No Image

Форсунка для сжигания жидкого топлива

СОДЕРЖАНИЕ
0
98 просмотров
15 мая 2019

Жидкое топливо сжигается в печах при помощи форсунок. Простейшая форсунка представляет собой две трубки разного сечения, вставленные одна в другую. По внутренней трубке под давлением 1 —1,5 атм подается мазут, по наружной — воздух. При выходе из трубки мазут подхватывается струей воздуха и распыляется на мельчайшие капли. Капли мазута, перемешанные с воздухом, попадают в раскаленное печное пространство и воспламеняются. Чем мельче капельки, тем лучше идет горение мазута. Для полного сжигания мазута необходимо, чтобы форсунка была правильно установлена — по центру отверстия в стене печи, а конец сопла находился на одной линии с наружной стенкой печи. Мазут предварительно подогревают до температуры около 70°, чтобы он стал менее вязким (более текучим).

Форсунки бывают низкого и высокого давления. В первых распыливание мазута производится вентиляторным воздухом давлением до 1000 мм водяного столба, во вторых — сжатым воздухом от компрессора давлением от 0,5 до 8 атм. Лучшее распыливание обеспечивают форсунки высокого давления. Но при этом они расходуют дорогой компрессорный воздух.

Давление в технике измеряется в технических атмосферах. Одна атмосфера равна давлению в 1 кг на площадь в 1 см 2 , или давлению столба воды высотой 10 м (10 000 мм). Таким образом, давление в 1000 мм водяного столба равно 1/10 атмосферы, 500 мм — 1/20 атмосферы и т. д.

В форсунках низкого давления основная масса воздуха, а иногда и весь воздух, необходимый для горения, подается через форсунку. Это обеспечивает лучшее перемешивание мазута с воздухом и удобное регулирование. В форсунке высокого давления через нее подается от 8 до 10% воздуха, необходимого для горения. Остальной воздух засасывается (инжектируется) через форсуночное отверстие или специальные каналы в стенках печи.

На рис. 4 показана форсунка низкого давления конструкции Сталь-проекта. Мазут по мазуто-проводу 1 под давлением поступает в канал 2 сердечника форсунки и далее в конический наконечник 3, имеющий калиброванное отверстие. Воздух, поступающий по воздухо-подводящей трубе 5, проходит через кольцевую щель 4. При этом он захватывает и распыляет мазут. Количество поступающего мазута регулируется при помощи иглы 6, подача воздуха — изменением величины щели 4 за счет фиксируемого перемещения конического наконечника.

Рис. 4. Форсунка низкого давления для сжигания жидкого топлива.

Из форсунок высокого давления наиболее простой и распространенной является форсунка Шухова (рис. 5). Она состоит из двух трубок, помещенных одна в другую. Трубки сужены к месту горения. По внутренней трубке 1 подается мазут, по наружной 2 — воздух, который, вырываясь с большой скоростью из сопла подхватывает капельки мазута и распыляет их.

Рис. 5. Форсунка высокого давления для сжигания жидкого топлива.

Как уже отмечалось, газообразное топливо является наилучшим для пламенных печей, так как оно хорошо смешивается с воздухом и позволяет поддерживать точный температурный режим в печи.

Источник delta-grup.ru

Рефераты и конспекты лекций по географии, физике, химии, истории, биологии. Универсальная подготовка к ЕГЭ, ГИА, ЗНО и ДПА!

Устройства для сжигания жидкого топлива (форсунки)

Для осуществления в печах факельного метода, который широко применяется для сжигания жидкого топлива, используют специальные устройства, яки называют форсунками.

К форсункам выдвигают следующие требования:

1) хорошее распыление и перемешивание топлива с воздухом;

2) обеспечение устойчивого горения Продолжающийся факела нужной длины;

3) надежность в эксплуатации, простота и прочность конструкции, устойчивость к засорения удобство чистки.

Качественное сжигание жидкого топлива определяется тонкостью его распыления. Для достижения этой цели используют форсунки, кроме того, обеспечивают необходимый диапазон регулирования расхода топлива и устойчивое зажигание смеси.

В зависимости от способа распыления топлива форсунки подразделяются на четыре класса:

На рисунку4.3 показано принципиальные схемы различных форсунок.

Форсунки с механическим распылением можно разделить на прямоточная центробежные и ротационные. В прямоточных форсунках (рис. 4.3, а) дробление струи топлива на мелкие капли происходит при его продавливании под значительным давлением (1-2 МПа) через сопло малого диаметра. В центробежных форсунках (рис. 4.3, б, в) топливо распыляется под действием центробежных сил, возникающих при закручивании топливного потока. Вращательное движение топливо получает за счет его тангенциального подвода к вихревой камеры форсунки (см. рис. 4.3, б) или за счет специального завихритель, который устанавливается на выходе из форсунки (см. рис. 4.3, в).

