ФОРСУНКА

Полезная модель относится к области энергетики и может быть использована для сжигания органических жидких топлив и нефтесодержащих отходов в промышленных печах и топках котлов.
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является форсунка по патенту РФ №2396487, МПК F23D 11/10, F23D 11/36, 10.08.2010, состоящая из корпуса со штуцерами для подвода топлива и распылителя, распыливающего насадка, сопла для подвода топлива, выполненного в виде перевернутого стакана с радиальными боковыми отверстиями, расположенными у торца штуцера, угол наклона которых к оси форсунки равен 60°, а в полости стакана для саморегулирования проходного сечения отверстий размещен плунжер с центральной тарированной пружиной, шайбы с отверстиями, установленной между наружной поверхностью сопла и внутренней поверхностью корпуса, образуя полость для распылителя, и имеющей отверстия с углом наклона 30° к оси форсунки, которые расположены попарно с отверстиями сопла, при этом распыливающий насадок смонтирован с противоположной стороны сопла с возможностью перемещения вдоль оси и зафиксирован стопорной гайкой с периферийной тарированной пружиной, образуя с корпусом щелевой зазор.
Недостатками известной форсунки являются:
1. Отсутствие унификации присоединения штуцера для подвода топлива к существующему посадочному месту внутренней стволовой трубы для подачи топлива горелочного устройства котла.
2. Невозможность поддержания постоянного угла распыливания топлива при регулировании зазора между корпусом и распыливающим насадком, что вызывает ухудшение условий сжигания топлива.
Задачей полезной модели является повышение эксплуатационных возможностей форсунки за счет унификации присоединения штуцера для подвода топлива к существующему посадочному месту внутренней стволовой трубы для подачи топлива горелочного устройства котла, а также повышение эффективности сжигания топлива при смене режимов работы форсунки путем обеспечения возможности поддержания постоянного угла распыливания топлива при регулировании зазора между корпусом и распыливающим насадком.
Технический результат достигается тем, что в форсунке, состоящей из корпуса, штуцера для подвода топлива, распыливающего насадка, сопла для подвода топлива, выполненного в виде перевернутого стакана с боковыми отверстиями, расположенными у торца штуцера, угол наклона которых к оси форсунки равен 60°, а в полости стакана для саморегулирования проходного сечения отверстий размещен плунжер с центральной тарированной пружиной, шайбы, установленной на наружной поверхности сопла и имеющей отверстия с углом наклона к оси форсунки, которые расположены попарно с отверстиями сопла, при этом распыливающий насадок смонтирован с противоположной стороны сопла для подвода топлива с возможностью перемещения вдоль оси форсунки и зафиксирован стопорной гайкой с периферийной тарированной пружиной, образуя с корпусом щелевой кольцевой канал, согласно заявляемой полезной модели, корпус состоит из крепежной обоймы, установленной на шайбе с возможностью осевого перемещения и выполненной с возможностью фиксации форсунки на наружной стволовой трубе для подачи распылителя горелочного устройства котла, и регулирующей втулки для регулирования щелевого кольцевого канала, установленной на шайбе с возможностью осевого перемещения и образования полости для распылителя, а отверстия для подвода распылителя выполнены на шайбе с углом наклона от 5° до 10° к оси форсунки, причем торцевые части распыливающего насадка и регулирующей втулки, образующие щелевой кольцевой канал, выполнены под углом 60° к оси форсунки, при этом торцевая часть штуцера для подвода топлива выполнена профилированной, соответствующей профилю посадочного места внутренней стволовой трубы для подачи топлива горелочного устройства котла.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена форсунка, продольный разрез.
Деталям форсунки присвоены следующие позиции:
1 - крепежная обойма,
2 - штуцер для подвода топлива,
3 - регулирующая втулка,
4 - сопло для подвода топлива,
5 - боковые отверстия для подвода топлива,
6 - плунжер,
7 - центральная тарированная пружина,
8 - шайба,
9 - отверстия для подвода распылителя,
10 - распыливающий насадок,
11 - стопорная гайка,
12 - периферийная тарированная пружина,
13 - внутренняя стволовая труба для подачи топлива горелочного устройства котла,
14 - наружная стволовая труба для подачи распылителя горелочного устройства котла,
15 - штуцер внутренней стволовой трубы для подачи топлива,
16 - штуцер наружной стволовой трубы для подачи распылителя.
