Дюзи за тежко масло

Според метода на пулверизиране на течно гориво инжекторите за масло могат да бъдат разделени на три основни групи: механични; с режеща среда; комбинирани. В механичните инжектори атомизацията се извършва главно поради енергията на горивото, когато то се изтласква под значително налягане през малък отвор - дюза (фиг. 5.1, а), или поради центробежни сили, създадени при усукване на горивото ( Фиг. 5.1, б), или при въртене на елементите на самата дюза (Фиг. 5.1, в). По-нататъшното раздробяване на получените капчици става под въздействието на околното налягане.

Дюзите за мазут с режещо средно гориво нарязват главно поради енергията на пръскачката, движеща се с висока скорост - пара или въздух (фиг. 5.1, д). В комбинираните дюзи (фиг. 5.1, д) горивото се разрязва чрез комбинирано използване на енергията на горивото, подавано под налягане, и енергията на пулверизиращата среда.

Възникващите в него пулсации (трептения), интензивността на които зависи от скоростта на изтичане на струята, допринасят за фрагментацията на струята гориво, напускаща дюзата. Вълновите трептения благоприятстват разпадането на струята на отделни капки. По-нататъшно фрагментиране на капчиците по време на тяхното движение възниква поради излишъка на околното налягане над силите на повърхностното напрежение, които са склонни да запазят сферичната форма на капчиците.

За да се определи средният диаметър на капката dcp, по-специално, критерийни зависимости на формата

където D е характерен геометричен размер (диаметър на дюзата); We = Dw 2 pr/σ - номер на Вебер (за дюзи с пръскаща среда); w е относителната скорост на пръскането на гела и течността, която се изрязва, Pg е плътността на пулверизатора (околната среда); 0 - коефициент на повърхностно напрежение на течността; Lp = σD/(v 2 lpzh) - номер на Лаплас; hr - плътност на пръсканата течност; vzh е кинематичният вискозитет на течността; vg - кинематичен вискозитет на пулверизатора (среда); Re = wD/vzh - число на Рейнолдс (за механични инжектори); Gg/Gzh - специфичен разход на пръскачката (за дюзи с пулверизираща среда).

Числото на Вебер характеризира съотношението на инерционните сили на пръскащия поток и силите на повърхностно напрежение на течността, числото на Лаплас характеризира съотношението на силите на вискозитета и повърхностното напрежение на течността. При изчисленията се използват други системи от критерии.

С повишаване на температурата на пръсканата течност повърхностното напрежение леко се променя. В този случай обаче силите на вътрешно (вискозно) триене значително намаляват. Следователно, за да се намали вискозитетът и да се подобри пулверизацията, мазутът се нагрява до 90-120 ° C преди изгаряне, което също улеснява условията за транспортирането му по тръбопроводи. да бъде несъизмеримо по-малък от ефекта на инерционни сили и сили на повърхностно напрежение. По този начин размерите на получените капчици зависят от характеристиките на дюзата и намаляват с намаляване на изхода му, с намаляване на повърхностното напрежение на течността, с увеличаване на относителната скорост на капката и средата и с увеличаване на плътността на последния.

За механична центробежна дюза (фиг. 5.1.6) фиността на пръскането се определя главно от дебита на течността, който зависи от спада на налягането в дюзата Δp. Средният размер на капката dcp е обратно пропорционален на спада на налягането Δp 0,35/0,5 е право пропорционален на диаметъра на дюзата D 0,5/1. За дюза с пулверизираща среда, най-важният фактор, определящ фиността на пулверизацията, е относителната скорост на потока на пулверизатора и течността, w. Средният размер на капката dcp е обратно пропорционален на относителната скорост w 0.9/1.25 и е право пропорционален на първоначалния диаметър на дюзата (струята) D 0.4/0.55 .

За да се избегне втвърдяване на мазута в тръбопроводите, тръбите за мазут се полагат заедно с паропроводи и са снабдени с обща изолация. Пръскане на мазут с механични дюзи. В случай на механично пулверизиране, качеството на последното до голяма степен зависи от налягането на мазута, генерирано от помпата. Обикновено мазутът се подава към дюзите при налягане 2,0-3,5 МРа. Наличието на механични примеси в мазута и малките изпускателни отвори на дюзите (1,5-3,5 mm) налагат цялостно филтриране на мазута преди изгаряне.

За механичните инжектори вискозитетът на мазута се препоръчва да се поддържа на около 2,5 ° CU. За да се постигне този вискозитет, се препоръчва мазут от степени 40 и 40 V да се нагрява до 90-100 ° C, клас 100 и 100 V - до 110-120 ° C.

