将较大液滴振动破碎成小液滴，使气流破碎的液滴进一步细化成更加微小的颗粒，产生工程所需的液体颗粒，同时振动防止喷嘴堵塞。

本发明提供的高声强气液二相流雾化喷嘴，通过调节共振腔的位置，可以实现不同声功率和频率的调节，水流导向管、水喷嘴和进气管之间通过螺纹连接，能够调节相对位置，可以根据需要调节至最佳喷雾效果。

本发明提供的高声强气液二相流雾化喷嘴在工作时，水流首先通过进水管，水流导向管，水喷嘴喷出，水流环绕进气管外壁，形成圆柱形水膜，水膜在离出口一定距离处，失稳、破碎成大小不同的水珠，由于工程中，水中悬浮物颗粒较大，为了防止堵塞，水喷口较大，雾化质量较差。而高速气流在进气堵头的气体高压发射口处喷出，由于高速气流和高强声波的作用，水膜离开出口后立即被雾化成小水珠，水珠随着气流向下游运动。

压缩空气由进气管进入到进气堵头，通过喷口出口处达到音速。通过对共振腔进行尺寸优化设计，使其固有频率和激振频率耦合，产生特定频率和压力脉动幅值的高强声波。该声波对喷出的较大雾滴有振动破碎的作用，使其细化成更小的颗粒。

本发明提供的高声强气液二相流雾化喷嘴相对于现有技术具有雾化粒径更小、均匀度更好、雾化效率更高、防堵塞和雾化量高等突出优点。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的高声强气液二相流雾化喷嘴结构示意图；

图2为本发明实施例1提供的高声强气液二相流雾化喷嘴气路系统示意图；

图3为本发明实施例1提供的高声强气液二相流雾化喷嘴水路系统示意图；

图4为本发明实施例2提供的高声强气液二相流雾化喷嘴中散流片示意图；

图5为本发明实施例2提供的高声强气液二相流雾化喷嘴结构示意图；

图6为本发明实施例3提供的高声强气液二相流雾化喷嘴结构分解图；

以上图1-图6中，1为进气管，2为进气堵头，3为共振腔，4为水流导向管，5为水喷嘴，6为进水管，7为散流片。

具体实施方式：

实施例1

如图1所示，为本实施例提供的高声强气液二相流雾化喷嘴示意图，包括气路系统和水路系统，其中气路系统包括进气管1、进气堵头2和共振腔3，水路系统包括进水管6、水流导向管4和水喷嘴5；进气堵头2设置于进气管1的气体出口端并在该端形成气体高压发射口；共振腔3为带有内陷腔体的结构，共振腔3以内陷腔体与气体高压发射口相对的方式设置且与气体高压发射口之间形成间隙；进水管6连接水流导向管4，水流导向管4的水流出口端连接水喷嘴5，水喷嘴5的喷水出口设置于气体高压发射口的相邻位置。

如图2所示，气路系统中进气堵头2设置于进气管1气体出口端内部，并与气体出口端内壁保持一定的间隙进而形成沿进气管1的气体出口端内壁的气体高压发射口。气流从进气管1通过流通面积急剧减小的气体高压发射口，气体压缩后发射而出形成射流，可以通过调节进气管1中气体的流速来调整射流速度，当射流流速达到音速时，在气体高压发射口形成激波，而通过设置于气体高压发射口相对位置的共振腔3，激波在进入共振腔3的内陷腔体中时，由于遇到钝体，产生高强压力脉动，该高强压力脉动具有一定的频率，即形成高强声波，当共振腔3相对于气体高压发射口的相对位置可调节时，形成可以微调频的高强声波。

如图3所示，水路系统中进水管6连接水流导向管4，水流导向管4的水流出口端连接水喷嘴5进而形成一个整体，水流从进水管6流入时，水流流入水流导向管4，水流导向管4能够使水流按照一定的方向流动，最终从水喷嘴5流出，当调节水流流速时，从水喷嘴5喷出的水流会相应产生不同的喷射雾滴，通过调节水流速度大小可以调节喷射雾滴的喷射速度以及雾滴大小，而水喷嘴5相邻气体高压发射口设置，这样喷射出的水雾在气体高压发射口发出的高强声波作用下瞬间被撕裂，破碎为微粒形式，同时形成雾化效果更好的喷雾状态。水喷嘴5喷水方向与气体高压发射口气体喷出方向一致时更容易发挥高强声波气体对水雾的雾化作用。

实施例2

本实施例为在实施例1基础上的进一步改进，如图4所示，水路系统还包括散流片7，散流片7为带有散流孔的部件，散流片7设置于水流导向管4的水流出口端与水喷嘴5之间，如图5所示，进气堵头2下方连接固定杆，共振腔3套接于固定杆上，共振腔3与固定杆通过螺纹连接的方式套接，这样能够通过螺纹调节共振腔3与气体高压发射口之间的距离，进而调节高声强声波的频率。

在实际使用过程中，散流片7的设置进一步使水路系统中从水流导向管4流入水喷嘴5的水进一步散流均化，进而能够产生雾化状态均一的喷雾，同时与气体高压发射口发射出的高压气体产生的高强声波协同增效，进一步提高了雾化效果。

实施例3

通过水路系统与气路系统中各部件的套接实现了统一，如图6所示，为本实施例提供的高声强气液二相流雾化喷嘴结构分解图，可以看出，进水管6与水流导向管4，水流导向管4与进气管1，散流片7和进气管1，水喷嘴5与进气管1均为套接的方式，其中进水管6与水流导向管4采用螺纹方式连接，水流导向管4与进气管1采用螺纹方式连接，散流片7紧压于水流导向管4和水喷嘴5之间，水喷嘴5与水流导向管4采取螺纹方式连接，水喷嘴5与进气管1可以根据实际情况采取螺纹方式连接或不连接。通过以上连接方式形成的高声强气液二相流雾化喷嘴在使用时，可以通过调整水流导向管4、水喷嘴5的相对位置来实现调节喷雾状态，通过调节共振腔3与气体高压发射口之间的距离来调节高强声波频率，以上调节的结合可以实现实际使用过程中所需要的喷雾形式。

本发明提供的高声强气液二相流雾化喷嘴的使用可以通过控制系统实现调节使用，从空压机来的压缩空气、经过调节阀和流量计进入进气管1，水从储水池由水泵抽出，经过过滤器、流量计进入到进水管6(水压可由气瓶提供)，水压和气压分别由各自压力表指示，并分别用阀门进行控制，最后实现喷雾。

本发明可用于基于高温闪蒸法的脱硫废水零排放系统中，通过在静电除尘器之前，加废水喷雾装置，将废水达到瞬间气化成颗粒物，然后通过静电除尘器，将颗粒物捕获。以某电厂600mw机组采用废水高温闪蒸法废水零排放处理方案为例，对本发明提供的高声强气液二相流喷嘴装置及方法进行说明。具体如下：

脱硫废水由高压泵输送到雾化管道，空压机管道与高声强气液二相流雾化喷嘴连接，空压机产生大量压缩空气，在高压泵和空压机的共同作用下，废水被高声强气液二相流雾化喷嘴雾化成雾状的固液混合小液滴。利用高声强气液二相流雾化喷嘴能使雾滴粒径小到只有10～50μm，可起到预防喷嘴堵塞的作用；同时，高强声波声压级能达到140db以上，声波的振动能有效阻止废水中的盐分在喷嘴口处结晶，从而彻底避免喷嘴的堵塞。