Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Машинист котельных

Устройство и работа мазутных форсунок


Устройство и работа мазутных форсунок

Как уже указывалось, основными видами жидкого топлива, применяемого в котельных установках, являются топочные мазуты. Значительную часть топочных мазутов составляют крекипг-мазуты повышенной вязкости: малосернистые с содержанием серы до 0,5%, сернистые (серы 0,5—2,5%) и высокосернистые с содержанием серы 2,0-3,5%.

Мазут перед сжиганием в топке котельного агрегата освобождают от влаги и механических примесей и подогревают до температуры, необходимой для его нормального распыливания.

Основные требования, предъявляемые к распылителям жидкого топлива — форсункам: тонкий распыл, надежность в эксплуатации, экономичность, широкий диапазон регулирования, простота конструкции и возможность работы на мазуте различной вязкости.

В зависимости от способа распыливания форсунки для жидкого топлива могут быть разделены на четыре основные группы:
1) паровые; 2) воздушные высоконапорные; 3) воздушные низконапорные и 4) механические.

В котельных установках малой и средней мощности, а также в технологических печных установках нефтеперерабатывающих заводов широко применяют простые по конструкции, но малоэкономичные паровые форсунки. Эти форсунки характеризуются значительной массой расходуемого пара на распыл топлива (0,3—0,6 кг на 1 кг мазута) и сильным шумом, ухудшающим условия труда кочегаров. Пар, расходуемый на распыл мазута, увеличивает количество водяных паров в газообразных продуктах сгорания, и в результате увеличиваются потери тепла с уходящими газами и усиливается коррозия наружных стенок хвостовых поверхностей нагрева — водяного экономайзера п воздухоподогревателя.

Из паровых форсунок пар вытекает с большой скоростью, увлекая за собою мазут и распыляя его на мельчайшие частицы. Хорошо распыленный мазут имеет значительную площадь поверхности соприкосновения с воздухом, благодаря чему происходит полное и быстрое сгорание его в топке. Чем лучше распылено топливо, тем короче пламя и тем совершеннее протекает процесс его сгорания.

Для достижения хорошего распыливания мазута в паровых форсунках необходимо соблюдать правильное соотношение между массами расходуемого пара и топлива.

Если факел чистый и отсутствует сильный отрыв пламени от форсунки, то распыливание считается нормальным. Если процесс распыливания протекает с шипением, значит, распыливание недостаточное или в форсунку поступает очень влажный пар. Если же в топке падают горящие с копотью капли мазута, значит, мало давление распыливающего пара. Удлиненный факел укорачивают повышением давления пара или увеличением его расхода. Значительное повышение давления пара приводит к отрыву пламени и к его погасанию.

Рис. 1. Форсунка Шухова
а — общий вид; б — способ проверки размера паровой щели в форсунке Шухова; А — условная ширина щели

На рис. 1, а изображена паровая круглая форсунка системы Шухова, состоящая из следующих основных деталей: литого корпуса (наружной трубки) центрального шпинделя (внутренней трубки), накидной гайки и крепежных деталей.

Мазут поступает во внутреннюю трубку и движется по ней к устью форсунки, а пар подводится к кольцевому каналу, образуемому внутренней трубкой и наружной трубкой, навинчиваемой на внутреннюю и закрепляемой накидной гайкой. При истечении пара из кольцевого канала в топочное пространство понижается давление пара и увеличивается его скорость. Паровая струя подхватывает вытекающий из внутренней трубки мазут и распыливает его в топке за пределами форсунки.

Отверстие для прохода мазута не регулируется, но сам шпиндель форсунки может перемещаться вдоль ее оси; при этом изменяются размер паровой щели и удельный расход пара на распыливание.

Расход топлива регулируют большим или меньшим открытием вентиля на мазутной линии и этим усиливают или ослабляют процесс горения в топке. Подача пара может быть отрегулирована либо изменением размера паровой щели, либо поворотом вентиля на пароподводящей линии.

