ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Особенности распыливания вязких топлив из "Форсунки для распыливания тяжелых топлив " Современные тяжелые топлива представляют собой, как правило, смеси остаточных продуктов как прямой перегонки нефти, так и крекинг-процесса. Они являются средне- и высокомолекулярными циклическими соединениями и ароматическими углеводородами, соединениями карбоновой кислоты, смол и асфальтенов. Тяжелые моторные и топочные мазуты имеют довольно высокие вязкость и плотность, содержат много асфальто-смолистых веществ, значительное количество серы и ванадия, механических примесей и воды. В отличие от мазутов с малой вязкостью мазуты с большой вязкостью имеют большую молекулярную массу. Эти топлива состоят в основном из высоко-кипящих фракций (при температуре до 350° С выкипает веего около 8—12%), а потому они имеют,более высокую температуру начала кипения. Из-за повышенного содержания в мазутах высококипящих фракций увеличивается количество сажи в продуктах сгорания, которая, осаж-даясь на футеровке и поверхностях нагрева котлов и печей, снижает к. п. д. установок. [c.3] Плотность и вязкость являются важнейшими характеристиками качества мазутов, определяющими возможность и условия их применения. При высоких значениях плотности и вязкости топлива уменьшается скорость осаждения механических примесей. Плотность мазутов обычно находится в пределах 900—1060 кг/м и не оказывает сильного влияния на работу распылителей. Вязкость мазутов изменяется в очень широких пределах и от ее значения существенно зависит эффективность работы форсунок. [c.3] В тяжелых топливах, как правило, находятся механические примеси, состояш,ие из частиц песка, глины, окиси железа, а иногда и минеральных солей. Особенно вредное влияние оказывают твердые частицы, которые приводят к истиранию внутренних поверхностей форсунок и тем самым отрицательно влияют на качество рас-пыливания. Тяжелые мазуты быстрее изнашивают форсунки, чем легкие, так как из-за высокой вязкости и большой плотности эти топлива плохо отстаиваются от частиц песка и неуглеродных компонентов. При этом забиваются фильтры, что приводит к усложнению эксплуатации агрегатов. [c.4] Вода находится в топливе чаще всего в суспензированном или эмульсированном состоянии. Содержание в мазутах воды не должно превышать 2%. Однако для мазутов при подогревании острым паром допускается увлажнение до 5%, а в отдельных случаях и выше. [c.4] При хранении и периодическом подогреве тяжелых топлив качество их изменяется. Это обусловлено наличием нестабильных составляющих частей топлив. Мазуты, имеющие повышенное содержание смолистых веществ, менее стабильны. Из-за окисления неуглеродных компонентов увеличивается вязкость топлив и содержание в них смолисто-асфальтовых веществ. При этом образуются смолистые осадки, в составе которых обычно находятся механические примеси, вода, масла и твердые парафины. Особенно нестабильны крекинг-осадки с содержанием карбоидов более 1 %. При температуре стенок подогревателя 150° С на поверхностях нагрева смолистые соединения осаждаются со скоростью 0,5 мм в месяц [7]. [c.4] Мазуты можно классифицировать по области их применения моторные, флотские, топочные, для мартеновских печей по содержанию серы — малосернистые, сернистые и высокосернистые по вязкости — маловязкие, средней вязкости, высоковязкие и сверхвязкие по плотности — легкие, тяжелые и сверхтяжел ые (табл. I). [c.4] Моторное топливо успешно применяют на двигателях с малой частотой вращения, в том числе на судовых. Марку мазута для стационарных установок выбирают в зависимости от производительности форсунок, оснащенности котлоагрегатов и печей подогревателями. Для промышленных печей и котельных установок с расходом топлива на каждую форсунку 25 — 50 кг/ч рекомендуется применять легкое топливо для форсунок производительностью 50— 100 кг/ч можно использовать топливо средней вязкости — типа мазута 40 для форсунок с расходом выше 100 кг/ч следует применять топливо с большой вязкостью — типа 100. Таким образом, с увеличением производительности форсунок могут быть использованы более тяжелые сорта топлив [8]. [c.6] За период эксплуатации форсунок для тяжелых топлив создано большое количество конструкций. Учитывая широкий диапазон установок, использующих тяжелые топлива (мощные котельные агрегаты, нагревательные печи, газотурбинные двигатели, отопительные системы и т. д.), в ряде случаев форсунки для вязких топлив классифицируют по объектам их применения для котельных агрегатов, газотурбинных двигателей, металлургических печей, отопительных установок и др. [c.6] В зависимости от конкретных условий эксплуатации