1  Распыленное топливо; 2  фронт воспламенения; 3  фронт горения;4  зона паровоздушной смеси и испаряющегося

топлива; 5  зона паровоздушной смеси и продуктов горения

зута, находится в пределах для марок: 40; 100; 200 соответственно 75100; 90115; 110140С. Температура подогрева воздуха должна быть 150250С.

Классификация применяемых форсунок приведена в табл. 1.20.

Таблица 1.20

Классификация форсунок

Тип форсунок	Способ распыливания	Основные группы форсунок
Механические	За счет кинетической энергии распыливаемого топлива	Прямоструйные Центробежные Вращающиеся (ротационные)
Пневматические	За счет кинетической энергии распыливающей среды	Воздушные (низкого, среднего или высокого давления) Паровые (высокого давления) Паровоздушные (высокого давления)
Комбинированные	За счет кинетической энергии распыливаемого топлива и распыливающей среды	Паромеханические Воздушно-механические

Схемы форсунок для сжигания мазута приведены на рис. 1.18.

В прямоструйных форсунках (рис. 1.18, а) дробление струй топлива на мельчайшие капли происходит при его продавливании под значительным давлением через сопло малого диаметра, в центробежных (рис. 1.18, б)  при закручивании топливного потока. Вращательное движение топливу сообщается путем тангенциального подвода его к вихревой камере форсунки или специальным завихрителем (винтовая насадка), устанавливаемым на выходе форсунки. В ротационных форсунках топливо подается внутрь быстровращающегося (50007000 об/мин) отполированного стакана, где оно распределяется тонким слоем и разбрызгивается, стекая с края стакана, под действием центробежной силы. Механические форсунки (прямоструйные, центробежные) работают при давлении мазута 0,55,5 МПа. Скорость истечения струи мазута  4550 м/с. Они имеют большую производительность (0,0551,1 кг/с), бесшумны в работе, экономичны, обеспечивают большой пирометрический эффект. Вместе с тем они довольно громоздки, легко засоряются. Поэтому в тепловых установках технологии силикатных материалов их практически не применяют.

Рис. 1.18. Схемы мазутных форсунок:

а  прямоструйная; б  центробежная; в  вращающаяся; г  высокого давления; д  низкого давления; е  комбинированная; м  мазут; п  пар, в  воздух

Пневматические форсунки, в частности высокого давления (прямоструйные, вихревые, многоструйные с центральной или периферийной подачей мазута), обеспечивают дробление струи топлива за счет энергии компрессорного воздуха давлением 0,31,0 МПа, водяного пара давлением 0,32,5 МПа или других газов давлением более 0,3 МПа. Давление мазута перед форсункой не превышает при этом 0,2 МПа.

В воздушных компрессорных форсунках на распыление мазута подается 1015% воздуха от общего его расхода на горение.

В паровых форсунках для распыления мазута подается перегретый пар, расход которого составляет 0,30,8 кг/кг мазута. Они просты в обслуживании, имеют большие пределы регулирования производительности (20100%) при сохранении хорошего качества распыления; обеспечивают создание направленного факела, не требуют высокого качества фильтрации топлива. Их применяют в топках котельных установок, для цементных вращающихся и ванных стекловаренных печей, где необходим длинный и жесткий факел, в качестве растопочных. Однако паровые форсунки создают большой шум при работе, понижают температуру горения и малоэкономичны (требуют большого расхода энергии на распыливание  5060 кВт·ч/т).

В пневматических воздушных форсунках среднего и низкого давления распыление струи мазута обеспечивается вентиляторным воздухом. Давление воздуха у первых  до 0,03 МПа, у вторых  0,0030,01 МПа. Давление мазута перед форсунками должно быть до 0,015 МПа, скорость истечения его 5075 м/с. Скорость истечения воздуха из сопла 70130 м/с, расход его 415 кг/кг мазута. На распыление мазута может подаваться от 25 до 100% воздуха, расходуемого на сжигание. Вентиляторные форсунки бывают прямоструйные и турбулентные. Прямоструйные форсунки образуют длинный факел  до 3 м с небольшим углом раскрытия (2030), турбулентные создают закрученный короткий факел (0,30,7 м), но со значительным углом раскрытия (6090). Их применяют в котельных установках малой мощности, в туннельных, камерных и других промышленных печах.

