6.2. Схеми розпилювання рідкого палива. Мазутові форсунки

За способом розпилювання рідкого палива форсунки можна розділити на три основні групи: механічні; з|із| розпилюючим середовищем|середою|; комбіновані.

У механічних форсунках розпилювання відбувається|| головним чином за рахунок енергії палива|пального| при протискуванні| його, під значним тиском,|тисненням| через малий отвір – сопло (рис. 6.1, а), або за рахунок відцентрових сил, що створюються при закручуванні палива|пального| (рис. 6.1, б), або при обертанні елементів самої форсунки (рис. 6.1, в). Подальше|дальше| подрібнення одержаних|отриманих,набутих| крапель|краплин| відбувається|походить| під впливом тиску|тиснення| навколишнього середовища.

У форсунках з|із| розпилюючим середовищем|середою| розпилювання палива |пального| здійснюється головним чином за рахунок енергії пари або повітря, що з|із| великою швидкістю| (рис. 6.1, г і д).

У комбінованих форсунках (рис. 6.1, е) розпилювання|| палива|пального| здійснюється за рахунок сумісного|спільного| використання|| енергії палива|пального|, що подається під тиском|тисненням|, і енер|гії| розпилюючого середовища|середи|.

Дробленню струменя палива|пального|, що виходить з|із| форсунки, спричиняють|| виникаючі в ній пульсації (коливання), ін|тенсивність| яких залежить від швидкості витікання струменя. Хвильові коливання сприяють розпаду струменя на окремі краплі|краплини|. Подальше|дальше| дроблення крапель|краплин| при їх русі відбувається|походить| внаслідок|внаслідок| перевищення тиску|тиснення| навколишнього|| середовища|середи| над силами поверхневого|поверхового,зверхнього| натягу, що прагнуть зберегти сферичну форму крапель|краплин|.

Рис.6.1. Схема форсунок для розпилювання рідкого палива

а) – прямоструменева|; б) – відцентрова; в) – з| чашею, що обертається;

г) – високого тиску|тиснення|; д) – низького тиску|тиснення|; е) – комбінована

Щоб уникнути застигання мазуту в трубопроводах ма|зутні| лінії прокладають разом з паровими і покривають||спільною| ізоляцією.

Розпилювання мазуту механічними форсунками. При механічному розпилюванні якість останнього в значній| мірі залежить від тиску|тиснення| мазуту, що створюється насосом. Звичайно мазут поступає до форсунок під тиском ||2,0 – 3,5 МПа. Наявність механічних домішок|нечистот| в ма|зуті| і малих вихідних отвору форсунок (1,5 – 3,5 мм) обумовлюють|зумовлюють| необхідність ретельної фільтрації ма|зуту| перед спалюванням.

Для механічних форсунок в'язкість мазуту рекомендується| підтримувати 2,5 °ВУ|. Для досягнення цієї в'язкості мазут марок 40 і 40 В рекомендується підігрівати до 90 – 100°С, марок 100 і 100 В - до| 110 – 120°С.

Є|наявний| різні типи механічних мазутних форсунок|. Широке поширення набули механічні форсунки заводу «Ільмаріне». На рис. 6.2 показана механічна|| форсунка типу ОН-547, призначена для розпилювання| топкового мазуту по ГОСТ 10585–75 в топках стаціонарних парових котлів.

Рис.6.2. Форсунка механічна середня типу ОН–547

1 – колодка із|із| сполучними і кріпильними деталями; 2 – стовбур|ствол|;

3 – розподільник; 4 – завихрувач|; 5 – сопло;6 – гайка накидна

Форсунки випускаються декількох типу розмірів|. При тиску|тисненні| мазуту перед форсункою 2,0 МПа продуктивність форсунки (типо|розмір ОН-547-02) складає 0,167 кг/с, а при тиску|тисненні| 3,5 МПа – 0,22 кг/с. В межах одного типорозміру| форсунки випускаються довжиною від 400 мм до 4000 мм. До розпилюючої головки|голівки| мазут надходить через стовбур|ствол|, проходить через отвори розподільника в кільцевий канал|, потім по тангенціальних каналах завихрення| потрапляє|попадає| в камеру завихрування, отримуючи|набуваючи| обертово поступальний| рух, і далі викидається через сопло в топку у вигляді плівки, що має форму гіперболоїда обертання.

