Форсунки для мазутного топлива

9.16. МАЗУТНЫЕ ФОРСУНКИ КОТЛОВ

9.16.1. Общие сведения

Топочное устройство для сжигания жидкого топлива состоит из двух основных узлов: форсунки и воздухонаправляющего устройства.

Качество распыливания, а следовательно, и полнота сгорания мазута в значительной мере зависит от типа и конструкции форсунки и ее распыливающей шайбы.

Условия эксплуатации морских котлов предъявляют к форсункам следующие требования:

— простота устройства и надежность работы на всех марках топочного мазута, вплоть до высоковязких;

— высокое качество (тонкость) распыливания, обеспечивающее достаточную полноту горения;

— большой диапазон регулирования при сохранении постоянного качества распыливания на всем диапазоне;

— возможность управления работой на расстоянии при автоматическом регулировании нагрузки котла.

Помимо этих основных требований, имеют значение также форма и длина факела форсунки, которая зависит от отношения суммарной площади сечения всех тангенциальных канавок -fk- к площади сечения центрального отверстия -fo-. Чем меньше величина (fk / fo) 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 ..

Источник sinref.ru

Форсунки механические и паро-механические предназначены для рас- пыливания топочного мазута ГОСТ 10585-75 и использования в качестве мазутных горелок паровых и водогрейных котлов. Предприятием выпуска- ется широкая гамма форсунок с различными распыливающими головками.

Форсунки паромеханические изготавливаются в соответствии с ОСТ 108.836.03-80 и ГОСТ 23689-79 и конструктивно состоят из: — головки распыливающей форсунки паромеханической (ГРФПМ) — ствола с замковым узлом для присоединения трубопроводов подачи топлива и пара. Стволы форсунок изготавливаются по ОСТ 108.315.06-80

Диаметры ствола для паромеханической форсунки

Форсунки паромеханические комплектуются одним из типов головок рас- пыливающих форсунок паромеханических (ГРФПМ):

1. ГРФПМ – паромеханическая ультразвуковая головка форсунки «Факел»
2. ГРФПМ – ультразвуковая головка форсунки «Вулкан»
3. ГРФПМ – по ОСТ 108.836.03-80 и по КО 213-146, ТУ 34-38

Источник www.promav.ru

Мазут в качестве основного топлива применяют на электростан­циях, расположенных в районах добычи нефти. В этих случаях прихо­дится сжигать и природный нефтяной газ, сопутствующий добыче неф­ти. Мазут также применяют в качестве резервного топлива на электро­станциях, работающих на природном газе, и в качестве растопочного на станциях с твердым топливом при его пылевидном сжигании.

Электростанции обычно являются буферным потребителем природ­ного газа. В связи с этим топки электростанций обычно сооружаются как газопылевые или газомазутные и снабжаются комбинированными газопылевыми или газомазутными горелками.

Обычно газомазутные топки парогенераторов и сами горелки вы­полняют с расчетом их работы на мазуте и на природном газе с воз­можностью сжигания этих топлив как в отдельности, так и совместно. (Пример газопылевой горелки для топки с молотковыми мельницами показан на рис. 19-5.)

11-1. МАЗУТНЫЕ ФОРСУНКИ

Горение жидких топлив происходит после их испарения в основ­ном в паровой и газовой фазах, поэтому интенсификация сжигания мазутов связана с интенсификацией испарения, газификации и смесе­образования. Испарение интенсифицируется путем сильного увеличе­ния поверхности испарения распылением жидкого топлива на мелкие капельки. Равномерным распределением мелкодисперсного топлива в турбулизированных потоках воздуха обеспечивается ^хорошее смеше­ние образующихся паров с воздухом. Поэтому распыление жидкого топлива производится в завихренных потоках воздуха, поступающих в камеру через воздухонаправляющие аппараты горелок.

Распыление — сложный комплекс физико-химическид процессов. Для распыления жидкого топлива применяют форсунки. По способу распыления форсунки разделяют на механические, вращаю­щиеся (ротационные), паровоздушные (пневматические) высо­кого давления и воздушные (вентиляторные) низкого дав­ления.

В механических форсунках высокой производительности (рис. 11-1) и средней производительности (р;ие. 11-2) мазут, подаваемый насосом, поступает через штуцер / в ствол 2 и направляется к распыливающей головке форсунки.

Форсунка состоит из корпуса 5, к которому накидной гайкой 4 прижимаются два (рис. 11-1) или три (рис. 11-2) специальных диска. Мазут поступает в отверстия распределительного диска 5, далее по тан­генциальным каналам завихривающего диска 6 попадает в вихревую камеру и с большой скоростью и сильным завихрением продавливает­ся через отверстие диска 6 (рис. 11-1) или насадка 7 (рис. 11-2). Под­вергаясь одновременно воздействию осевой и центробежной силы, струйка мазута вытекает из отверстия насадка под некоторым углом и при своем движении образует поверхность в виде однополо СТН01ГО гипер­болоида с кольцевым сечением, что способствует распылению мазута (см. § 10-4).

