Використання рідкого палива

Мазут використовується в якості резервного, основного і єдиного виду палива; резервного й аварійного палива, коли основним паливом є газ; розтопочного палива, коли основним є тверде паливо, що спалюється в пилоподібному виді. Доставка мазуту до котельних установок звичайно здійснюється залізничним транспортом у цистернах. До установок, що перебуває на нафтопереробних заводах або на невеликій відстані від них, мазут подається по трубопроводах.

Мазутне господарство при доставці мазуту залізничним транспортом складається з наступних споруджень і устроїв: зливальної естакади із проміжною ємністю; мазутонасосної з насосами для перекачування мазуту; мазутосховища із залізобетонними або металевими резервуарами; систем мазутопроводів між ємностями мазуту, мазутонасосними і котельними

установками; устроїв для підігріву мазуту й очищення стічних вод; установок для прийому, зберігання й уведення в мазут рідких присадок; систем пожежогасіння.

Рідке паливо (в основному мазут) знаходить досить широке застосування в котельних установках промислових підприємств. Горіння рідкого палива відбувається в основному в парогазовій фазі. Останнє пов'язане з тим, що температура кипіння рідких палив значно нижче температури їхнього запалення.

Рідке паливо, що надійшло в топковий простір, за рахунок теплоти топкових газів прогрівається, а потім випаровується. У першу чергу випаровуються його найбільш легкі фракції. Інтенсивність випару збільшується зростом відносної його поверхні й посиленням підведення теплоти.

При наявності окислювача й досягненні температури запалення відбувається загоряння горючої парогазової суміші. Теплота, що виділилася при цьому, сприяє ще більш інтенсивному випару палива. Швидкість згоряння рідкого палива визначається швидкістю його випару з поверхні; ця поверхня багаторазово збільшується при розпилюванні рідкого палива на окремі дрібні краплі, для чого й застосовуються спеціальні устрої — форсунки.

Оскільки інтенсивність спалювання рідкого палива визначається значною мірою інтенсивністю його випару, найважливішим і першим етапом підготовки рідкого палива до згоряння є розпилення його на дрібні частки.

По способі розпилювання рідкого палива форсунки можна розділити на три основні групи: механічні; з розпилюючим середовищем; комбіновані.

У механічних форсунках розпилювання здійснюється головним чином за рахунок енергії палива при протисканні його під значним тиском через малий отвір - сопло (рис. 2.1, а), або за рахунок відцентрових сил створюваних при закручуванні палива (рис. 2.1, 6), або при обертанні елементів самої форсунки (рис. 2.1, в). Подальше роздрібнення отриманих крапель відбувається під впливом тиску навколишнього середовища.

У форсунках з розпилюючим середовищем розпилювання палива здійснюється головним чином за рахунок енергії пари або повітря, які рухаються з великою швидкістю (рис. 2.1 г и д).

У комбінованих форсунках (рис. 2.1 е) розпилювання палива здійснюється за рахунок спільного використання енергії палива, що подається під тиском, і енергії середовища, що розпилює.

Рис. 2.1. Схеми форсунок: а, б, в – механічні; г, д - з розпилюючим середовищем; е - комбіновані

Дрібний розпил, гарне перемішування з окислювачем і надійною стабілізацією горіння - от три умови, що забезпечують швидке й економічне спалювання рідкого палива.

Для розпилювання рідкого палива й рідких відходів виробництва
застосовують механічні, пневматичні й ротаційні форсунки. У механічних рідину під високим тиском продавлюється крізь невеликі отвори, іноді попередньо інтенсивно закручуючись у відцентровому закручувачі, виходить з отворів з великою швидкістю й розпадається на дрібні краплі. У форсунці, найпоширенішої в печах (рис. 2.2, а), мазут через циліндричні свердління в шайбі 3 надходить у фігурні вирізи в диску 2, по них рухається до осі форсунки, одночасно закручуючись, і виходить через один центральний отвір у шайбі 1.

