霧化空氣

液體燃料從燃油噴嘴噴入燃燒室時，往往會形成比較大的液滴，使燃油無法和空氣均勻地混合，不能充分燃燒，並且還會有一部分燃油液滴被燃氣攜帶經過煙囪排入大氣，大大降低了燃燒效率，為了使液體燃料更好地消耗，提高燃燒效率，需將燃料霧化成空氣狀。

基本介紹

• 中文名：霧化空氣
• 外文名：atomizing air
• 作用：提高效益
• 系統分類：低壓和高壓
• 霧化氣源：壓縮空氣
• 套用：液燃機、噴塗等

霧化空氣簡介

霧化空氣壓力很大程度上決定了噴塗粒子的霧化程度和飛行速度，並影響塗層的性能。同樣的霧化空氣壓力，對不同的噴槍設計有不同的霧化效果，好的噴槍設計應當使霧化氣流集中在熔化金屬絲的尖端部位，使高速氣流以剪下方式將金屬熔滴變成細片狀脫離電弧區，並進一步將其加速和霧化。對具體的噴塗槍來說，當噴塗某種線材時，在其它工藝參數不變的情況下，高的霧化空氣壓力將得到高緻密的塗層。

在噴塗自結合材料做粘結底層時，往往不希望使用很大的霧化空氣壓力去獲得細密的塗層，相反的，稍粗大一些的噴塗粒子可攜帶較多的熱量，更有利於與基體之間發生冶金結合。

有時對某些低熔點材料也不希望有過高的霧化空氣壓力，因為，材料的熔點較低，高的霧化壓力將使熔滴更細小，加劇熔滴氧化和冷卻，在噴塗粒子流到達工件表面之前，許多比較細小或嚴重氧化的熔滴已經凝固和硬化，當撞擊到工件表面時就會被反彈掉，降低噴塗的沉積率。例如，在噴塗鋅塗層時，可明顯地觀察到這種現象。

壓縮空氣是最經濟的霧化氣源，在鋼鐵結構大面積防腐蝕的噴塗施工中，主要是採用壓縮空氣作為霧化氣體。為了避免某些材料的過分氧化，有時，使用氮氣作為霧化氣源可得到非常緻密，且氧化物含量很少的塗層，塗層的力學性能也有明顯改善。由於電弧噴塗時氣體消耗量很大，大量使用瓶裝氮氣會造成經濟上和運輸上的困難，因此限制了它的套用。

霧化空氣系統

在使用液體燃料的燃氣輪機發電機組中，為了使液體燃料更好的霧化，提高燃燒效率，需要配備加壓的霧化空氣系統。

霧化空氣系統的作用

霧化空氣系統向燃料噴嘴的霧化空氣腔內提供具有足夠壓力的空氣，在全部運行範圍內，霧化空氣的壓力與壓氣機排氣壓力的比值應保持在一定的範圍內。在點火升轉速時，因機組轉速比較低，因而由輔助齒輪箱驅動的主霧化空氣壓縮機的流量與壓力也較小，故需要一個啟動霧化空氣壓縮機（也稱輔助霧化空氣壓縮機），以便在點火、暖機及升速階段，向燃油噴嘴提供和霧化空氣壓力與壓氣機排氣壓力的比值相同的霧化空氣。

霧化空氣系統包括的設備

霧化空氣系統主要包括：主霧化空氣壓縮機，啟動（輔助）霧化空氣壓縮機，霧化空氣預冷器，以及一些相關的保護測量設備。

霧化空氣系統的工作

霧化空氣由在燃油噴嘴上的內部管路和噴口按照一定的方式噴人燃燒室，撞擊由噴油嘴噴射出來的燃油，使燃油液滴破碎成油霧，顯著地增加了點火的成功率，提高了燃燒效率。在點火、暖機、升速及機組的整個運行期間，霧化空氣系統自始至終都在工作。

