Форсунки

• паровые и воздушные (рис. 5.4, а);

• механические центробежные:

– вращающиеся (ротационные) (рис. 5.4, б);

– невращающиеся (рис. 5.4, в);

• комбинированные (паромеханические и воздушномеханические) (рис. 5.4, г).

а)б)

в) г)

Рис. 5.4 Схемы действия форсунок.

Тип и количество форсунок должны соответствовать форме топочного пространства и расположенным в нём радиационным поверхностям нагрева котла.

В паровых и воздушных форсунках для распыливания топлива используют кинетическую энергию струи пара или воздуха (рис. 5.4, а). Это обеспечивает хорошее качество распыливания.

Форсунка (рис. 5.5) проста по устройству и обслуживанию, легко регулируется, но требует значительного расхода пара (0,3 – 0,5 кг/кг) и сжатого воздуха, поэтому используется, в основном, на речных судах старой постройки.

Рис. 5.5 Форсунка с паровым распыливанием:

1. Распылитель.

2. Сопло.

3. Труба для подвода мазута.

4. Пробковый кран.

5. Рукоятка пробкового крана.

а – кольцевое пространство для подвода пара (воздуха).

В невращающихся механических форсунках (рис. 5.4, в) для распыливания топлива используется центробежный эффект, создаваемый топливным насосом при подводе топлива по тангенциальным каналам б в камеру завихрения а форсунки.

В ротационных форсунках (рис. 5.4, б) центробежный эффект создаётся с помощью вращающегося распылителя 1, куда топливо подаётся по трубе 3. Воздух для создания конуса топливной струи подаётся в кольцевое пространство между распылителем 1 и стенкой патрубка 2. Ротационные форсунки бывают с электрическим, паровым и воздушным приводом.

Форсунки (рис. 5.4, г) работают как механические при нагрузках, близких к номинальной, и как паромеханические при малых нагрузках.

Рис 5.6 Схема автоматического регулирования работы паромеханической форсунки

Механические центробежные форсунки подразделяются на нерегулируемые и регулируемые. Это деление условное: можно изменять подачу у обеих форсунок. К нерегулируемым относят форсунки с малой глубиной регулирования и такие, у которых изменение подачи связано с их выключением, выемкой из топочного устройства и заменой распыливающего элемента.

Нерегулируемые форсунки котлов типов КВА 0,63/5 и КВА 0,25/3-М (рис. 5.7, а) состоит из корпуса 6, вставки 2, прижимной втулки 3 и головки 4. Топливо под давлением подаётся через канал а и ствол 5 к распылителю 1. Четыре тангенциальных канала б распылителя обеспечивают поступление топлива в вихревую камеру в. Распыливающееся топливо на выходе из отверстия г имеет поступательно-вращательное движение. Форма факела зависит от отношения суммарной площади сечения тангенциальных каналов распыливающей шайбы к площади сечения сопла.

Качество распыливания зависит от конструкции форсунки, давления, плотности и вязкости топлива. Необходимо стремится к получению наименьшего размера капель. Подачу форсунок данного типа регулируют сменой распылителей, имеющих различные размеры сопловых отверстий и тангенциальных каналов, а также изменением давления топлива перед ними. Каждый распылитель маркируют.

В регулируемых форсунках подачу топлива изменяют: перекрытием тангенциальных каналов в распылителе; сливом избытка топлива из вихревой камеры в приёмную магистраль топливного насоса; использованием кинетической энергии пара или воздуха (комбинированные форсунки); изменением степени открытия топливного клапана перед ротационными форсунками.

а)

б)

Рис. 5.7 Механические центробежные форсунки

В регулируемой форсунке котлов типа КВА 1/5-М (рис. 5.7, б) топливо подаётся по каналу д в тангенциальные канавки распылителя 1, крепящегося гайкой 8, где приобретает вращательное движение, а затем в вихревую камеру в. Из камеры топливо подаётся в топку, либо частично отводится по трубе 7 в сливной трубопровод. Подачу форсунки регулируют клапаном, расположенным за сливным штуцером. При полном закрытии клапана форсунка работает как обычная (с максимальной подачей).

В паромеханической форсунке (рис. 5.8) топливо поступает по внутреннему стволу а к распылителю 1 и, проходя по его шести тангенциальным каналам, закручивается в вихревой камере, а при выходе из соплового отверстия распыливается. Пар проходит по каналу б между наружным и внутренним стволами, паровым тангенциальным каналам и, смешиваясь с топливом, поступает в топку. При выходе из форсунки пар сталкивается с распыленными каплями топлива и измельчает их до ещё меньших размеров, т.е. топливо хорошо распыливается и перемешивается с воздухом при небольшом давлении топлива и малом избыточном давлении пара перед форсункой.

Рис. 5.8 Паромеханическая форсунка

Достоинства паромеханических форсунок:

– возможность широкого диапазона регулирования подачи;

– высокое качество распыливания;

– сравнительно низкое давление топлива (0,6 – 29 кг/см²);

– при продувках распылителей паром уменьшаются их засорение и коксуемость.

Недостаток – потери пара на распыливание топлива.

Для вспомогательных котлов широко применяют ротационные форсунки отечественного и зарубежного производства с подачей до 3 м³/ч.

Достоинства ротационных форсунок:

– большая подача;

– широкий диапазон регулирования;

– более низкие требования к чистоте и вязкости топлива ввиду отсутствия узких

топливных каналов;

– не нужен сильный подогрев топлива для хорошего распыливания;

– компактность.

Недостатки ротационных форсунок:

– сложность конструкции и высокая стоимость изготовления;

– высокий коэффициент избытка воздуха (1,3 – 1,5).