В ротационных форсунках (рис. 4.3, г) топливо подается внутрь стакана, которая быстро вращается, за счет чего оно растекается под действием центробежных сил и образует тонкую пленку. На выходной кромке стакана тонкая пленка подхватывается первичным воздухом, поднимается.

Паровые и пневматические форсунки можно объединить в один класс-форсунки со средой, распыляет. В паровых форсунках (рис. 4.3, д) в качестве такой среды используют водяной пар с давлением 0,4-1,6 МПа. Мазут в форсунки подается под давлением 0,3-0,4 МПа. Чем больше скорость струи пара, тем более тонко распыляется топливо. В большинстве форсунок достигается критическая скорость пара (см. раздел 1.5.4).

Паровые форсунки по конструкции проще механических, но из-за большой расход пара (0,30-0,35 кг пара на 1 кг мазута) и сильного шума применяются в котлоагрегатах производительностью до 3,3 кг / с.

Пневматические форсунки, в которых средой, распыляет, служит воздух, можно разделить на форсунки высокого и низкого давлений. К первой группе относятся форсунки, в которых давление воздуха, дующий, составляет 0,2-1 МПа и выше (см. рис. 4.3, д), ко второму — форсунки, в которых давление воздуха равна 0,002-0,008 МПа (рис. 4.3, е).

В форсунках высокого давления воздуха на распыление подается от компрессора под большим давлением. При этом расход компрессорного воздуха составляет 10-15% всего количества воздуха, необходимого для горения. Другой воздух, который называется вторичным, через форсунку не проходит, а поступает в форсунки по специальным керамическим каналам. Если распылителем есть пара, то все необходимое для горения воздух подают в виде вторичного. Поскольку вторичный воздух может подогреваться до очень высоких температур (1373-1473 К), форсунки высокого давления применяют на таких печах, где для достижения высоких температур в рабочем пространстве (например, мартеновские печи) необходимо подогревать воздух до высокой температуры. В форсунках низкого давления воздух подается вентилятором, т.е. под низким давлением. Все воздуха, необходимый для горения, поступает через форсунку. Форсунки низкого давления, в которых применяют воздух, подогретый до 573 К, используют на нагревательных печах различного типа.

При сравнении достоинств пневматических форсунок высокого и низкого давлений предпочтение следует отдать последним. Во-первых, они обеспечивают более высокое качество распыления топлива вследствие большого удельного расхода воздуха, во-вторых, создаются более благоприятные условия для сжигания топлива в результате интенсификации процесса смесеобразования. Кроме того, в данных форсунках работают низконапорные топливные насосы и вентиляторы, что ведет к снижению расхода энергии на электропривод. К недостаткам пневматических форсунок низкого давления следует отнести значительные габариты, возрастающих с увеличением их производительности.

Широкое распространение получили также паро-и пневмомеханическая форсунки, относящиеся к классу комбинированных. При номинальной (расчетной) расходе топлива комбинированные форсунки работают как механические, то есть с большим давлением топлива, а при малых затратах — с подачей агента (пара или воздуха), распыляет. В таких форсунках вращательное движение топлива создается путем его тангенциального подвода или с помощью завихрителей различных конструкций. Для более тонкого распыления мазута уменьшают его вязкость, предварительно подогревая. В зависимости от марки мазута и типа форсунки температура его подогрева принимается различной.

Источник worldofscience.ru

При организации сжигания жидкого топлива следует учитывать, что горение его происходит в основном в парогазовой фазе. Последнее связано с тем, что температура кипения жидкого топлива значительно ниже температуры его воспламенения. Поэтому скорость сгорания его будет определяться скоростью испарения с поверхности, а эта поверхность многократно увеличивается при распыливании жидкого топлива на отдельные капли, для чего и применяют специальные устройства – форсунки.

В зависимости от способа распыливания мазута форсунки бывают:

— механические (за счет давления мазута);

— паровые (за счет давления паровой струи);

— воздушные высоконапорные или низконапорные;

Совершенство конструкции любой форсунки оценивается по тонкости и однородности распыливания, которые форсунка может обеспечивать. Важным качеством является возможный предел регулирования форсунки, т.е. ее минимальная производительность, при которой сохраняется высокое качество распыливания.

В механических форсунках для распыливания мазута используется кинетическая энергия струи жидкого топлива, которое подается к форсункам специальным насосом под давлением от 1,0 до 3,5 МПа.

Недостатком механических форсунок является резкое ухудшение качества распыливания при снижении давления мазута до 1,0 — 1,2 МПа, что не позволяет снижать производительность форсунки более чем до 75-80 % от номинальной. Регулирование нагрузки котла с механическими форсунками производится поэтому отключением или включением различного количества горелок. Такой способ регулирования работы котла исключает возможность постоянного поддержания в топочной камере минимальных избытков воздуха, необходимых для предотвращения образования оксидов, определяющих скорость коррозии холодных конвективных поверхностей нагрева.