форсунок необходимо при распыливании и сжигании топлива получать факел короткий, плоский, длинный, кольцевой, сплошной и т. д. Поэтому форсунки часто различают по форме факела. [c.6] Так как для работы топливосжигающей установки имеет большое значение производительность форсунок, то этот показатель нередко берется за основу при классификации форсунок. [c.6] Классификация форсунок по объектам применения, форме факела и производительности весьма условна. Так, например, во многих случаях форсунки одной и той же конструкции используют в камерах сгорания газотурбинных установок и тоннах котлоагрегатов, в технологических печах и бытовых отопительных установках. Форсунки разной производительности различаются только размерами проходных сечений. [c.7] Наиболее целесообразно подразделять форсунки для тяжелых топлив по способу распыливания. В форсунках при получении необходимой для горения дисперсности топливного факела используют энергии давления топлива, паровой или воздушной струи, движущегося распылителя, тепловую энергию, энергию ультразвуковых колебаний, электрического поля и т. д. [c.7] В форсунках, распыливающих топливо за счет потенциальной энергии, вся энергия непосредственно сообщается топливной струе. Обычно такие форсунки называют механическими и значительно реже — форсунками давления или бескомпрессорными. [c.7] Механические форсунки по принципу подачи топлива могут быть подразделены на непрерывные и периодические по форме факела — на струйные, многоструйиые и центробежные по системе регулирования — с ностоян-ными и переменными дозирующими сечениями по количеству топливных контуров — на одноступенчатые и многоступенчатые. [c.7] Для распыливания тяжелых топлив, начиная с форсунки Григорьева П. И. [8], применяются различные варианты конструкций простых центробежных форсунок. Особенность их работы заключается в сообщении топливу перед соплом тангенциального направления движения. Это достигается винтовой нарезкой, установкой конического или цилиндрического шнека, подачей топлива в вихревую камеру по тангенциальным каналам и с помощью лопаточного завихрителя (рис. 1). Вследствие наличия тангенциальной составляющей скорости топливо из сопла центробежной форсунки вытекает в форме конусной пленки. [c.7] В установках, которые требуют широкого диапазона регулирования подачи топлива, применяют двухконтурные форсунки, имеющие две независимые системы нодачи топлива. ВВ форсунке такой конструкции достигают десятикратного диапазона регулирования расхода топлива. [c.7] Тепловая энергия для подготовки топлива используется в испарительных форсунках, которые обеспечивают распыливание до размеров молекул. Обычно испарительные форсунки представляют собой систему нагревательных трубок, расположенных в факеле. Топливо, проходя по этим трубкам, нагревается, испаряется и в парообразном состоянии поступает в зону горения. [c.10] Разрабатывают новые схемы форсунок с распыли-ванием топлива в результате действия электрического заряда. Сообщить заряд топливу можно несколькими способами индуктивным, способом захвата электронов или ионов при прохождении струи или капель через коронный разряд и контактно-передаточным. В зависимости от способа заряда топлива изготовлены и испытаны форсунки различных конструкций, однако широкого распространения они пока не получили. [c.11] Схема распада топлива на капли под действием малых килебаний получила наиболее широкое распространение, но не является единственной. Некоторые исследователи строят теорию распыливания жидкости на предположении, что основной причиной разрушения единого потока жидкости и распада его на капли являются кавитационные процессы. При высокой скорости течения топлива в сопловом канале статическое давление снижается, и при значении, соответствующем упругости паров топлива, в потоке жидкости образуются кавитационные зоны в виде отдельных пузырьков. Эти пузырьки при выходе из сопла, где происходит восстановление давления до атмосферного, исчезают разрушая целостность струи. Как показали экспериментальные исследования, образование кавитационных полостей носит периодический характер с частотой, зависящей от скорости потока. [c.13] При распыливании тяжелых топлив, содержащих, как правило, большой процент влаги, вследствие предварительного подогрева топлива создаются условия для быстрого вскипания воды в зоне горения, что способствует лучшему дроблению как струи в целом, так и отдельных частиц. Поэтому некоторые исследователи рекомендуют вместо отстаивания влаги перед распыливанием производить тщательное перемешивание топлива для получения однородной мазуто-водяной суспензии. [c.13] Вернуться к основной статье