Файл: Романов Б.А. Котельные установки предприятий нефтяной и газовой промышленности.pdf

Температура кипения жидких топлив значительно ниже темпе­ ратуры их воспламенения, поэтому сгорание этих топлив проис­ ходит в парогазовом состоянии. Жидкое топливо, поступая в топку, нагревается от газообразных продуктов сгорания, а затем испаряется. Сначала происходит испарение легких фракций, а за­ тем более тяжелых; причем с увеличением площади относительной поверхности капель жидкого топлива и подвода тепла возрастает интенсивность испарения. При наличии кислорода в топке и до­ стижении температуры воспламенения происходит загорание обра­ зовавшейся горючей парогазовой смеси. При сгорании этой смеси выделяется тепло, которое способствует еще более интенсивному испарению оставшегося жидкого топлива. Чем мельче капли рас­ пыленного топлива, тем больше площадь поверхности испарения, лучше и быстрее происходит сгорание. Для распыливания жид­ кого топлива на отдельные капли применяют специальные уст­ ройства — форсунки.

4-2 МПа) через малое отверстие — сопло или за счет центробеж­ ных сил, создаваемых при закручивании топлива, или дроблением при вращении элементов самой форсунки. После выхода капель жидкого топлива из форсунок размельчение их происходит под действием давления окружающей среды.

В форсунках с распыляющей средой распыление жидкого топ­ лива осуществляется в основном вследствие механического воз­ действия движущегося с большой скоростью распылителя (пара или воздуха) на струю топлива. Существуют также и комбиниро­ ванные форсунки, которые дают возможность сжигать одновре­ менно или раздельно два вида топлива (жидкое и газообразное или одно из них) в одной и той же топке.

Для нормального сжигания мазутов их температуру перед форсунками следует поддерживать такой, чтобы вязкость не пре­ вышала 5—7° ВУ (см. табл. 6).

При механическом распыливании частично подогретый мазут из бака (рис. 3) насосами 1 подается через фильтры 2 и подо­ греватель 3, где осуществляется нагрев мазута до рекомендуемой температуры, к форсункам 4.

Для предотвращения застоя и застывания мазута магистраль закольцовывается и в ней насосами обеспечивается постоянная циркуляция. Топочный мазут обычно подается двумя или тремя насосами, один из которых имеет паровой привод. На мазутной магистрали устанавливают не менее двух фильтров, при этом предусматривают обводные (байпасные) линии для того, чтобы иметь возможность производить ремонтные работы, не прекращая подачи мазута к форсункам.

23

Расход энергии на обслуживание механического распиливания составляет около 0,5%.

На рис. 4 показана мазутная форсунка для механического распиливания, выпускаемая заводом «Ильмарине». Форсунки

if

-t*HНЕЙ-

НхНГЗаЗВ -ОФСЗЗёі

Пар

Рис. 3. Схема мазутной магистрали котельной при механи­ ческом распиливании

Рис. 4. Малая мазутная форсунка механического распыливання:

механического распыливання этого завода получили наибольшее распространение. Малые и средние форсунки завода «Ильмарине» ОН-521 и ОН-547 выпускаются с подачей от 80 до 2600 кг/ч в зависимости от давления мазута (2,0—3,5 МПа) и диаметра от­

24

верстия шайбы. При изменении давления мазута подача форсунок меняется. При понижении давления ухудшается процесс распили­ вания, что приводит к химической неполноте горения.

В котельных установках предприятий нефтяной и газовой промышленности применяют главным образом форсунки высокого и низкого давления с распыливающей средой (паровые и воз-

Мазут из Sana

Рис. 5. Схема подачи мазута при паровом (воздуш­ ном) распиливании форсунками высокого давления

душные). В форсунках высокого давления в качестве распыляю­ щей среды используют пар или воздух, подаваемый компрессором. При паровом распыливании применяют пар избыточного давле­ ния от 0,3 до 1,5 МПа; при этом удельный расход пара составляет 0,3—0,5 кг пара на 1 кг мазута. При воздушном распыливании в форсунках высокого давления используется воздух избыточного давления от 0,3 до 0,6 МПа; удельный расход воздуха составляет от 0,6 до 1 кг иа 1 кг мазута. При этом через форсунку поступает в топку 5— 10% необходимого для полного сгорания воздуха.

В воздушных форсунках низкого давления используют воздух, подаваемый вентилятором, причем почти весь воздух поступает в топку через форсунку.

Схема подачи мазута в топку котельных агрегатов при паро­ вом или воздушном распыливании форсунками высокого давления показана на рис. 5.

Из расходного бака 1 мазут самотеком по трубопроводу 3 поступает к форсункам 4. В расходном баке мазут подогревается паром, проходящим по змеевику 2. Отбор мазута из расходного бака происходит на некотором уровне от дна его во избежание попадания воды и грязи в форсунки. В баке предусматривается дренажная линия для спуска воды и шлама.