Механични инжектори за масло. Механичните дюзи на растението Ilmarine са широко използвани. На фиг. 5.2 показва механична дюза от типа OH-547, предназначена за пръскане на мазут в съответствие с GOST 10585-75 в пещите на стационарни парни котли. Дюзите за тежко масло се предлагат в няколко размера. При налягане на мазута пред дюзата от 2.0 MPa производителността на дюзата (стандартен размер ОН-547-02) е 0,167 kg/s, а при налягане от 3,5 MPa - 0,22 kg/s. В рамките на същия стандартен размер, маслените инжектори се произвеждат с дължини от 400 mm до 4000 mm. Мазутът влиза в главата за пръскане през цевта, преминава през отворите на разпределителя в пръстеновидния канал, след това навлиза във вихрената камера през тангенциалните канали на вихъра, придобивайки въртеливо-транслационно движение и след това се изхвърля през дюза в пещта под формата на филм под формата на хиперболоид на оборота - саван Взаимодействайки с околната газова среда поради възникващите пулсации, завесата се разпада на капчици, които от своя страна се раздробяват на малки капчици от влиянието на средата.

Работата на механичните инжектори се регулира чрез промяна на налягането на мазута пред дюзата, в резултат на което те имат малък обхват на управление. Така че, ако вземем предвид, че производителността на инжектора варира приблизително в съответствие със съотношението

тогава, когато налягането се промени, например 3 пъти, дебитът се променя 1,73 пъти. Намаляването на налягането под 11,2 MPa от гледна точка на осигуряване на необходимата финост на пръскането на мазут не се препоръчва. В тази връзка може да се извърши по-дълбоко намаляване на натоварването на котела чрез изключване на някои от дюзите.

Трябва да се отбележи, че има специални конструкции на механични дюзи, които позволяват регулиране на производителността в доста широк диапазон (дюзи с рециркулация на мазут, въртящи се и т.н.). Някои видове тези дюзи, както и комбинираните дюзи, са разгледани по-долу (вж. Фиг. 5.4-5.6). Резане на мазут с пулверизиращи дюзи. За атомизиране на мазута с дюзи с високо налягане се използва въздух от пара или компресор (виж фиг. 5.1, г), а дюзи с ниско налягане - въздух, подаван от вентилатор (виж фиг. 5.1, (3). мазут, пара се използва с налягане 0, 5-2,5 МРа. Специфичният разход на пара в този случай е 0,3-0,35 кг/кг мазут.

По време на въздушното пулверизиране на мазута в дюзите с високо налягане, въздухът, подаван от компресора, има налягане 0,3-0,6 MPa, а специфичният му разход е 0,6-1 kg/kg мазут. В този случай само около 5-10% от въздуха, необходим за пълно изгаряне на мазут, се подава през дюзата. Останалата част от въздуха се подава към корена на факела. В дюзите с високо налягане относителната скорост на пулверизиращия агент достига 1000 m/s, което осигурява добро смачкване на капчици мазут за получаване на фин спрей. Налягането на мазута пред дюзите, като се вземат предвид относително големите размери на техните канали, може да бъде малко. По-малко строги изисквания за пречистване на мазут.
Преди дюзите с високо налягане с пара или въздушен спрей, вискозитетът на мазута трябва да бъде около 6 ° C, поради което при работа с мазут от клас 40 се препоръчва температурата му да се поддържа най-малко 85 ° C, когато се работи на мазут от клас 100-105 ° C.

Дюзите за парно мазут под високо налягане се характеризират със значителен разход на енергия - пръскането на мазут консумира до 5% от изпусканата пара на котела. При изгаряне на мазут с пулверизиране с пара и въздух се използват дюзи с различен дизайн. На фиг. 5.3 показва дюзи за пулверизиране на пара за мазут от типа FP на инсталацията Ilmarine.

От входящия фитинг мазут влиза в пръстеновидния канал на цевта на дюзата между вътрешната и външната тръби. Парата влиза във вътрешната тръба и излиза през разширяващата се дюза с висока скорост. Мазутът, преминавайки пръстеновидния канал, навлиза в потока на парата през пръстеновидния прорез, образуван от участъка на дюзата на парната тръба и вътрешната конична повърхност на дифузора, където се нарязва. Качеството на пулверизацията на мазута зависи от дебита на парата. Дюзите, налични на изхода на дюзата, са проектирани да увеличат ъгъла на отваряне на конуса на мазута, който се реже. Парни дюзи от типа FP се произвеждат в различни стандартни размери с капацитет на мазут до 0,5 kg/s (1800 kg/h). Налягането на парата пред дюзата е 0.4-2.5 MPa, налягането на мазута е 0.4-0.5 MPa. Относителният разход на пара за пръскане на мазут е 0,4 kg/kg. За да се подобри взаимодействието на парата и мазута, се използват и дюзи с многоразпръскващ пулверизатор.