Продуктивність механічних форсунок регулю|ють зміною тиску|тиснення| мазуту перед форсункою, внаслідок|| чого вони мають малий діапазон регулювання.

Слід зазначити, що|слід відзначити , що,следует отметить | є|наявний| спеціальні конструк|ції| механічних форсунок, що дозволяють регулювати продуктивність в достатньо|досить| широкому діапазоні (форсунки| з|із| рециркуляцією| мазуту, форсунки, що обертаються та ін.). Деякі типи цих форсунок, а також комбіновані форсунки розглядаються|розглядуються| далі (див. рис. 6.4 – 6.6).

Розпилювання мазуту форсунками |розпилюючим середовищем|середою|. Для розпилювання мазуту форсунками високого тиску|тиснення| застосовують пару або компресорне повітря (див. рис. 6.1, г), а форсунками низького тиску|тиснення| - повітря, що подається вентилятором (див. рис. 6.1, д). При паровій пульверизації мазуту застосовують пару тиском|тисненням| 0,5 – 2,5 МПа. Питома витрата пари при цьому складає 0,3 – 0,35 кг/кг мазуту.

Перед високонапірними форсунками з|із| паровим або повітряним розпилом| в'язкість мазуту повинна бути біля|близько| 6° ВУ|, тому при роботі на мазуті марки 40 рекомендується| підтримувати його температуру не нижче 85 °С|із|, при ро|боті на мазуті марки 100 - 100 – 105 °С|із|.

При спалюванні мазуту з|із| паровим і повітряним розпиленням |застосовують форсунки різних конструкцій. На рис. 6.3 показана мазутова форсунка парового розпилювання|| типу ФП| заводу «Ільмаріне».

Рис.6.3. Форсунка парова типу ФП

|1 – колодка; 2 – стовбур|ствол|; 3 – сопло; 4 – дифузор; 5 – насадка

Парові форсунки характеризуються високою якістю розпилювання. Регулювання продуктивності здійснюється ||в широких межах. Проте|однак| парове розпилення|| мазуту приводить|призводить,наводить| до втрати конденсату, а також до посилення корозії поверхонь нагріву. Робота таких форсунок відрізняється підвищеним шумом.

У високонапірних форсунках з|із| повітряним розпиленням|| мазуту повітря не тільки|не лише| розпилює паливо|пальне|, але і інтенсифікує горіння. Для високонапірного повітряного|| розпилювання (тиск|тиснення| повітря 0,5 – 2,5 МПа) мо|жуть| бути використані форсунки, призначені для парового| розпилювання.

Порівняльна оцінка форсунок механічних і з|із| розпилюючим середовищем|середою|. Як випливає з розглянутого|розгледіти|, механічні форсунки в порівнянні з форсунками з|із| розпилюючим | середовищем|середою| вимагають тоншого очищення мазуту, що ускладнює мазутне господарство підприємства. У порівнянні|| з|із| високонапірними паровими механічні форсун|ки| дають грубіше розпилення|. Так, при тиску|тисненні| ма|зуту| близько 2 МПа середній розмір крапельок|капельок| складає близько 40 мкм|, а при розпилюванні парою з|із| тиском|тисненням| 1 МПа — близько 2 мкм|.

Найважливішою перевагою механічних форсунок пе|ред| паровою є|з'являється,являється| значно менша (приблизно у 10 разів) витрата енергії на власні потреби|нужду|. Вони утворюють| при роботі значно менший шум, більш компактні|. Робота механічних форсунок не викликає|спричиняє| збільшення|| вмісту водяної пари в продуктах згорання|згоряння|, як це має місце при парових форсунках. Механічні форсунки дають коротший факел з|із| великим кутом|рогом,кутком| розкриття.

Істотним|суттєвим| недоліком|нестачею| звичайної|звичної| механічної форсунок| є|з'являється,являється| відносно малий діапазон зміни їх продуктивності (80 – 100% у порівнянні з 20 – 100% у|в,біля| парових форсунок).

З урахуванням|з врахуванням| викладеного для котлів середньої і великої продуктивності при постійній роботі на мазуті використовують|змінюють,замінюють| механічні форсунки як найбільш економічні. Парові форсунки використовують для установок малої потужності||.

