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.

Рис. 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.

Рис. 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. 312. Комбинированная форсунка

Рис. 3.13. Газомазутная горелка