Форсунка чугунной оправой крепится к крышке регистра, устанав­ливаемого у амбразуры горелки и служащего для завихрения воздуха.

Характеристика форсунок механического распыления средней производительности (рис. 11-2)

Форсунки нормализованы по конструкции и типоразмерам. Детали форсунок выполняются в основном одинаковыми, кроме распыливаю-щих элементов. Последние отличаются величиной проходных сечений и числом завирфивающих каналов. Типоразмеры и характеристики фор­сунок высокой производительности в зависимости от давления мазута перед форсункой даны в табл. 11-1, а средней «производительности для парогенераторов средней и малой мощности — в табл. 11-2.

Производительность механической форсунки зависит от размера сопла, давления и вязкости распиливаемой среды.

Производительность форсунки при давлении мазута, отличающемся от указанного в таблицах, может быть определена по соотношении в=в к у ^ 9 кф. (П-1)

Рн, В я — давление и производительность (по табл. 11-1 и И -2); р — рабочее давление мазута.

Для обеспечения достаточной текучести по трубопроводам и улуч­шения распыления мазут перед форсункой должен иметь вязкость

3—4° ВУ, для чего мазут подогревают до 80—100°С в открытых баках. Вязкие мазуты подогревают до 110—130 Р С в закрытых баках. Темпе­ратура подогрева мазута не должна превышать температуру его кипе­ ния, так как вскипание недопустимо. При вскипании и образовании газовой фазы могут возникнуть пульсации в мазутопроводах, форсунках и в факеле. Вскипание недопустимо и по условиям пожарной безопас­ности.

^достоинствам механических форсунок относится высокая эконо­мичность сжигания, достигаемая хорошим распылением и тем, что рас­ходэнергий нГооздание давления мазута перед форсунками относи­тельно небольшой и значительно меньше, чем расход энергии при паро­вом и воздушном распылении. При давлении мазута 3,5—4 МПа (35 — 40 кгс/см 2 ) расход энергии не превышает 0,1% мощности парогенера­тора (не более 1 кВт «ч на тонну мазута). ^Бесшумность ^аспыжедия при помощи механических форсунок обеспечйваё ^ВЖгоприятаые усло­вия для работы эксплуатационного персонала.

Однако механические форсунки требуют установки топливных на­сосов и повышенной плотности мазутопроводов. Недостатками этих форсунок является возможность засорения распылителей и небольшие пределы регулирования их производительности. Для удаления механи­ческих примесей, могущих вызвать засорение канала распылителя ме­ханически^ форсунок и ухудшить условия работы топливных насосов, в мазутном хозяйстве предусматривают последовательно включенные фильтры грубой и тонкой очистки.

Механические форсунки нормально работают в небольших преде­лах регулирования нагрузки. Регулировать производительность меха­нических форсунок можно изменением начального давления мазута (качественное регулирование) или изменением ‘проходного сечения рас­пылителя (количественное регулирование). Первый способ не эффекти­вен, так как снижение давления против расчетного ухудшает качество распыла. Второй способ более рационален, так как скорость истечения мазута из распылителя сохраняется близкой к оптимальной. Однако значительно усложняется конструкция форсунки при относительно не­большом изменении проходного сечения распылителя и поэтому при­меняется редко.

Рекомендуется минимальное давление мазута перед механически­ми форсунками устанавливать не ниже 1,0 МПа (10 кгс/см 2 ) при вяз­кости топлива не выше 3°ВУ. По характеристикам отечественного обо­рудования (насосов) максимальное давление мазута перед форсунками составляет 4,0 или 5,5 МПа (40 или 55 кгс/см 2 ).

Вследствие того что уменьшение производительности форсунки со­гласно формуле (11-1) достигается за счет квадратичного снижения давления, диапазон качественного регулирования механических форсу­нок не выше 50%. Из-за ухудшения условий перемешивания мазута с воздухом и в связи со значительным изменением его скорости в ряде случаев этот диапазон сокращается до 30%. В горелках с двухпоточной подачей воздуха, позволяющей поддерживать скорость воздуха на высоком уровне, диапазон качественного регулирования со­ставляет 50%.

Регулирование производится также отключением части форсунок без изменения давления перед работающими форсунками. Но на паро­генераторах большой мощности, обычно оборудуемых форсунками вы­сокой производительности, отключение части форсунок может вызвать тепловой перекос в топке. Поэтому для обеспечения достаточно гибкойрегулировки нагрузки на парогенератор устанавливают несколько ме­ханических форсунок с нерегулируемым сечением распылителей (от 2 до 20 шт.) с суммарной расчетной производительностью по мазуту, рав­ной 110—120% от расхода при номинальной паропроизводительности, и регулирование производят изменением давления до его минимального значения по условиям распыления, т. е. 1,2—2 МПа (12—20 кгс/см 2 ), в пределах 100—70%.