Розпилення мазуту комбінованими форсунками. Усунення основного недоліку|нестачі| механічних форсунок – малого діапазону регулювання продуктивності – досягається застосуванням|вживанням| комбінованого гідромеханічного|| розпилювання мазуту. Форсунки, що використовуються для цього (рис. 6.4), при підвищених навантаженнях котла працюють| як механічні, а при малих навантаженнях (менше 60%) і при пускових режимах в них подають також пару.

Рис.6.4. Розпилювальна| головка|голівка| паромеханічної| форсунки типу ФПИ

|1 – стовбур|ствол|; 2 – розподільник; 3 – завихрувач| паливний; 4 – сопло паро|ве|витті|; 5 – гайка|; 6 – гайка накидна

До комбінованих можуть бути віднесені ротаційні|| форсунки заводу «Ільмаріне» (рис.6.5).

Рис.6.5. Ротаційна форсунка

І – первинне повітря

Мазут по центральному трубопроводу подається у розпилюючу чашу з|із| частотою обертання 5 – 7 тис. об/хв. Мазут розподіляється по внутрішній поверхні чаші і у вигляді тонкої плівки викидається в топкову камеру. Дробленню плівки сприяє первинне повітря, що надходить при тиску|тисненні| 0,01 МПа через зазор на виході з|із| чаші. Повітря подається крильчаткою| вентилятора, що знаходиться на одному валу з|із| приводом чаші. Як привід застосовуються електродвигун ||з|із| великою частотою обертання, а також повітряні і парові турбіни|. Первинне повітря складає близько 20% загальної|спільної| кількості повітря, необхідного для горіння мазуту. Решта повітря поступає| в топку через кільцевий простір, що утворюється соплом і кожухом| форсунки.

Ротаційні форсунки не вимагають ретельної філь|трації| мазуту, дають хороше|добре| розпилювання і володіють широким діапазоном регулювання продуктивності (15 – 100%). Недоліками|нестачами| таких форсунок є|з'являються,являються| складність конструкції і шум при роботі. В останню годину|| завдяки вказаним позитивним особливостям ротаційні| форсунки починають|розпочинають,зачинають| знаходити|находити| все ширше|ся| застосування|вживання| як автономні мазутні форсунки, так і в комбінованих газомазутних пальниках.|

Комбіновані газомазутні пальники. Широке розповсюдження|поширення| знаходять|находять| комбіновані газомазутні пальники, призначені для роздільного і сумісного|спільного| спалювання мазуту і газу. В основі створення|створіння| таких пальників використовують звичайні|звичні| газові пальники, в центральну частину|частку| яких встановлюють мазутову форсун|ку|. Є|наявний| пальники як з|із| периферійною, так і з|із| центральною роздачею газу.

На рис. 6.6 показаний комбінований газомазутний пальник типу ГМГм. Такі модернізовані пальники призначені для роздільного спалювання рідких палив і природного газу. У ряді випадків допускається використання пальників і для сумісного|спільного| спалювання палив|пальних|. Тиск|тиснення| ма|зуту| перед форсункою 2 МПа, тиск|тиснення| пари на розпилення| мазуту – до 0,2 МПа, тиск|тиснення| газу – 3800 Па. Діапазон| регулювання від номінальної теплової потужності 20 – 100%.

Рис.6.6. Газомазутний пальник типу ГМГм |

1 – заглушка; 2 – мазутна форсунка; 3 – газоповітряна частина|частка|; 4 – лопатко|вий| завихрувач| вторинного|повторного| повітря; 5 – лопатка завихрувач| первинного повітря; 6 – монтажна плита; 7 – місце| установки запальника

Виготовляються також газомазутні пальники типу ГМ, призначені для роздільного спалювання рідкого і га|зового| палива|пальних|. Є|наявний| і інші типи газомазутних пальників|, у тому числі і уніфіковані, наприклад типу ГМУ|. Випускаються газомазутні пальники з|із| ротаційними форсунками|.

Питання для самоперевірки

1. Пояснити механізм спалювання рідкого палива.

2. Перерахувати та пояснити способи розпилення рідкого палива.

3. Назвати та описати форсунки для спалювання рідкого палива. Дати їх порівняльну ефективність.

4. Назвати та описати комбіновані форсунки для спалювання рідкого палива та газомазутні форсунки.