Для рационального сжигания мазута в форсунках Шухова необходимо соблюдать следующие условия.
1. Шпиндель форсунки должеп быть установлен в строго центральном положении. При перекосе шпинделя пар бьет вбок, и распыливание мазута получается очень грубым, что ведет к неэкономичному сжиганию топлива.
2. Ширина паровой щели должна быть не более 0,5— 1 мм и в процессе работы форсунки должна оставаться неизменной. Регулировать расход пара следует только паровым вентилем, установленным на пароподводящей линии. Часто в эксплуатации на размер паровой щели не обращают должного внимания. Нередко форсунки Шухова работают с шириной паровой щели 3—5 мм, что приводит к увеличению удельного расхода пара на распыливание (до 0,8—1,0 кг вместо 0,35—0,45 кг на мазут массой 1 кг при правильной сборке форсунки).
3. Избыточное давление распыливающего пара перед форсункой (т. е. давление по манометру) должно составлять 0,2—0,35 МПа (2—3,5 кгс/см2). Более высокое давление вызывает излишний расход пар на распыливание, уменьшение производительности форсунки в результате вабивания паром вытекающей струи мазута и ухудшение горения (вплоть до отрыва пламени и его погасания).
4. Для регулирования подвода воздуха следует на фронтальной плите топки установить воздушные регистры и изменять объем подводимого воздуха клапанами поддувала и заслонками воздушного регистра. При недостатке воздуха будут большие тепловые потери от химического недожога топлива. При значительном избытке воздуха будут большие тепловые потери с уходящими газами, так как излишний воздух, не участвуя в горении, нагревшись, уносит дополнительное количество тепла в дымовую трубу.
5. Работать надо с большими нагрузками включенных форсунок путем уменьшения по возможности их числа (форсунки Шухова работают с меньшим расходом пара при больших нагрузках).
6. Расходный мазутный бак должен быть установлен на высоте 4—5 м над уровнем форсунки для создания необходимого давления мазута при его поступлении в форсунки.

Рис. 2. Воздушный регистр для паровых форсунок

Форсунки Шухова являются вполне падежными приборами, особенно для обслуживания котлоагрегатов малой паропроизводительности.

Недостатки форсунки Шухова — относительно большой расход распыливающего пара и сильный шум, создаваемый ею при работе.

Рис. 3. Паровая форсунка Данилина

На рис. 3 приведена форсунка Данилина, простая по конструкции и работающая со значительно меньшим шумом, чем форсунка Шухова. Удельный расход пара на распыливание мазута массой 1 кг составляет 0,25—0,3 кг. В отличие от форсунки Шухова здесь пар подается по внутренней трубке 2, заканчивающейся соплом 3. При истечении из сопла пар приобретает большую скорость, увлекает протекающий по каналу мазут, смешивается с ним внутри форсунки и распыливает его в виде мельчайших частиц.

Поступающий по трубке атмосферный воздух позволяет форсунке работать с небольшим шумом и без пульсации.

Из выходного сечения паромазутная смесь поступает в топочное пространство, где заканчивается начавшееся еще в форсунке распыливание. Регулируют расход мазута и пара вентилями на паровой и мазутной линиях.

На рис. 4 изображена мазутная форсунка с паровым распыливанием (МФПР), выпускаемая заводом «Ильмарине» с тремя различными диаметрами горловины сопел.

Пар подводится во внутреннюю стальную трубку, на конце которой установлено расширяющееся сопло.

Рис. 4. Мазутпал форсунка с паровым раснылнванпем завода «Ильмарине»

Рис. 5. Мазутная форсунка с механическим распыливанием завода «Ильмарине»: а — распределительный диск; б — завихривающий диск

Сравнительно длинный факел затрудняет применение механических форсунок в топочных устройствах небольших размеров в котлах малой и средней мощности и технологических печах. Механические форсунки требуют внимательной и точной сборки и частой смены распыли-вающих деталей. Затруднено регулирование механических форсунок: снижение нагрузки форсунки, сопровождаемое уменьшением давления мазута, приводит к более грубому его расныливанию.

Рис. 6. Воздушный регистр с улиточным подводом воздуха

Пневматические (воздушные) форсунки высокого давления воздуха для распыливания мазута менее экономичны, чем паровые, вследствие большого удельного расхода воздуха; кроме того, они образуют длинное пламя и создают большой шум при распыливании. В связи с приведенными недостатками эти форсунки получили крайне органиченное применение.

Рис. 7. Форсунка воздушного распыливания ОЭН-1БО-Ш4 с подпорной шайбой

В котельных малой и средней мощности, а также в печных установках широко применяются низконапорные мазутные форсунки воздушного расныливаиия с избыточным давлением воздуха 2—3 кПа (200—300 мм вод. ст.), подаваемого вентиляторами. Эти форсунки более экономичны и работают со значительно меньшим шумом, чем паровые. Они хорошо работают на мазуте различной исходной вязкости и обладают удовлетворительной регулируемостью (в пределах ±30% от номинальной подачи).