Для более глубокого регулирования производительности применя­ют форсунки специальных конструкций: механические с рециркуляцией мазута, двухпоточные, паромеханические и ротационные.

В механических форсунках с рециркуляцией (рис. 11-3) мазут подается через центральный ствол 1, проходит рас­пределительную 2 и распыливающую 3 шайбы и через отверстие нако­нечника 4 распиливается ,в топку. Из камеры завихрения часть мазута через кольцевой канал 5 возращается в приемный трубопровод топлив­ного насоса. Изменением давления в сливной линии изменяется коли­чество возвращаемого мазута и тем самым регулируется производи­тельность форсунки. При уменьшении давления из-за увеличения ре-циркулируемой части мазута производительность форсунки падает,, а с увеличением давления — увеличивается.

С большим диапазоном регулирования работает двухпоточная механическая форсунка (рис. 11-4). В завихритель мазут поступает двумя потоками —один из них (2) не регулируется и являет­ся основным для обеспечения необходимой степени крутки, регулирова­ние производится за счет изменения расхода во втором, дополнитель­ном потоке (3). С учетом допустимого снижения давления в основном контуре диапазон регулирования составляет 100—30%.

Паромеханическая форсунка двухканальная (рис. 11-5): один канал для подачи мазута, другой — пара. Мазутный канал напоминает механическую форсунку. При большой нагрузке форсунка работает как чисто механическая: мазут, подаваемый по цен­тральному каналу, последовательно проходит через механический завихритель и насадку. При малой нагрузке, при которой механическое

Рис. 11-5. Паромеханическая форсунка.

Ротационная форсунка. На рис. 11-6 показана конструктивная схе­ма распиливающей головки ротационной форсунки. Мазут под давле­нием 0,12—0,13 МПа (1,2—1,3 кгс/см 2 ) через полый вал 1 и ряд отвер­стий в распределителе 2 поступает на распыливающую чашу 5, которая жестко соединена с валом. При вращении с частотой 600—700 об/мин с края чаши стекает непрерывная пленка жидкого топлива. Воздух, нагнетаемый компрессором 4, находящимся на том же валу, с большой скоростью проходит че­ рез кольцевой зазор между вращающей­ся чашей и неподвижным корпусом 5.

Под влиянием трения о стенки рас-пыливающей чаши и центробежных сил частицы жидкого топлива двигаются по спиральным траекториям. На выходе из чаши действие центростремительных сил от стенок распылителя прекращается и частицы движутся с большой скоростью по касательным к их прежним траекто­риям, образуя жидкую пленку. Воздух, истекая из кольцевого зазора, повышает

устойчивость пленки и способствует ее утоньшению. По мере движения пленка все утоньшается и распадается на мелкие капельки. Качество распыления мало зависит от вязкости мазута и удовлетворительно при вязкости до 13°ВУ. Отверстия увеличенного размера менее подвержены засорению, поэтому форсунка ни требует высокой степени очистки мазу­та. Качество распыла сохраняется в диапазоне от 20 до 100% номи­нальной производительности.

Ротационные форсунки нашли применение в судовых топочных устройствах и в промышленной теплотехнике. В настоящее время раз­рабатываются более мощные форсунки, производительностью до 0,85 кг/с, для крупной энергетики.

11 -7. Мазутная форсунка парового распыления (ОСТ 24 .836 .04). / — штуцер; 2 — сопло; 3 —диффузор; 4 — насадка; 5 — фланец.

В паровых форсунках первичное дробление производится за счет кинетической энергии пара, истекающего из сопла форсунки. Частицы первичного дробления приобретают скорость паровой струи, обычно соответствующую критической скорости, при которой значительным сопротивлением воздуха они раздробляются на мельчайшие капельки. Из-за больших скоростей истечения при использовании паровых фор­сунок достигается более тонкое распыление, чем при применении меха­нических. Насадка применяется для сжигания мазута с коротким факе­лом. Типоразмеры и основные характеристики паровых форсунок приве­дены в табл. 11-3.

0,2—0,5 МПа (2—5 кгс/см 2 ). Для работы в условиях ограниченного перепада давления и малых скоростей подачи канал форсунки для мазута выполняется прямоточным сравнительно большо­го сечения. Канал легко продувается паром и не засоряется даже при отсутствии фильтров, что наряду с простотой конструкции паровой форсунки и схемы в целом обеспечивает их высокую надежность в работе.

Это обстоятельство позволяет выполнять паровые форсунки со зна­чительно меньшей производительностью, чем механические, и снабжать ими парогенераторы меньшей мощности.

Пределы регулирования нагрузки паровых форсунок шире, чем у механических, что имеет существенное значение при их использова­нии на парогенераторах малой мощности, работающих обычно с пере­менным графиком паровой нагрузки.

Источник geyz.ru