25

Широко распространенной форсункой с паровым распилива­ нием является форсунка Шухова. Форсунки Шухова имеют по­ дачу от 30 до 400 кг/ч. Нормальное избыточное давление распыливающего пара для форсунок Шухова составляет 0,2—0,35 МПа. Наибольшей экономичности форсунки Шухова достигают при

Рис. 6. Мазутная форсунка парового распиливания:

8 — диффузор; 9 — насадка

полной их нагрузке. В связи с этим, при уменьшении расхода топ­ лива, часть форсунок следует отключать, сохраняя нагрузку остав­ шихся на высоком уровне. Форсунки Шухова зарекомендовали себя вполне надежными приборами. Недостатками форсунок Шу­ хова являются относительно большой удельный расход пара и сильный шум, создаваемый при работе.

Завод «Ильмарине» наряду с механическими форсунками вы­ пускает малые и средние форсунки с паровым раепыливанием (рис. 6). Пар подводится по внутренней стальной трубе 6 к рас­ ширяющемуся соплу 7. Мазут проходит по кольцевому каналу,

26

образованному наружной стальной трубой 5 н внутренней тру­ бой 6. Струя пара, выходящая из расширяющегося сопла с большой скоростью (600—1000 м/с), захватывает вытекающий из кольце­ вого пространства мазут и в виде паромазутной смеси выходит через диффузор 8 в топку. Удельный расход пара в этих форсун­ ках составляет 0,3—0,5 кт пара на 1 кг мазута.

Рис. 7. Воздушный регистр:

/ — направляющие поворотные лопатки для завихрения воздуха; 2 — привод для поворота лопаток: 3— ролик для вращения привода; 4 — передача через шестерню и зуб­ чатый сектор; 5 — отверстие

Подача форсунок ОН-549 и ОН-563 может изменяться от 60 до 3600 кг/ч в зависимости от размеров сопла и диффузора, а также от давления пара, поступающего в форсунки. Нормальное избыточное давление пара для этих форсунок составляет от 0,6 до 2,6 МПа.

Эффективное горение жидкого топлива зависит в значитель­ ной степени и от способа подвода воздуха. Воздух в топку по­ дается через воздушные регистры (рис. 7). В центре регистра имеется отверстие 5 для установки мазутной форсунки. Направ­ ляющие поворотные лопатки 1 завихряют воздух и он, выходя из устья горелочного устройства, ' перемешивается с распыленным мазутом. В мазутных топках некоторых конструкций воздух завихряют в обычных улитках.

В котельных агрегатах средней и малой паропроизводитель­ ности применяют также низконапорные форсунки воздушного

27

распиливания системы Оргэнергонефть (ОЭН) *. Эти форсунки выполняют двух типов: с завихрителем и с подпорной шайбой. При одних и тех же подачах форсунка с завихрителем обеспечи­ вает более короткий факел и может быть применена в топках

Воздух от бенти-

Рис. 8. Форсунка воздушного распыливания ОЭН с под­ порной шайбой:

глубиной 2ф м и больше. Форсунки с подпорной шайбой более просты в изготовлении и монтаже, но при работе дают более

28

Жидкое топливо (см. рис. 8) подается к регулировочному вентилю 1, по мазутному стволу 3 к наконечнику И и оттуда к распиливающему конусу 12. На выходе из распиливающего ко­ нуса жидкое топливо попадает в подпорную шайбу 13 или в за­ вихритель 2 (см. рис. 9), выполненный из профилированных ло­ паток. Здесь топливо подхватывается потоком первичного воздуха, смешивается с ним и поступает в шамотный конус амбразуры, где

Рис. 9. Мазутная форсунка воздушного распиливания ОЭН-500-МВ с завнхрктелем:

происходит воспламенение и частичное сгорание мазута. Догора­ ние топлива происходит в топке.

Наличие подпорной шайбы приводит к увеличению скорости воздуха в зоне перемешивания, что способствует лучшему распыливанию мазута и его перемешиванию с воздухом. В завихрителе жидкое топливо подхватывается воздухом, распиливается и хо­ рошо перемешивается. Основное количество воздуха (60—70%) подводится к патрубку кожуха форсунки с избыточным давлением не менее 1,8—2 кПа. Остальное количество воздуха поступает в топку через фронтовой регистр за счет разрежения в топке гг эжектирующего действия форсунки.

Подача форсунок системы ОЭН (подробнее см. в [8]) колеб­ лется в пределах 10—500 кг/ч. Размещать форсунки ОЭН реко­ мендуется на фронтовой стене в один или два ряда. При двух­ рядном расположении форсунки размещают в шахматном поряд­ ке, причем внизу устанавливают форсунки большей пронзводи-

29>