Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Омский государственный университет путей сообщения

Кафедра «Теплоэнергетика»

Выбор, расчет и конструирование форсунок для котельных установок

Самостоятельная работа по дисциплине

«Топливо и основы теории горения»

Вариант 11

Студент группы 31Е

А.В.Захарец

Руководитель

Профессор кафедры

В. Р. Ведрученко

Омск 2012

СОДЕРЖАНИЕ

2. Приближенный расчет форсунки низкого давления 8

4.Ответы на контрольные вопросы 13

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 16

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 17

ВВЕДЕНИЕ

В комплексе устройств, работа которых направлена на рациональное сжигание жидкого топлива, существенную роль играют мазутные форсунки.

Форсункой называется устройство для распыления жидкого топлива и организации его подачи, смешения топлива с воздухом и создания определенного по форме, длине и направлению факела.

Форсунка должна быть сравнительно недорогой, удобной и простой в эксплуатации, а конструкция и монтаж её- несложными.

Конструкция форсунки должна облегчать применение автоматизации тепловых процессов, расход энергии на распыление должен быть по возможности небольшим. В большинстве случаев недостатки форсунок вызывают перерасход топлива и ухудшение производственных процессов.

В связи с этим возникает необходимость усовершенствования существующих и создания новых более совершенных типов форсунок.

1. Назначение, область использования, классификация форсунок

К форсункам предъявляют следующие основные требования:

1) тонкое равномерное распыление топлива;

2) хорошее смесеобразование топлива с воздухом в самой форсунке или непосредственно за нею в фурме до выхода смеси в топочную камеру;

3) тонкое и легкое регулирование расхода топлива с сохранением заданного пропорционирования «топливо- воздух» и максимальным использованием энергии распылителя во все периоды регулирования;

4) устойчивый факел заданной формы и длины;

5) прочность и простота конструкции;

6) надежность и удобство эксплуатации; отсутствие подтеков, незасоряемость; удобство управления и регулирования; легкость и удобство ремонтов, осмотров и чисток.

Существуют типы форсунок, которые лишь частично удовлетворяют предъявляемым к ним требованиям. Работающие форсунки имеют один или несколько из следующих недостатков:

1) низкий КПД распыления, не превышающий 0,1%;

2) грубое и неравномерное распыливание;

3) недостаточное смесеобразование топлива с воздухом;

4) неустойчивый и неправильно направленный факел;

5) несоответствие формы и размера факела форме и размеру топочного пространства;

6) нарушение пропорционирования «воздух- топливо» при регулировании расходов;

7) снижение эффекта распыления при регулировании;

8) неудовлетворительная работа форсунок низкого давления при автоматическом регулировании тепловых режимов печей котлов;

9) конструктивные и эксплуатационные недостатки, приводящие к засорениям, подтекам, искривлению факела, частным простоям для чисток и ремонтов.

Все форсунки по основным конструктивным признакам и по способу распыливания делятся на четыре группы:

1. механические- форсунки непосредственного распыливания топлива;

2. высокого давления- форсунки с распыливающей средой высокого давления (пар, компрессорный воздух), часто называемые пневматическими;

3. низкого давления- форсунки с распыливанием вентиляторным инжекторным воздухом (пневматического низкого давления);

4. комбинированные, т.е. преимущественно форсунки газомазутные и форсунки комбинированного механического и паровоздушного распыливания.

В механических форсунках распыливание осуществляется главным образом за счет энергии топлива при продавливании его под значительным давлением через малое отверстие – сопло или за счет центробежных сил, создаваемых при закручивании топлива, или при вращении элементов самой форсунки. Дальнейшее размельчение полученных капель происходит под действием давления окружающей среды.

Качество механического распыливания в значительной мере зависит от давления мазута, создаваемого насосом. Обычно мазут поступает к форсункам под давлением 2,0–3,5 МПа. Наличие механических примесей в топливе и малые выходные отверстия форсунок (1,5–3,5 мм) обусловливают необходимость тщательной фильтрации мазута перед сжиганием.

Для механических форсунок вязкость мазута рекомендуется поддерживать около 2,5ВУ. Для достижения этой вязкости мазут марок 40 и 40В рекомендуется подогревать до 90–100С, марок 100 и 100В – до 110–120ºС.

Форсунки выпускаются нескольких типоразмеров. При давлении мазута перед форсункой 2,0 МПа производительность форсунки (типоразмер ОН-547-02) составляет 0,167 кг/с, а давление 3,5 МПа – 0,22 кг/с. В пределах одного типоразмера форсунки выпускаются с длиной ствола от 400 до 4000 мм. К распыливающей головке мазут поступает через ствол, проходит через отверстия распределителя в кольцевой канал, затем по тангенциальным каналам завихрителя попадает в камеру завихрения, приобретая вращательно-поступательное движение, и далее выбрасывается через сопло в топку в виде пленки, имеющей форму гиперболоида вращения – пелены. Взаимодействуя с окружающей газовой средой за счет возникающих пульсаций, пелена распадается на капли, которые в свою очередь от воздействия среды дробятся на мельчайшие капельки.

Производительность механических форсунок регулируют изменением давления мазута перед форсункой, вследствие чего они имеют малый диапазон регулирования.

По сравнению с механическими форсунками и форсунками высокого давления форсунки низкого давления обладают следующими преимуществами: через них подают весь или почти весь воздух, необходимый для горения, благодаря чему улучшается смесеобразование и создаются наиболее благоприятные условия для сгорания топлива при коэффициенте избытка воздуха, близком к единице; в распылении участвует весь или почти весь воздух, поэтому, несмотря на более низкое давление распылителя, может быть достигнуто хорошее качество распыления;

факел форсунок низкого давления более короткий и более благоприятный (менее окислительный) для нагреваемого металла, что обусловливается завершением горения на коротком пути и омыванием металла инертными продуктами сгорания; вместе с тем температура горения достаточно высока;

стоимость распыления сравнительно невысока.

Выбор того или иного типа форсунок определяется, во-первых, мощностью котла и диапазоном изменения мощности, во-вторых, – габаритными размерами факела, который должен занимать максимум топочного пространства, но не касаться поверхностей нагрева и обмуровки котла.

Изменение тепловой нагрузки отопительной котельной таково, что она должна обеспечивать высокоэффективную работу в диапазоне 50–110 % от расчетной тепловой мощности котла.

Для эффективного сжигания жидкого топлива в паровых котлах малой мощности рекомендуется использовать ротационные и паромеханические форсунки, для сжигания легкого жидкого топлива – низконапорные пневматические АГНД, ФАЖ и механические ФМ-27. Чем ближе тепловая мощность форсунок к расчетной (номинальной), тем лучше они работают (повышается качество распыливания и смешивания). Однако и ротационные форсунки имеют недостатки: дополнительный расход электроэнергии на привод ротора; уровень шума форсунки часто превышает допустимые значения; при разбалансировке во время эксплуатации возникает вибрация, которая передается через крепежный щит на обмуровку; сложность конструкции снижает надежность работы форсунки и не позволяет производить ремонт в эксплуатационных условиях.

Госты на форсунки

ГОСТ 23689-79 Форсунки механические и паромеханические

ГОСТ 10585-75 Форсунки мазутные

ГОСТ 305-82 Топливо дизельные

ГОСТ 10579-88 Форсунки дизелей