При сравнении достоинств компрессорных и вентиляторных воздушных форсунок предпочтение следует отдать последним. Во-первых, они обеспечивают более высокое качество распыления топлива вследствие большего расхода воздуха; во-вторых, создаются более благоприятные условия для сжигания топлива в результате интенсификации процесса смесеобразования. Кроме того, при этом используются низконапорные топливные насосы и вентиляторы, что ведет к снижению расхода энергии на электропривод. К недостатку их следует отнести значительные габариты, которые возрастают с увеличением производительности.

Пневматические форсунки конструктивно выполняются обычно двухканальными (рис. 1.18, г, д), но используются также трех- и четырехканальные. С устройством третьего канала форсунка может применяться как вентиляторная газомазутная. При необходимости ее можно переключить с жидкого топлива на природный газ. Такая форсунка используется во вращающихся печах для обжига керамзита. В ней можно регулировать длину и геометрию факела. Трехканальная форсунка может выполняться и как компрессорно-вентиляторная, короткофакельная. В ней по внутреннему каналу подается мазут, по среднему  компрессорный, а по внешнему вентиляторный воздух. Такая организация потоков мазута и воздуха обеспечивает двойное распыление, создает в устье факела значительное разрежение, куда рецеркулируют продукты горения, способствуя подогреву факела. Все это приводит к высокой химической полноте горения. Пятиканальные форсунки находят применение в выносных топках сушильных установок. Они выполняются также как газомазутные. По центральному каналу форсунки подается мазут, по второму  пар или компрессорный воздух, по третьему  первичный, по пятому вторичный вентиляторный воздух, а по четвертому  природный газ. Газовый канал в ней расположен между каналами первичного и вторичного воздуха, т.е. конструктивно ее можно представить как диффузионно-турбулентную горелку (рис. 1.13), в которую вмонтирована пневмомеханическая (комбинированная) паровая или воздушная форсунка высокого давления. Форсунка образует факел длиной 1,52 м с углом раскрытия около 80.

Комбинированные форсунки имеют достаточно широкое распространение. При максимальном (номинальном) расходе топлива они работают как механические, а при малых расходах  с подачей распыливающего агента (пара или воздуха). В таких форсунках вращательное движение топлива создается путем тангенциального его подвода или с помощью завихрителей различных конструкций.

1.4.5. Сжигание пылевидного топлива. Сжигание твердого топлива в пылевидном состоянии в технологии силикатных материалов может проводиться в камерных топках котельных установок, во вращающихся печах и в других тепловых установках. Камерные топки в зависимости от аэродинамики пылегазовой смеси в топочном объеме разделяются на топки факельные (с прямым вдуванием пыли), вихревые, циклонные и топки с кипящим слоем.

Сжигание пылевидного топлива в камерных топках является более экономичным, чем в слоевых топках. При этом достигается высокая автоматизация топочного процесса и легкость регулирования работы, снижаются потери топлива от химической и механической неполноты сгорания.

Камерные факельные топки способны работать на любом твердом топливе и могут быть созданы практически на любую мощность. Однако устойчиво сжигается пыль только в топках с тепловой мощностью выше 20 МВт.

Вдуваемая в камерную топку с помощью специальных горелок пыль нагревается, высушивается, газифицируется. Летучие вещества сгорают как газообразное топливо, что способствует разогреву твердых частиц кокса до температуры воспламенения и облегчают стабилизацию факела. Пыль вдувается в виде аэросмеси. Транспортирующий ее воздух является первичным. Количество его должно быть достаточным для сжигания летучих. Оно составляет 1525% от всего количества воздуха для углей с малым выходом летучих и 2055% для топлив с большим их выходом. Остальной необходимый для горения вторичный воздух подают в топку отдельно. Процесс горения в камерной топке интенсифицируется за счет турбулизации аэросмеси и использования подогретого до 90400С воздуха. Горелки для сжигания пылевидного топлива располагают в топочной камере по аналогии с расположением газовых горелок и форсунок (рис. 1.7).

Для сжигания пыли в топках используются вихревые горелки с закрученными потоками аэросмеси и вторичного воздуха и щелевые прямоструйные горелки (рис. 1.19).

В щелевых горелках пылевоздушная смесь подается в топку через узкие щели, отчего длина факела получается значительной. Эти горелки располагаются в топочной камере встречно или по углам топки (рис. 1.7). Вихревые горелки дают факел небольшой длины и устанавливаются на фронтальной стене топочной камеры. По условиям сжигания топлива подача аэросмеси по периферии горелки (рис. 1.19, а) более рациональна, чем по центральному каналу, т. к. в

Рис. 1.19. Принципиальные схемы горелок для сжигания

пылевидного топлива:

а,б  прямоточные горелки; в  вихревая горелва; 1  вторичный воздух;