3.6. Форсунки для сжигания мазута.

По условию горения жидкого топлива необходимо хорошее его распыливание и тщательное перемешивание образовавшихся ка­пелек с воздухом. Мазут распыливают форсунками, которые подраз­деляют на механические, высокого (паровые и воздушные) и низкого давления (воздушные). При распыливании поверхность контакта капель мазута с воздухом увеличивается более чем в 2500 раз, что значительно ускоряет нагрев капли и ее испарение. Хорошее пере­мешивание и турбулизация потока обеспечивают полное сгорание топлива в малом объеме с коэффициентом расхода воздуха а, не пре­вышающим 1,2.

Затем капли горючего, окруженные воздухом, попадают в раска­ленный туннель, где они нагреваются за счет излучения пламени и кладки, а также от нагретого воздуха и рециркулирующих продук­тов горения, и сгорают. Свечение пламени обусловлено наличием мельчайших раскаленных частиц углерода, которые образуются при горении углеводородов. Тонкое распыливание и хорошее перемеши­вание с воздухом приводят к образованию мелких частиц углерода, которые легко сгорают, увеличивая излучение и обеспечивая неболь­шую длину факела. При плохом распылении образуются крупные ча­стицы сажистого углерода, которые не успевают сгорать в топке и образуют копоть.

Р ис. 3.10. Форсунка высокого давления В. Г. Шухова

Факел, образующийся при горении, должен соответствовать выбранной конструкции печи и принятой технологии. Он должен иметь нужную температуру, интенсивную излучательную способность, устойчивость горения, обеспечивать полное сгорание топлива в имеющемся объеме рабочего пространства печи и требуемые условия теплоотдачи к нагреваемым изделиям. Для распыливания мазута необходимо затратить энергию (совершить работу). Кинетическая энергия потока распылителя (воздуха или пара) определяется его массой и скоростью движения. В форсунках высокого давления масса мала, а скорости высокие в некоторых конструкциях даже сверхзвуковые. В форсунках низкого давления скорости распылителя значительно ниже, однако, большая масса. В них весь воздух, необходимый для горения, используют также и для распыливания. Количество распыливателя в этих форсунках можно уменьшить за счет использования подогретого до 300—350 °С воздуха, что позволит уменьшить коэффициент расхода воздуха без ухудшения полноты сжигания. Форсунки высокого давления, в которых мазут распыляют компрессорным возду­хом с давлением 300—700 кПа, конструктивно мало отличаются друг от друга. Количество распылителя составляет около 10 % всего объема воздуха, необходимого для сжигания мазута, а остальные 90 % подают вентилятором или эжектируют. На рис. 3.10 изображена форсунка высокого давления конструкции В. Г. Шухова, состоящая из патрубка 1 для распылителя, центрирующих выступов 2, мазут­ной трубки 3, соединительной гайки 4 и контргайки 5. Факел ее уз­кий и длинный (2,5—7 м). Поэтому для малогабаритных печей их не применяют. В форсунках низкого давления мазут распыляют воз­духом, подаваемым вентилятором высокого давления. В силу того, что весь объем воздуха подают через форсунку, это значительно улучшает условия распыления и смесеобразования. Факел получается коротким. Но в конструкциях такого типа пределы регулирования невелики, и чтобы уменьшить производительность форсунки на 30 %, необходимо снизить скорость выхода воздуха со 100 до 50 м/с, что ухудшает распыление мазута.

Указанные недостатки исключены в конструкции форсунки Стальпроекта (рис. 3.11). Она состоит из корпуса 7, подвижного наконечника 2, мазутной трубки 3, мазутопровода 4, маховичка для перемещения иглы 5, иглы для регулирования подачи мазута 6, рычаги 7 для перемещения наконечника с целью изменения сечения воздушного сопла. В ней за счет изменения выходного сечения для воздуха при различной производительности скорость сохраняется постоянной, что обеспечивает качественное распыление мазута.

Для печей с автоматическим регулированием тепловых процессов типовые форсунки оказываются не совсем пригодными, так как с уменьшением расхода воздуха резко падает давление и, форсунки перестают нормально работать. В комбинированных форсунках (рис. 3.12) применен способ раздельной подачи и регулирования расхода воздуха. Компрессорный (первичный) воздух, подаваемый в небольших количествах («10 %), используется для распыливания мазута, а вентиляторный (вторичный) воздух («90 %) предназначается для горения мазута.

Р ис. 3.11. Форсунка низкого давления Стальпроекта

Для заводов, где применяют мазут, целесообразна установка газомазутных горелок типа ГМП конструкции Теплопроекта (рис. 3.13), которые позволяют решать проблему использования мазута в качестве резервного топлива в случае перебоев с подачей газа.

Горелка состоит из пробки 1, тройника 2, мазутной трубки 3; сальника с ниппелем 4, тройника 5, корпуса 6, пробки 7, рычага 8 для изменения расхода мазута, воздушного 9 и мазутного 10 сопел, газового сопла //. Подвод мазута осуществляют по трубке 3, воз­духа — по воздухопроводу 12, а газ поступает по газопроводу 13. Выбор основных размеров форсунок проводят, не прибегая к расчетам по таблицам и графикам, исходя из заданного расхода. Выбор типа форсунок определяют по типу вентилятора или компрессора, а также по температурным режимам печи, условиям подо­грева и методу фильтрации мазута.

В печах для нагрева металла под ковку и штамповку устанавливают меньшее число форсунок большой производительности, чем в термических печах, где для обеспечения равномерности нагрева необходим рассредоточенный подвод топлива.

В кузнечных печах мазутный факел может находиться непосредственно в рабочем пространстве. В термических печах из-за опасности перегрева и пережога изделий форсунки должны быть установлены в закрытых топках-форкамерах, из которых продукты сгорания поступают в пространство печи.

Рис. 3 12. Комбинированная форсунка

Рис. 3.13. Газомазутная горелка