Паровые и пневматические форсунки. В паровых и пневматических форсунках дробление топлива осуществляется за счет кинетической энергии пара или воздуха. Основными показателями работы являются качество дробления и расход распыливающего агента на распыливание 1 кг топлива. Взаимодействие потоков топлива и распыливающего агента в форсунках этого типа осуществляется как внутри форсунки, так и за ней. Эффективность работы форсунок зависит от поверхности соприкосновения взаимодействующих потоков. Чем больше поверхность соприкосновения, тем эффективней работа форсунок (выше качество дробления, ниже удельный расход распыливающего агента).

Паромеханические и пневмомеханические форсунки. Устранение основного недостатка механических форсунок — малого диапазона регулирования производительности – достигается применением комбинированного паро- или пневмомеханического распыливания мазута. В последнее время получили распространение так называемые паромеханические форсунки, которые работают при умеренном давлении мазута 1,6 — 2,0 МПа.

Ротационные форсунки. К комбинированным форсункам могут быть отнесены и ротационные форсунки. В ротационных форсунках дробление и подача топлива в топку осуществляются вращающимися элементами.

Горелочные устройства выполняются, как правило, комбинирован-ными, обеспечивающими сжигание как газа, так и мазута (раздельно или совместно) с применением форсунок различного типа. Это связано с тем, что обычно основным топливом является газ, а мазут ­­­– резервным.

Размещение форсунок, а также комбинированных газомазутных горелок в камерных топках может быть фронтальным, встречным и угловым. При сжигании распыленного жидкого топлива воздух в топочную камеру подают вместе с ним.

Сгорание мазута необходимо полностью завершить в пределах топочной камеры. При неблагоприятных условиях (нехватка воздуха, плохое перемешивание, низкая температура) из топки вместе с сажей могут выноситься капли неиспаренного мазута, которые будут откладываться на относительно холодных поверхностях нагрева парогенератора, снижая его экономичность.

Наряду с обычными камерными топками для эффективного сжигания мазута применяются и циклон­ные топки. В качестве примера на рис. 37 показана схема топочного устройства парогенератора ПК–41Ц паропроизводительностью 132 кг/с, с давлением пара 25 МПа, температу­рой перегретого пара 565/570 °С, оборудованного двумя вертикальными подовыми циклонами. Диаметр циклон­ной камеры и ее высота составляют 3880 мм, диаметр пережима (выходного сопла) 2340 мм.

Основное количество необходимого для горения воздуха (70 – 80 %) вводится в циклон со скоростью около 70 м/с через два вертикальных тангенциальных сопла. В каждом сопле установлены две ма­зутные механические форсунки про­изводительностью по 1,25 кг/с при давлении мазута 2,85 МПа. Остальной воздух подается со скоростью 30 м/с через аксиально улиточный ввод. Предусмотрена также подача в улиточный ввод и дутьевые сопла газового топлива.

Длительная эксплуатация пароге­нератора показала высокую эффектив­ность циклонного сжигания высокосернистого мазута. Сжигание мазута с коэффициентом избытка воздуха, близким к единице, позволило прак­тически ликвидировать высокотемпе­ратурную газовую коррозию труб экранов и изменить характер натрубных отложений на конвективных поверхностях нагрева. Объемная плот­ность тепловыделения в циклонной камере около = 3 МВт/м 3 , плот­ность теплового потока на сечении наклона = 15 МВт/м 2 , в циклонной камере сгорает около 90 % вводимого мазута, остальные 10 % догорают по­сле циклона в камере горения (до пе­режима в топке).

1 – тангенциальное сопло; 2 – шибер для регулирования скорости

воздуха; 3 – аксиальный улиточный ввод

Для циклонных топок наиболее це­лесообразно применение механических форсунок, дающих короткий факел с большим углом раскрытия. Хоро­шие результаты получены при распо­ложении форсунок в дутьевых соплах (рис. 38). В этом случае воздух, выходящий из сопла со скоростью 70 — 120 м/с, способствует улучшению распыливания мазута. При таком рас­положении форсунок удается избе­жать отложения сажи на стенках циклонной камеры.

Для установок малой производи­тельности интенсификация сжигания мазута может быть достигнута приме­нением муфельного предтопка; один из вариантов его показан на рис. 39. Муфельный керамический предтопок обеспечивает эф­фективную предварительную тепло­вую подготовку мазута — частичную газификацию и лучшее смесеобразо­вание. Раскаленные керамические стенки муфеля интенсифицируют испа­рение топлива, улучшают воспламе­нение газовой смеси. Горение мазута получается короткофакельным.

Рис. 38. Схема установки мазутных форсунок в дутьевых соплах

Рис. 39. Схема муфельного предтопка для интенсификации сжигания

1 – форсунка; 2 – керамический муфель; 3 – фронтальная

Жидкое и газообразное топливо может применять­ся для котлов любой произ­водительности.

Источник studepedia.org

Комментировать
0
98 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
Adblock detector