霧化空氣預冷器為多根銅管式冷卻器，管內走冷卻水，管外走壓氣機排氣。該預冷器用於降低進入輔助霧化泵、主霧化泵的空氣溫度，防止泵高溫損壞。

熱空氣不易壓縮，冷空氣較易壓縮，降低溫度後，可減低輔泵或主泵的功耗損失。

霧化空氣系統的問題

因該處溫度過高會導致霧化空氣品質流量不足和霧化空氣泵的損壞，因此燃氣輪機會自動停機。

導致霧化空氣溫度高的原因有：熱偶故障或霧化空氣冷卻水不足，霧化空氣預冷器排氣不完全、汽化等。

液體燃料從燃油噴嘴噴入燃燒室時，往往會形成比較且還會有一部分燃油液滴被燃氣攜帶經過透平的高溫燃氣通道和煙囪排人大氣，不僅降低了燃燒效率，加大了機組的油耗，還可能出現油滴在高溫燃氣通道地部件上燃燒，造成此部件局部超溫被燒壞的情況。

霧化空氣的套用

在使用液體燃料的燃氣輪機中，為了使液體燃料更好地霧化，提高燃燒效率，需配備霧化空氣系統。霧化空氣系統的功能是將一股壓氣機排氣引入軸驅動的霧化空氣壓縮機，提高其壓力，然後注人燃料噴嘴，使液體燃料霧化。由於壓氣機排氣溫度高於霧化空氣壓縮機允許的工作溫度，因此在進入霧化空氣壓縮機之前要對其進行冷卻。在點火時，由於機組轉速較低。不足以達到霧化所要求的壓力，所以，需要有一套電驅動的啟動霧化空氣壓縮機。

霧化空氣系統有低壓霧化空氣系統和高壓霧化空氣系統之分。前者是用於燃燒輕油的機組中，後者則用於可以燃燒重油/原油的機組中。

高壓的霧化空氣被用來霧化重油和原油，它是保證這兩種燃料實現無煙燃燒所必需的。從本質上說，高壓霧化空氣系統應該是機組中液體燃料系統的一個組成部分。但是在霧化空氣進入燃料噴嘴之前，它是與燃料系統分開的。因而也能算是一個獨立的工作系統。

從機組的壓氣機排氣缸中輸送來的壓縮空氣，首先進到水冷式冷卻器中去進行冷卻降溫。冷卻器出口的空氣溫度一般控制在（107.2±1.7）℃範圍內，它是用一個裝在排水管上的溫度調節閥來進行調節控制的。倘若主霧化空氣壓縮機入口的空氣溫度升高到了（135±2.78）℃，霧化空氣溫度開關就會發出警報信號，運行人員必須迅速採取措施．否則主霧化空氣壓縮機將會損壞。

主霧化空氣壓縮機由輔助齒輪箱軸驅動，當燃氣輪機的轉速達到60%的時候，壓縮機就能向整台機組供應為保證燃燒情況良好所必需的霧化空氣量。

為了保證主霧化空氣壓縮機能夠提供符合質量要求的霧化空氣，在這個壓縮機的進口和出口之間，專門安裝了一個差壓開關。倘若由於壓縮機發生故障而不能保證霧化空氣的壓力升高．機組將自動停機，否則燃燒室的火焰管以及透平的第一級靜葉組件就有被火焰燒壞的危險。

為了使燃氣輪機既能燒液體燃料又能燒氣體燃料，一般還需配備霧化空氣旁路系統和液體燃料噴嘴的吹掃系統。因為，當機組改燒氣體燃料時，需要利用這套系統來向液體燃料噴嘴的燃油流道供應吹掃空氣。否則，燃料噴嘴的工作元件就有被燒壞的可能，甚至還會由於殘存在其中的液體燃料因受熱發生積炭，使燃油流道被逐漸堵塞。

在機組啟動過程中，如使用軸驅動的主霧化空氣壓縮機，為了保證機組能夠順利地點火和啟動，需配置啟動霧化空氣系統。啟動霧化空氣壓縮機是由啟動柴油機或電動機驅動的，這樣，在主軸轉速較低時也可以提供足夠的霧化空氣供點火升速用。