ФОРСУНКА
ATOMISER

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на котлах, утилизирующих жидкотопливные смеси.
Известна форсунка, содержащая диффузорную камеру диспергирования с окнами выхода и входа, подключенные к окну входа патрубки, образующие центральный цилиндрический и кольцевой периферийный подводящие каналы подачи жидкого топлива и распылителя (авторское свидетельство СССР №994864, МПК F23D 11/16 от 17.11.81 г.; БИ №5 от 07.02.83 г.). Недостаток форсунки - большой расход распылителя и соответствующих энергозатрат на собственные нужды котла, а также крупнофракционный капельный распыл и повышенный недожог вводимого жидкого топлива.
Известна форсунка, содержащая последовательно и соосно установленные диспергатор первой ступени с цилиндрической камерой первичного диспергирования, имеющей выходное окно и входное окно, два подключенных к входному окну соосных патрубка, образующих центральный цилиндрический подводящий канал жидкого топлива и периферийный кольцевой подводящий канал распылителя, и диспергатор второй ступени с конфузорной камерой вторичного диспергирования, имеющей выходное окно и входное окно, совмещенное с выходным окном цилиндрической камеры первичного диспергирования (авторское свидетельство СССР №1523842, МПК F23D 11/16 от 05.01.88 г.; БИ №43 от 23.11.89 г.). Недостаток форсунки - большой расход распылителя и соответствующих энергозатрат на собственные нужды котла.
Известна форсунка, содержащая систему осерасходящихся диспергаторов с диффузорными камерами диспергирования и подводящими каналами жидкого топлива и распылителя (авторское свидетельство СССР №1322006, МПК F23D 11/16 от 18.11.85 г.; БИ №25 от 07.07.87 г.). Недостаток форсунки - большой расход распылителя и соответствующих энергозатрат на собственные нужды котла.
Известна наиболее близкая к заявляемому устройству форсунка, содержащая последовательно установленные вдоль общей оси диспергатор первой ступени с конфузорной камерой первичного диспергирования, имеющий выходное окно и входное окно, два подключенных к входному окну соосных патрубка, образующих центральный цилиндрический подводящий канал первичного распылителя и периферийный кольцевой подводящий канал жидкого топлива, размещенный во входном окне полисопловой насадок из осесимметричных сопл с собственными осями, и диспергатор второй ступени с цилиндрической камерой вторичного диспергирования, имеющей выходное окно, входное окно, совмещенное с выходным окном камеры первичного диспергирования, и входное окно вторичного распылителя, подключенный к входному окну осесимметричный патрубок, образующий подводящий кольцевой канал вторичного распылителя (авторское свидетельство СССР №1432310, МПК F23D 11/16 от 14.06.85 г.; БИ №39 от 23.10.88 г.). Недостаток форсунки - большой расход распылителя и соответствующих энергозатрат на собственные нужды котла.
Задача изобретения - снижение расхода распылителя и энергозатрат на собственные нужды котла.
Поставленная задача решается в форсунке, содержащей последовательно установленные вдоль общей оси диспергатор первой ступени с конфузорной камерой первичного диспергирования, имеющий выходное окно и входное окно, два подключенных к входному окну соосных патрубка, образующих центральный цилиндрический подводящий канал первичного распылителя и периферийный кольцевой подводящий канал жидкого топлива, размещенный во входном окне полисопловой насадок из осесимметричных сопл с собственными осями, и диспергатор второй ступени с цилиндрической камерой вторичного диспергирования, имеющей выходное окно, входное окно, совмещенное с выходным окном камеры первичного диспергирования, и входное окно вторичного распылителя, подключенный к входному окну осесимметричный патрубок, образующий подводящий кольцевой канал вторичного распылителя, где, согласно изобретению, полисопловой насадок установлен во входном окне камеры первичного диспергирования, оси его сопл ориентированы параллельно оси диспергаторов, входное окно вторичного распылителя размещено по периметру цилиндрической камеры вторичного диспергирования, а кольцевой подводящий канал вторичного распылителя выполнен конфузорно сужающимся и подключен к входному окну камеры вторичного диспергирования по цилиндрической образующей под углом 10-40°.
Установкой полисоплового насадка во входном окне камеры первичного диспергирования, ориентацией осей его сопл параллельно оси диспергаторов, размещением входного окна вторичного распылителя по периметру цилиндрической камеры вторичного диспергирования, выполнением кольцевого подводящего канала вторичного распылителя конфузорно сужающимся и его подключением к входному окну камеры вторичного диспергирования по цилиндрической образующей под углом α=10-40° достигается минимизация расхода распылителя и соответствующих энергозатрат собственных нужд котла при минимальной степени недожога вводимого в форсунку жидкого топлива, чем решается поставленная задача изобретения. При отклонениях угла α<10° и α>40° резко скачкообразно увеличивается расход распылителя, либо увеличивается недожог вводимого в форсунку жидкого топлива, в связи с чем диапазон α=10-40° можно считать оптимальным.
