Главная » 2015 » Октябрь » 7 » Классификация и устройство форсунок для сжигания мазута.
17:56
Классификация и устройство форсунок для сжигания мазута.
Классификация и устройство форсунок для сжигания мазута
Классификация форсунок. По способу распыления мазута форсунки можно разделить на три группы: механические (рис. 5.1, а —в), с распыливающей средой (рис. 5.1, г, д), комбинированные (рис. 5.1, е). В механических форсунках распыление осуществляется за счет энергии топлива при продавливании его под значительным давлением через малое отверстие — сопло, либо за счет центробежных сил, создаваемых при закручивании топлива, или при вращении элементов самой форсунки. Дальнейшее дробление полученных капель происходит под воздействием давления окружающей среды. В форсунках с распыляющей средой (см. рис. 5.1, г и д) распыление топлива осуществляется главным образом за счет энергии движущегося с большой скоростью распылителя — пара или воздуха. В комбинированных форсунках (см. рис. 5.1, е) распыление топлива осуществляется за счет совместного использования энергии топлива, подаваемого под давлением, и энергии распыляющей среды.
Механические форсунки. Качество распыления в механических форсунках зависит в значительной мере от давления мазута, создаваемого насосом. Обычно мазут поступает к форсункам под давлением 2,0...3,5 МПа. Наличие механических примесей в мазуте и малые выходные отверстия (1,5... 3,5 мм) форсунок обусловливают необходимость тщательной фильтрации топлива перед сжиганием. Для механических форсунок вязкость мазута рекомендуется поддерживать около 2,5 °ВУ. Для этого мазут марки 40 подогревают до 90... 100°С, а мазут марки 100 — до 110... 120°С. На рис. 5.2 приведена конструкция механической форсунки. Пройдя штангу 2, мазут поступает в распыляющую головку J, в которой установлен завихритель-распылитель 5, имеющий несколько тангенциально расположенных отверстий, закручивающих поток мазута. Через эти отверстия мазут поступает в центральную камеру завихрителя, а оттуда через центрально расположенное небольшое отверстие с большой скоростью и сильным завихрением выбрасывается в топочную камеру, где, взаимодействуя с газовой средой, распыляется на мелкие капли. Рис. 5.1. Схема форсунок для распыления жидкого топлива: а — в — механические (а — прямоструйная; б — центробежная; в — с вращающейся чашей); г, д — с распыливающей средой высокого и низкого давления соответственно; е — комбинированная
Производительность механических форсунок регулируют изменением давления мазута перед форсункой. При снижении давления качество распыления резко ухудшается, поэтому такие форсунки имеют малый диапазон регулирования. Чтобы не снижать качество распыления топлива, регулирование мощности при уменьшении нагрузки может осуществляться отключением части работающих форсунок.
Форсунки с распыляющей средой. Для распыления мазута форсунками высокого давления применяют пар или компрессорный воздух, а форсунками низкого давления — вентиляторный воздух. При паровой пульверизации мазута применяют пар давлением 0,5...2,5 МПа. Удельный расход пара при этом составляет 0,3... 0,35 кг/кг мазута. При распылении мазута в форсунках высокого давления используют компрессорный воздух с давлением 0,3...0,6 МПа при его удельном расходе 0,6... 1,0 кг/кг мазута. Через форсунку в этом случае поступает всего 5... 10 % воздуха, необходимого для полного сгорания мазута. Остальной воздух подается к корню факела. Рис. 5.2. Мазутная форсунка с механическим распылением: а — форсунка; б — завихритель-распылитель; 1 — корпус; 2 — штанга; 3 — головка; 4 — накидная гайка; 5 — завихритель-распылитель; 6 — колодка; 7 — рукоятка; 8 — скоба; 9— стопорный винт; 10 — пробка; d — диаметр сопла; а — угол раскрытия факела
В форсунках высокого давления относительная скорость распыляющего агента достигает 1 ООО м/с, что обеспечивает хорошее дробление капелек мазута, т.е. получение тонкого распыления. Давление мазута перед форсунками с учетом относительно больших размеров их каналов может быть небольшим. Менее жесткие требования предъявляются и к очистке мазута. Перед высоконапорными форсунками с паровым или воздушным распылением вязкость мазута должна быть около 6 °ВУ, поэтому при работе на мазуте марки 40 рекомендуется поддерживать его температуру не ниже 85 °С, а при работе на мазуте марки 100 — не ниже 105 °С. На рис. 5.3 приведена паровая форсунка типа ФП. Из входного штуцера мазут попадает в кольцевой канал ствола 2 между внутренней и наружной трубками. Пар подается во внутреннюю трубу и выходит через расширяющееся сопло 3 с высокой скоростью. Мазут, пройдя кольцевой канал, попадает в поток пара через кольцевую щель, на выходе из которой и распыляется. Имеющийся на выходе форсунки насадок 5 предназначен для увеличения угла раскрытия конуса распыления мазута. Паровые высоконапорные форсунки характеризуются высоким качеством распыления и широким диапазоном регулирования производительности, однако их работа характеризуется значительным потреблением энергии; на распыление мазута расходуется до 5 % выработки пара котлом. Паровое распыление мазута приводит к потере конденсата, увеличению содержания водяных паров в продуктах горения, повышению потерь с уходящими газами, а также к усилению коррозии поверхностей нагрева. Работа таких форсунок отличается повышенным шумом. В высоконапорных форсунках с воздушным распылением мазута воздух не только распыляет топливо, но и интенсифицирует горение. В форсунках с распыляющей средой низкого давления применяют воздух под давлением 0,002...0,007 МПа. Через форсунку подают 50... 100% воздуха, необходимого для сгорания мазута, поэтому такие форсунки имеют относительно большие размеры. Мазут к форсунке поступает под небольшим (0,03...0,2 МПа) давлением.