На рис. 7 изображена мазутная форсунка воздушного распыливания 09Н-150-Ш4 с подпорной шайбой (система Оргэпергонефти), предназначаемая для подачи 150 кг/ч мазута [тепловая мощность 1,6 МВт (»1,4 Гнал/ 1ч)]: масса форсунки с корпусом составляет 20 кг. Мазут (или другое жидкое топливо) поступает к форсункам самотеком из напорного бака (или под давлением насоса) к регулировочному вентилю и направляется по соединительному каналу в центральную трубку — мазутный ствол.

Из наконечника трубки топливо проходит через распыливающий конус и подпорную шайбу. Здесь топливо подхватывается потоком первичного распыливающего воздуха, смешивается с ним п в виде топливовоз-душной смеси поступает в шамотный конус амбразуры, где и происходят воспламенение и частичное сгорание его. Окончательно топливо догорает в топочной камере, куда вследствие разрежения в топке и эжектирующего действия форсунки поступает через фронтовой регистр вторичный воздух.

Первичный воздух объемом 60—70% от общего его объема под избыточным давлением 1,5—3 кПа (150— 300 мм вод. ст.) подается к форсунке вентилятором по воздуховоду, соединенному с воздушным патрубком, а остальные 40—30% поступают в топку через фронтовой регистр.

Распыливающий конус наконечника способствует растеканию топлива по его стенкам в виде тонкой пленки, которая затем подхватывается распыливающим воздухом в подпорной шайбе. Последняя в свою очередь способствует концентрации потока распыливающего воздуха в месте выхода топливной пленки и лучшему перемешиванию топлива с воздухом.

Рис. 8. Форсунка воздушного распиливании ОЭН-150-МВ6 с завнхрителем
1 — воздушный патрубок; 2 — завихритзль; 3 — регистр; 4 — распиливающий конус; 5 — мазутный пакоисчпик; 6 — паровой ствол; 7 — мазутный ствол: 8 — корпус форсунки; 9 — корпус вентиля

На рис. 8 показана мазутная форсунка воздушного распыливания 09Н-150-МВ6 (системы Оргэнергонефти) с завихрителем, устанавливаемым вместо шайбы в устье форсунки. Форсунка предназначена для подачи мазута массой 150 кг в час; тепловая мощность ее 1,6 МВт («1,4 Гкал/ч); масса форсунки с корпусом около 70 кг.

Мазутные форсунки с завихрителями типа ОЭН выпускаются на подачу мазута 10; 25; 35; 50; 75; 150; 250; 350 и 500 кг/ч.

Завихритель с профилированными лопатками предназначен для завихрения распыливаюгцего воздуха.

В случае выхода из строя вентилятора форсунки могут переключаться на распыливание топлива паром, направляемым по кольцевому пространству между паровой рубашкой и мазутным стволом.

Форсунки с подпорной шайбой более просты в изготовлении и монтаже, но работают с более длинным факелом, чем форсунки с завихрителем. Рекомендуется устанавливать форсунки с подпорной шайбой только на жаро-трубных котлах по оси жаровых труб.

На горизонтально-водотрубных и вертикально-водотрубных котлах рекомендуется устанавливать форсунки с завихрителем, располагая их в один ряд; допускается двухрядное шахматное размещение (треугольником).

При этом следует устанавливать верхние форсунки меньшей подачи, а нижние — большей подачи. Не допускается располагать одни форсунки непосредственно под другими вследствие более слабой работы нижних форсунок.

Применяют три различных способа подвода воздуха к форсункам воздушного распыливания. Рекомендуется верхний подвод воздуха, обеспечивающий равномерное распределение воздуха по форсункам, хотя и загромождающий котельную. При наличии в котельной нижнего магистрального воздуховода, расположенного под уровнем пола и использовавшегося ранее для подачи воздуха под колосники решетки при сжигании твердого топлива, наиболее целесообразным следует считать боковой подвод воздуха. Если невозможно осуществить верхний или боковой подвод воздуха, допускается нижний подвод. В последнем случае необходимо принимать меры, предупреждающие попадание топлива в воздуховод (особенно в случае остановки котла) при неисправной запорной арматуре на топливной линии, а в воздуховоде устанавливать ловушку с устройством, обеспечивающим отвод из нее топлива.





Похожие статьи:
Оказание первой помощи при отравлениях, ожогах и поражениях электрическим током

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Машинист котельных

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум