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
Производительность по мазуту кг/час, при 35кгс/ см2 | Ствол форсунки Днар и Двн по ОСТ 108.836.03-80 | «Факел», «Вулкан» |
---|---|---|
350 – 1000 | Днар=32х2,5 Двн=18х2,5 | Днар=32х2,5 Двн=18х2,5 |
1200 – 2500 | Днар=45х3,0 Двн=25х3,0 | Днар=45х3,0 Двн=25х3,0 |
3000 – 6000 | Днар=51х3,0 Двн=25х3,0 | Днар=45х3,0 Двн=25х3,0 |
7500 – 9000 | Днар=51х3,0 Двн=32х2,5 | Днар=51х3,0 Двн=32х2,5 |
Форсунки паромеханические комплектуются одним из типов головок рас- пыливающих форсунок паромеханических (ГРФПМ):
- ГРФПМ – паромеханическая ультразвуковая головка форсунки «Факел»
- ГРФПМ – ультразвуковая головка форсунки «Вулкан»
- 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