Комбинированные форсунки. В комбинированных паромеханических форсунках устраняется основной недостаток механических форсунок — малый диапазон регулирования производительности, так как форсунки при повышенных нагрузках котла работают как механические, а при малых нагрузках (менее 60%), а также в пусковых режимах — как паровые (в них подают также пар). Мазутная форсунка с паромеханическим распылением приведена на рис. 5.4. Мазут по трубе 7 через распределительную шайбу 5 подается в кольцевую камеру распылителя 4 и затем по тангенциальным каналам поступает в его завихрительную камеру. Закрученная струя мазута под действием центробежных сил прижимается к стенкам завихрительной камеры и, продолжая двигаться поступательно, срывается с кромки сопла распылителя, разбиваясь на множество мельчайших капель. Пар из трубы 8 поступает в полость между деталями, пропускающими мазут, и концевой гайкой 1. Из этой полости пар поступает через тангенциальные каналы в камеру парового завихрителя 3. Затем пар выходит под углом из цилиндрической щели и охватывает с внешней стороны распыленную струю мазута. Подача пара в форсунку необходима при пониженной мощности (50...70% номинальной). Однако, так как расход пара мал, его подают при всех нагрузках форсунки с давлением 70...200 кПа. Регулирование мощности форсунки выполняется изменением давления перед ней в диапазоне 1,3...2,5 МПа. Рис. 5.3. Паровая форсунка типа ФП: 1 — колодка; 2 — ствол; 3 — сопло; 4 — диффузор; 5 — насадок
К комбинированным форсункам относятся также ротационные форсунки (рис. 5.5). Мазут по полому валу 6 подается в распы- ливающую чашу 5, вращающуюся со скоростью 5...7 тыс. мин-1. Мазут распределяется по внутренней поверхности чаши и в виде тонкой пленки выбрасывается в топочную камеру. Дроблению пленки способствует первичный воздух, поступающий при давлении 0,01 МПа через зазор на выходе из чаши. Воздух подается крыльчаткой 7 вентилятора, закрепленной на вращающемся валу. Рис. 5.4. Мазутная форсунка с паромеханическим распылением: 1 — концевая гайка; 2— контргайка; 3 — паровой завихритель; 4 — распылитель; 5 — распределительная шайба; б — прокладка; 7— мазутная труба; 8 — паровая труба (ствол) Рис. 5.5. Ротационная форсунка: 1 — клиноременная передача; 2 — электродвигатель; 3 — внешний кожух; 4 — внутренний кожух; 5 — распыливающая чаша; б — полый вал; 7 — крыльчатка вентилятора; 8 — поворотная заслонка
В качестве привода применяется электродвигатель 2, который вращает вал через клиноременную передачу /. Количество первичного воздуха составляет около 20 % от общего его расхода, необходимого для горения мазута. Остальной воздух подается в топку через кольцевое пространство, образуемое внешним 3 и внутренним 4 кожухами форсунки. Регулирование подачи воздуха осуществляется с помощью поворотной заслонки, расположенной во всасывающем патрубке вентилятора. Ротационные форсунки не требуют тщательной фильтрации мазута, обеспечивают хорошее распыление и обладают широким диапазоном (15... 100%) регулирования производительности.
