ФОРСУНКА

Полезная модель относится к области энергетики и может быть использована для сжигания органических жидких топлив и нефтесодержащих отходов с помощью паромеханических форсунок в промышленных печах и топках котлов при использовании в качестве распылителя перегретого водяного пара.
Известна форсунка, содержащая крепежную обойму, сферический переходник, регулирующую втулку, сопло для подвода топлива, боковые отверстия выхода топлива, плунжер, осевую тарированную пружину, шайбу, отверстия для подвода распылителя, распыливающий насадок, стопорную гайку, торцевую тарированную пружину, центральную стволовую трубу для подачи топлива, наружную стволовую трубу для подачи распылителя, штуцер для подачи топлива, штуцер стволовой трубы для подачи распылителя (см. патент на полезную модель 106718 http://poleznayamodel.ru/model/10/106718.html).
Недостатки известной форсунки:
1. При повышении содержания воды в мазуте сжигание его в топке котла сопровождается прерывистым горением, хлопками, отрывом факела от форсунки с возможным погасанием факела, что в конечном итоге снижает надежность его эксплуатации.
2. Сжигание мазута с повышенным влагосодержанием вызывает уменьшение температуры, светимости и теплового излучения факела в топке, что приводит к механическому и химическому недожогу мазута и снижению КПД котла.
Указанные недостатки устранены в заявляемой форсунке, которая направлена на достижение технического результата - повышение эксплуатационной надежности и эффективности сжигания обводненного мазута в котлах.
Поставленная задача решена путем подготовки тонкодисперсной водомазутной эмульсии из мазута с высоким содержанием воды непосредственно перед входом в форсунку, что позволяет достигнуть тщательного перемешивания с воздухом и получить качественную топливную смесь, исключающую прерывистое горение, хлопки, отрыв факела, химический и механический недожог. Технический положительный результат достигается при помощи дополнительно вводимого в конструкцию форсунки клапанного блока, кавитационного блока, датчика излучения факела и компьютеризированного блока управления, соединенных между собой электрической связью.
На чертеже представлена конструкция заявляемой форсунки. Позициями обозначены следующие элементы и узлы:
1 - крепежная обойма, 2 - сферический переходник, 3 - регулирующая втулка, 4 - сопло для подвода топлива, 5 - боковые отверстия выхода топлива, 6 - плунжер, 7 - осевая тарированная пружина, 8 - шайба, 9 - отверстия для подвода распылителя, 10 - распыливающий насадок, 11 - стопорная гайка, 12 - торцевая тарированная пружина, 13 - центральная стволовая труба для подачи топлива, 14 - наружная стволовая труба для подачи распылителя, 15 - крепежный патрубок клапанного блока, 16 - штуцер стволовой трубы для подачи распылителя, 17 - датчик излучения факела, 18 - клапанный блок с сервоприводом, 19 - кавитационный блок с сервоприводом, 20 - компьютеризированный блок управления, 21 - штуцер для подачи топлива.
Пунктирными утолщенными линиями на фиг. показаны электрические связи между датчиком излучения факела, блоком управления, клапанным блоком и кавитационным блоком.
Назначение и взаимодействие элементов и узлов следующее.
Крепежная обойма 1 служит для регулирования общей длины форсунки, выступающей в амбразуру топки (на фиг. 1 амбразура топки и длина форсунки не показаны).
Сферический переходник 2 (см. фиг. 1) служит для подвода жидкого топлива из центральной стволовой трубы 13 в сопло 4. Сферическая торцевая поверхность переходника 2 выполнена совпадающей по конфигурации с посадочным местом стволовых труб для подачи топлива большинства находящихся в эксплуатации на энергетических котлов ТЭС.
Регулирующая втулка 3 служит для регулирования кольцевого щелевого зазора между торцем распыливающего насадка 10 и торцем регулирующей втулки 3.
Сопло 4 для подвода топлива служит для крепления на нем основных элементов распыливающих элементов и регулируемой подачи топлива на распыление с помощью боковых отверстий 5. Количество отверстий и их диаметр определяется в зависимости от расхода топлива через форсунку.
Плунжер 6 служит для регулирования величины площади проходного поперечного сечения отверстий 5. Плунжер 6 может перемещаться в осевом направлении, преодолевая сопротивление пружины 7 и увеличивая при этом проходное сечение отверстий 5. При номинальном режиме работы котла на жидком топливе плунжер открывает проходное отверстие 5 не полностью, а частично.
Осевая тарированная пружина 7 служит для создания механического противодействия давлению жидкого топлива. При засорении коллоидными включениями проходного сечения отверстий 5 давление жидкого топлива на плунжер 6 возрастает и плунжер 6, преодолевая сопротивление пружины 7, увеличивает проходное сечение отверстия 5 и коллоидные включения уносятся потоком жидкого топлива из места засорения.