Форсунка содержит корпус, состоящий из крепежной обоймы 1, установленной на шайбе 8 и выполненной с возможностью фиксации форсунки на наружной стволовой трубе 14 для подачи распылителя горелочного устройства котла, и регулирующей втулки 3 для регулирования щелевого кольцевого канала, установленной на шайбе 8 с возможностью образования полости для распылителя. Крепежная обойма 1 и регулирующая втулка 3 могут перемещаться в осевом направлении по резьбовой части шайбы 8.
Крепежная обойма 1 служит для присоединения с помощью резьбы заявляемой конструкции форсунки к наружной стволовой трубе 14 форсунки, находящейся в эксплуатации, горелочного устройства котла. Предварительно с находящейся в эксплуатации форсунки с наружной стволовой трубы 14 отсоединяется существующий распыливающий насадок.
Форсунка содержит также штуцер 2 для подвода топлива, торцевая часть которого выполнена профилированной, соответствующей профилю посадочного места внутренней стволовой трубы 13 для подачи топлива горелочного устройства котла. На выходе штуцера 2 закреплено сопло 4 для подвода топлива, выполненное в виде перевернутого стакана с, расположенными у торца штуцера 2, боковыми отверстиями 5 для подвода топлива, угол наклона которых к оси форсунки равен 60°. Сопло 4 выполнено с возможностью саморегулирования проходного сечения боковых отверстий 5 в зависимости от вязкости топлива за счет размещения внутри полости сопла 4 плунжера 6 с центральной тарированной пружиной 7.
Форсунка также содержит шайбу 8, установленную на наружной поверхности сопла 4. В шайбе 8 имеется несколько отверстий 9 для подвода распылителя (пара), расположенных равномерно по окружности под углом от 5° до 10° к оси форсунки в зависимости от толщины шайбы 8 и расположенных попарно с боковыми отверстиями 5 для подвода топлива (мазута). С противоположной стороны сопла 4 смонтирован с возможностью перемещения вдоль оси форсунки распыливающий насадок 10, зафиксированный стопорной гайкой 11 с периферийной тарированной пружиной 12, образуя с регулирующей втулкой 3 корпуса щелевой кольцевой канал, т.е. насадок 10 выполнен без отверстий с возможностью саморегулирования щелевого кольцевого канала между регулирующей втулкой 3 и распыливающим насадком 10 за счет стопорной гайки 11 и периферийной тарированной пружины 12.
Регулирующая втулка 3 имеет в торцевой части фаску, выполненную под углом 60° к оси форсунки. Торцевая часть распыливающего насадка 10 выполнена также под углом 60° к оси форсунки и относительно фаски регулирующей втулки 3 образует щелевой кольцевой канал, наклоненный под углом 60° к оси форсунки, и совпадающий с углом наклона отверстий 5 для подвода топлива. Плунжер 6 может перемещаться в осевом направлении преодолевая сопротивление пружины 7 и увеличивая при этом проходное сечение отверстий 5. При закоксовывании щелевого зазора давление пара и топлива возрастает и распыливающий насадок 10 преодолевая сопротивление пружины 12, перемещается в осевом направлении и увеличивает проходное сечение щелевого кольцевого канала, то есть работа заявляемой форсунки при частичном закоксовывании щели между распыливающим насадком 10 и торцевой частью регулирующей втулки 3 не прекращается.
Заявляемая форсунка работает следующим образом.