Предлагаемое устройство форсунки представлено на чертеже.
Форсунка содержит последовательно установленные диспергаторы 1, 2 соответственно первой и второй ступени, соосные относительно общей оси симметрии γ; диспергатор первой ступени 1 имеет конфузорную камеру 3 первичного диспергирования, выходное окно 4, входное окно 5, два подключенных к входному окну 5 соосных патрубка 6, 7, образующих центральный цилиндрический подводящий канал 8 первичного распылителя 9 и периферийный кольцевой подводящий канал 10 жидкого топлива 11; диспергатор второй ступени 2 имеет цилиндрическую камеру 12 вторичного диспергирования, выходное окно 13, торцевое входное окно 14, совмещенное с выходным окном 4 камеры 3 первичного диспергирования, и входное окно 15 вторичного распылителя 16, подключенный к входному окну 15 осесимметричный патрубок 17, образующий подводящий канал 18 вторичного распылителя 16. Особенностью форсунки является оснащение подводящего цилиндрического канала 8 первичного распылителя 9 полисопловым торцевым насадком 19 из осесимметричных сопл 20 с осями β, параллельными оси γ диспергаторов 1, 2, размещение полисоплового насадка 19 во входном окне 5 диспергатора 1 и камеры 3, размещение входного окна 15 вторичного распылителя 16 по периметру цилиндрической камеры 12 вторичного диспергирования, выполнение подводящего канала 18 вторичного распылителя 16 конфузорно-кольцевым, подключение канала 18 к входному окну 14 камеры 12 по цилиндрической образующей под углом α=10-40°.
Работа форсунки осуществляется путем подачи топливного потока 11 в канал 10, распылителя 9 первой ступени в канал 8, распылителя 16 второй ступени в канал 18, на входе в диспергатор первой ступени 1 распылитель 9 попадает в полисопловой насадок 19 с соплами 20, в котором дробится на мелкие струи 21, разбивающие поступающий по кольцевому каналу 10 топливный поток 11 на капли 22; образующаяся капельная смесь через выходное окно 4, совмещенное с входным окном 14 камеры 12 вторичного диспергирования, вторичный распылитель 16 поступает в камеру 12 через окно 15; в камере 12 происходит доизмельчение капель 22 до фракций 23, обеспечивающих полное выгорание в топке 24 (показано условно); при сжигании топлива 11 форсунку размещают на стене 25 топки 24; для удобства ввода топлива 11 и вторичного распылителя 16 используют дополнительные патрубки 26, 27.
Установкой полисоплового насадка 19 во входном окне 5 камеры 3 первичного диспергирования, ориентацией осей β его сопл 20 параллельно оси γ диспергаторов, размещением входного окна 15 вторичного распылителя 16 по периметру цилиндрической камеры 12 вторичного диспергирования, выполнением кольцевого подводящего канала 18 вторичного распылителя 16 конфузорно сужающимся и его подключением к входному окну 14 камеры 12 вторичного диспергирования по цилиндрической образующей под углом α=10-40° достигается минимизация расхода распылителя и соответствующих энергозатрат собственных нужд котла при минимальной степени недожога вводимого в форсунку жидкого топлива, чем решается поставленная задача изобретения. При отклонении угла α<10° и α>40° резко скачкообразно увеличивается расход распылителя либо увеличивается недожог вводимого в форсунку жидкого топлива, в связи с чем диапазон α=10-40° можно считать оптимальным.
Патрубок 6, образующий подводящий канал 8 первичного распылителя 9, может быть оснащен акустическим ультразвуковым излучателем (на схеме не показан), а в подводящем канале 10 жидкого топлива 11 и подводящем канале вторичного распылителя 16 могут устанавливаться завихрители (на схеме не показаны), дополнительно турбулизирующие потоки распылителей 9, 16 и топлива 11 с минимизацией размеров выводимых в топку 24 капель 23. При любом сочетании установки акустического излучателя и завихрителей потоков сохраняются отличительные особенности форсунки и диапазон угла α=10-40°, обеспечивающие минимизацию расходов первичного и вторичного распылителей, необходимых энергозатрат на собственные нужды котла.
Практическое использование изобретения связано с процессом факельной утилизации топливных смесей на котлах тепловых электростанций, сжигающих в качестве основного органическое топливо. Подаваемая на утилизацию жидкотопливная смесь из отходов масел, жидкостей, воды, твердых частиц вводится через форсунки в топку с постоянным факелом. Вводимая в факел основного топлива топливная смесь воспламеняется и выгорает, чем обеспечивается факельная утилизация. Использование предлагаемых форсунок обеспечивает минимизацию расхода распылителя и соответствующих энергозатрат на собственные нужды котлов.