Шайба 8 служит для размещения в ней отверстий для подвода распылителя, а также для механического соединения регулирующей втулки 3 и крепежной обоймы 1.
Распыливающий насадок 10 вместе с регулирующей втулкой 3 служит для создания щелевого кольцевого зазора, из которого распыливается диспергированное топливо.
При закоксовывани щелевого зазора давление пара и топлива возрастает и распыливающий насадок 10, преодолевая сопротивление пружины 12, перемещается в осевом направлении и увеличивает проходное сечение щелевого зазора, то есть работа форсунки при частичном закоксовывании щели между распыливающим насадком 10 и торцевой частью регулирующей втулки 3 не прекращается.
Стопорная гайка 11 служит для регулирования силы давления торцевой тарированной пружины 12.
Центральная стволовая труба 13 служит для подачи топлива сферическому переходнику 2.
Наружная стволовая труба 14 служит для механического крепления обоймы 1 и создания кольцевого объема, по которому подается распылитель, представляющий собой для форсунок котлов ТЭС водяной пар при повышенном давлении и температуре.
Крепежный патрубок 15 клапанного блока служит для соединения проточной части клапанного блока 18 с проточной частью центральной стволовой трубы 13.
Штуцер 16 служит для соединения форсунки с трубой централизованной подачи распылителя (на фиг. 1 труба централизованной подачи не показана).
Датчик 17 излучения пламени служит для регистрации падающего от факела теплового излучения и передачи его в виде электрического сигнала по линии электрической связи в компьютеризированный блок управления 20.
Клапанный блок 18 служит для переключения потока подаваемого штуцером 21 жидкого топлива из прямого входа в стволовую трубу 13 в режим подачи обводненного топлива через кавитационный блок 19, который превращает жидкое топливо с высоким содержанием воды в жидкотопливную водную эмульсию с очень мельчайшим размером частиц воды и жидкого топлива.
Поскольку на энергетических котлах ТЭС в качестве жидкого топлива
используется мазут, то в данном случае кавитатором подготавливается мазутно-водная эмульсия. Вода в мазут подает при сливе из железнодорожных цистерн в емкости длительного хранения на ТЭС, а также при нагреве паром мазута при хранении.
По сравнению с известной форсункой, подготовка и использование в заявляемой форсунке очень мелкодисперсной мазутно-водной эмульсии позволяет достигнуть высококачественного перемешивания с воздухом и сжигания обводненного мазута в стехиометрическом режиме без химического и физического недожога, без хлопков в топке, без прерывистого горения и без отрыва факела от форсунки или погасания факела. С помощью этого обеспечивается положительный технический результат заявляемой форсунки.
Компьютеризированный блок управления 20 служит для восприятия электрического сигнала от датчика 17 о величине теплового потока факела, переработки этого сигнала по компьютерной программе и подачи управляющего электрического сигнала на сервоприводы в клапанный 18 и кавитационный 19 блоки.
Компьютеризированный блок управления 20 позволяет достигнуть положительного технического результата в автоматическом режиме работы форсунки и повысить надежность эксплуатации при различных тепловых нагрузках энергетических котлов.
Заявляемая форсунка работает следующим образом.
При использовании мазута без содержания воды происходит подача мазута напрямую через штуцер 21, клапанный блок 18, через отверстия 5 для соприкосновения с распылителем, подаваемым из отверстий 9. Получаемый при этом взвешенный в потоке распылителя мазут на выходе из горелки смешивается с воздухом и затем в топке сгорает в виде светящегося факела, величина теплового излучения которого в виде электрического сигнала датчиком 17 передается в блок управления 20.
При поступлении мазута с высоким содержанием воды светимость факела понижается, и сигнал о низкой светимости подается на блок управления 20, который по компьютерной программе закрывает прямую подачу обводненного мазута и открывает клапан обходного байпасного канала подачи обводненного мазута через кавитационный блок 19, в котором готовится тонкодисперсная мазутно-водная эмульсия без расслоения на воду и мазут. Подготовленная мазутно-водная тонкодисперсная эмульсия затем поступает через форсунку на сжигание в топке. Так как светимость факела при сжигании обводненного мазута ниже, по сравнению с сжиганием мазута без содержания воды, то величина посылаемого датчиком 17 сигнала позволяет удерживать режим клапанного блока 18 с подачей мазута через блок 19.
При поступлении на горение мазута без воды светимость факела возрастает и датчик 17 подает увеличенный электрический сигнал в блок управления 20, с помощью которого по компьютерной программе в клапанный блок 18 поступает команда о закрытии байпасного канала и открытии прямой подачи мазута на распыление.