У находящейся в эксплуатации на горелочном устройстве котла паромеханической мазутной форсунки от наружной стволовой трубы 14 отвертывается распыливающий насадок. Заявляемая форсунка своим штуцером 2 вставляется в внутреннюю стволовую трубу 13 паромеханической форсунки до полного контакта профилированной сферической поверхности штуцера 2 с посадочным местом в внутренней стволовой трубе 13 и с помощью внутренней резьбы крепежной обоймы 1 жестко фиксируется на наружной стволовой трубе 14. Вращением регулирующей втулки 3 устанавливается величина щелевого кольцевого канала между распыливающим насадком 10 и торцевой частью регулирующей втулки 3 в зависимости от требуемой производительности форсунки. Наружная стволовая труба 14 вместе с присоединенной заявляемой форсункой устанавливается в горелочное устройство котла и подсоединяется через существующие штуцера 15, 16 соответственно для подачи топлива и подачи распылителя к трубопроводам для подачи мазута и распыливающего водяного пара на котле. Через штуцер 15 подается мазут, который проходит через центральное отверстие штуцера 2 и через отверстия 5. Через штуцер 16 подается пар, который проходит в форсунке по отверстиям 9. При соударении струй из отверстий 5 и 9 происходит предварительное первичное дробление мазута на капли. При ударе предварительно диспергированных потоков пара и мазута о распыливающий насадок 10 происходит вторичное дробление капель мазута, а при попадании вторично диспергированного мазутно-парового потока в щелевой кольцевой канал между распыливающим насадком 10 и торцевой частью регулирующей втулки 3 происходит дополнительное третичное дробление мазутно-парового потока за счет диффузорного эффекта. При случайном попадании в штуцер 2 коллоидных частиц мазута и забивании отверстий 5 за счет возрастания давления плунжер 6 преодолевает сопротивление пружины 7 и увеличивает проходное сечение отверстия 5 и коллоидное загрязнение выбрасывается через отверстие 5 и через щелевой кольцевой канал в факел для сгорания. Применение угла наклона 60° для торцевой части распыливающего насадка 10 и угла наклона 60° для торцевой части регулирующей втулки 3 в заявляемой форсунке позволяет, по сравнению с известной форсункой, добиться геометрической конфигурации факела, при которой не происходит наброса факела на задний и на боковой экраны котла.
Пример конкретного исполнения.
2
2
На котле ТГМ-84Б для сжигания мазута M100 использовались паромеханические форсунки ФУ3-5000. Основной недостаток этих форсунок - длинный факел, который разрушает обмуровку заднего экрана. Регулировки щелевого зазора не имеется, так как мазутно-паровой поток выбрасывается через 20 концентрически расположенных отверстий со средним диаметром 7 мм по оси стволовой трубы. Это приводит на переходных режимах работы котла к неполноте сгорания топлива и к его перерасходу. Заявляемая форсунка изготовлена с 6-ю отверстиями ⌀5 мм для подачи пара и с 6-ю отверстиями ⌀4 мм для подачи мазута. Крепежная обойма 1 имеет внутреннюю резьбу М65×2,5. Со ствола форсунки ФУ3-5000 был снят распыливающий насадок и подсоединена на резьбе М65×2,5 заявляемая форсунка с параметрами указанными выше. Форсуночный ствол с присоединенной заявляемой форсункой был установлен в центральную трубу горелки №4 1-го яруса. Подсоединены штуцера подачи пара и мазута к трубопроводам. Остальные 5 горелок котла работали на сжигании газа. Смена насадка ФУ3-5000 на заявляемую форсунку и подсоединение к трубопроводам пара и мазута и запуск заявляемой форсунки в работу по времени заняли 15 мин. Поджиг мазута осуществлен от пламени соседней горелки. При испытании давление мазута составляло 8 кГ/см, давление пара 9 кГ/см, расход мазута 2,5 т/ч, нагрузка котла 300 т/ч. Выявлено, что заявляемая форсунка дает более короткий факел и меньший диаметр капель мазута при распыливании, что позволяет достигнуть более экономичного сжигания мазута в котле.
Таким образом, использование заявляемой полезной модели позволит повысить эксплуатационные возможности форсунки за счет унификации присоединения штуцера для подвода топлива к существующему посадочному месту внутренней стволовой трубы для подачи топлива горелочного устройства котла, повысить эффективность сжигания топлива при смене режимов работы форсунки путем обеспечения возможности поддержания постоянного угла распыливания топлива при регулировании щелевого зазора между регулирующей втулкой и распыливающим насадком.