В топочном устройстве с ротационной форсункой (рис. 5.9) электродвигатель 2 через ременную передачу 3 вращает вал 5 форсунки с распыливающим стаканом 12 и рабочим колесом вентилятора 9. Топливо поступает через штуцер 4 в канал а, расположенный внутри вала 5, а затем на стенки стакана и вращается вместе с ним. Под действием центробежных сил образующаяся топливная плёнка перемещается вдоль стенки и в распыленном виде срывается с кромки в топку. Вентилятор забирает воздух через патрубок 6 и регулирующий шибер 8 и подаёт его по каналу б в кольцевую щель с давлением 4 – 6 кПа. Воздействуя на вытекающую струю топлива, первичный воздух формирует топливный конус, способствуя более тонкому распыливанию топлива. Основное количество воздуха (вторичного) необходимого для горения топлива, подаётся с давлением 0,3 – 0,4 кПа котельным вентилятором через воздушный короб 1 в воздухонаправляющее устройство 11. Кольцевой регулирующий шибер 10 вторичного воздуха служит для изменения входного сечения каналов воздухонаправляющего устройства. Подачу топлива регулируют изменением его давления перед форсункой и воздуха (посредством шиберов 8 и 10) с помощью рычага 7.

Рис. 5.9 Топочное устройство с ротационной форсункой

Требования к форсункам:

– простота устройства и надёжность работы;

– высокое качество распыливания;

– большая глубина регулирования при сохранении постоянного качества распыливания

на всём диапазоне;

– минимальный расход энергии на работу форсунки;

– удобство замены и очистки;

– возможность автоматического регулирования.

На вспомогательных котлах судов зарубежной постройки вместе с топочными устройствами монтируют топливоподогреватель, фильтр, топливный насос и дутьевой вентилятор. Управление такими топочными устройствами полностью автоматизировано. Работают они в позиционном режиме «Включено-выключено». К таким агрегатам относятся топочные устройства типа «Монарх», «Ойлон», «Унитерм», «Викинг», «Сааке».

Топочное устройство «Монарх» (рис 5.10) предназначено для работы на высоковязком топливе. Управление осуществляется от электросистемы программного механизма, обеспечивающего последовательное выполнение операций в зависимости от сигналов реле давлений, установленных на котле.

Рис. 5.10 Топочные устройства типа «Монарх»

Агрегат оборудован двумя соплами (форсунками), скомпонованными в головке 12. Одно из сопел (большой подачи) является основным (рабочим), а второе – дополнительным (дежурным). Топливный насос 1 и вентилятор 8 приводятся в действие от электродвигателя 9. Из расходной цистерны топливо по приёмной трубе 2 поступает к насосу 1, а затем через электрический топливоподогреватель 4 к электромагнитным клапанам 5. Топливоподогреватель включается одновременно с насосом и вентилятором и подогревает мазут до температуры около 95°C. От электромагнитных клапанов топливо направляется по трубопроводам 15 к соответствующим соплам распыливающей головки 12. До подачи мазута в топку производится её вентилирование в течение 20 – 30 с (в зависимости от настройки системы). На всасывающем патрубке вентилятора установлена заслонка, управляемая сервомотором. По обе стороны сопел расположены электроды зажигания 14. Для контроля включения форсунки служит фотоэлемент 10. Если зажигания не происходит, то по сигналу от фотоэлемента прекращается подача топлива и включается световая сигнализация. Программное управление предусматривает повторное включение форсунки только после вентилирования топки.

В состав топочного устройства входят электрозапальное устройство 16 (для зажигания топлива от вольтовой дуги, образуемой электродами 14), перепускной топливный клапан, реле давления 6, топливный фильтр 7 и диффузор 11. Для визуального контроля за пламенем на корпусе имеется смотровой глазок 17. Общий корпус 3 топочного устройства может поворачиваться на оси фланца 13.

Требования к топочным устройствам:

– надёжность и простота конструкции;

– обеспечение качественного перемешивания топлива с воздухом;

– обеспечение ровного незатухающего факела определённой длины и формы;

– обеспечение равномерного распределения горючей смеси по всему пространству топки;

– простота и экономичность регулирования расхода топлива.

Характерные неисправности в работе мазутных топок:

· появление чёрного дыма из-за недостатка воздуха, низкой температуры мазута, низкого давления топлива;

· появление белого дыма вследствие большого избытка воздуха, подогрева мазута выше нормальной температуры, попадания воды в топливо, наличия лопнувшей трубки;

· хлопки факела в результате высокой температуры мазута и чрезмерной подачи воздуха, неправильной установки форсунки, колебаний давления топлива и его обводнения;

· шипение и затухание факела из-за плохой фильтрации топлива или попадания в него воды;

· общее потемнение и выбрасывание пламени и дыма из топки и неплотной обшивки при недостаточной подаче воздуха и неправильном розжиге котла;

· коксование форсунки при недостаточной подаче воздуха, неправильной установке форсунки (слишком выдвинута в топку) и диффузора;

· коксование у входного футеровочного кольца вследствие неправильной установки форсунки, недостаточного сечения футеровочного кольца, неудовлетворительного состояния ВНУ;

· коксование стенок, пода и труб в результате неправильного расположения форсунок, чрезмерного избытка воздуха и сжигания высоковязких мазутов;

· появление чёрного дыма из дымовой трубы при избытке подаваемого воздуха вследствие плохого распыливания топлива, плохого перемешивания его с воздухом, неисправности ВНУ;

· горение сажи в газоходах вследствие их загрязнения, работы с высоким коэффициентом избытка воздуха и чрезмерной форсировки КУ.

Дата добавления: 2015-06-27