Дюзите за маслена пара се отличават с високо качество на пулверизиране. Контролът на изпълнението се извършва в широк диапазон. Парното пулверизиране на мазута обаче води до загуба на кондензат, до увеличаване на съдържанието на водна пара в продуктите от горенето и до увеличени загуби с отработени газове, както и до повишена корозия на нагревателните повърхности. Работата на такива дюзи се характеризира с повишен шум.

Дюзите за мазут под високо налягане с разпръскващо въздух мазут не само атомизират горивото, но и усилват горенето. За пулверизиране на въздух под високо налягане (въздушно налягане 0,5-2,5 MPa) могат да се използват дюзи, предназначени за пулверизиране с пара. В дюзи с пулверизационна среда с ниско налягане (виж фигура 5.1, д), въздух с налягане 0,002-0,007 MPa се използва ... 50-100% от въздуха, необходим за изгарянето на мазут, се подава през дюзата; следователно такива дюзи са относително големи. Мазутът се подава към дюзата под ниско налягане (0,03-0,2 MPa).

Сравнителна оценка на механични и пулверизиращи дюзи. Както следва от разгледаното, механичните дюзи за мазут, в сравнение с дюзите с пръскаща среда, изискват по-фино почистване на мазута, което усложнява икономията на мазут на предприятието. В сравнение с парата под високо налягане, механичните дюзи произвеждат по-груб разрез. По този начин, при налягане на мазут от около 2 MPa, средният размер на капката е около 40 микрона, а при пръскане с пара с налягане от 1 MPa, около 2 микрона. Най-важното предимство на механичните инжектори пред парните дюзи е значително по-ниската (около 10 пъти) консумация на енергия за собствени нужди. Те създават значително по-малко шум по време на работа и са по-компактни. Работата на механичните дюзи не води до увеличаване на съдържанието на водна пара в продуктите от горенето, както е при парните дюзи. Механичните дюзи за масло произвеждат по-къса горелка с по-висок ъгъл на отваряне.

Значителен недостатък на конвенционалните механични дюзи е относително малък диапазон на вариация в техните характеристики (80-100% в сравнение с 20-100% за парни дюзи). Като се вземе предвид горното, за котли със средна и голяма производителност с постоянна работа на мазут, механичните дюзи за масло се използват като най-икономични. Дюзите за парно гориво се използват за инсталации с ниска мощност и като запалване. Рязане на мазут с комбинирани дюзи. Елиминирането на основния недостатък на механичните дюзи - малък обхват на регулиране на производителността - се постига чрез използване на комбинирано парно-механично пулверизиране на мазут. Използваните за това дюзи за мазут (фиг. 5.4) работят механично при големи натоварвания на котела, а при ниски натоварвания (по-малко от 60%), както и в стартови режими, към тях също се подава пара.

Ротационните дюзи за мазут на завода в Илмарин също могат да бъдат класифицирани като комбинирани (Фиг. 5 5). Мазутът се подава през централния тръбопровод в резачката със скорост на въртене 5-7 хиляди оборота в минута. Мазутът се разпределя по вътрешната повърхност на купата и под формата на тънък филм се хвърля в горивната камера, смачкването на филма се улеснява от първичен въздух, постъпващ под налягане 0,01 MPa през процепа на изхода на Купата. Въздухът се подава от работното колело на вентилатора, седнало на същия вал с задвижването на купата. Като задвижване се използват електрически двигатели с висока честота на въртене, както и въздушни и парни турбини. Първичният въздух съставлява около 20% от общото количество въздух, необходимо за изгарянето на мазута, а останалият въздух се разпръсква в пещта през пръстеновидното пространство, образувано от дюзата и корпуса на дюзата. Ротационните дюзи за мазут не изискват задълбочено филтриране на мазута, осигуряват добро рязане и имат широк диапазон на регулиране на капацитета (15-100%). Недостатъците на такива дюзи са сложността на дизайна и шумът по време на работа. Напоследък благодарение на тези положителни характеристики ротационните дюзи започват да намират все по-широко приложение както като самостоятелни маслени горелки, така и в комбинирани газово-маслени горелки.