Рис. 2.2. Форсунки: а – механічна, б – пневматична, в - ротаційна

Перед механічною форсункою паливо повинне бути очищене від механічних домішок, інакше отвори форсунки будуть забиті. В умовах, коли важко забезпечити надійне очищення, застосовують пневматичні форсунки, у які паливо (звичайно мазут) розпилюється струменем повітря (рис. 2.2, б)

Повітря високого тиску (звичайно 0,4—0,8 МПа), виходить із сопла з надзвуковою швидкістю, підхоплює й інтенсивно розпилює струмки попередньо підігрітого до 100—140 °С мазуту, що подається приблизно під таким же, як агент, що розпилює, тиском, і викидає туман, що утвориться, у топку.

Форсунку встановлюють у пальнику, через яку подається закручений у її регістрі повітря. Конструкції пальників відрізняються більшою розмаїтістю, одна з найбільш зроблених показана на рис. 2.2, б.

Основним елементом ротаційної форсунки (рис. 2.2, в) є ретельно відполірований зсередини розпилюючий стакан здіаметром 150—200 мм, що обертається на полому валу 6 із частотою, 5000—7000 об/хв. Паливо (підігрітий мазут) по трубці 5, що проходить усередині валу, через отвори 4 у гайці подається на внутрішню поверхню стакана, розподіляється по ній тонким шаром й розприскується, стікаючи із краю стакана під дією відцентрової сили. Потрапляючи в потік первинного повітря, що проходить через лопатковий закручувач 1, плівка палива розпадається на дрібні краплі, виноситься в топковий обсяг і там запалюється. До потоку паливоповітряної суміші підводить вторинне повітря, що також проходить через закручувач 2, для кращого перемішування з паливом і стабілізації смолоскипа шляхом рециркуляції розпечених продуктів згоряння. Вал зі стаканом обертається в підшипниках 7 від електродвигуна 8.. Іноді на цьому ж валу розташовують і вентилятор для нагнітання первинного повітря.

Ротаційні форсунки складніше в експлуатації, чим механічні пневматичні, але володіють у порівнянні з ними більшою перевагою: вони не вимагають тонкого очищення мазуту від домішок (тому що не мають отворів малих перетинів) і працюють при низькому тиску мазуту.

Топки, що працюють на мазуті, надзвичайно чутливі до влучення в нього води. Вона не перемішується з мазутом, і якщо досить більша її порція попадає у форсунку, то смолоскип згасне, що може викликати вибух у

топленні, коли через форсунку знову піде мазут. У той же час рідкі відходи нафтопереробки, що містять навіть 50% води, мають ще досить більшу теплоту згоряння. Для їхньої утилізації (спалювання) водомазутну суміш попередньо перетворюють у тонку суспензію, що спалюється, як будь-яке рідке паливо.

Рис. 2.3 Форсунка ДМеті

Рис. 2.4 Форсунка УПІ

Пристрій форсунок високого тиску типу ДМетІ й УПІ показано відповідно на рис. 2.3 і 2.4. У форсунці ДМетІ мазут підводиться по внутрішній трубці, а розпилювач перед зустріччю з мазутом проходить через сопло Лаваля, плавне розширення якого забезпечується конусностю мазутного наконечника. У форсунці УПІ розпилювач підводиться по внутрішній трубці, що кінчається соплом Лаваля. Мазут надходить по зовнішній трубці й проникає на сторону розпилювача через спеціальні отвори, наявні наприкінці сопла Лаваля. Обидві форсунки мають змішувачі, що розширюються, і кінчаються

напрямними циліндричними наконечниками. Наявність дрібних мазутних отворів у форсунці УПІ є її недоліком, тому що до чистоти мазуту пред'являються особливі вимоги. У випадку засмічення отворів доводиться розбирати всю форсунку. Форсунку конструкції ДМетІ можна чистити без розбирання, що на практиці є її перевагою.

Для гарної роботи цих форсунок рекомендуються наступні параметри розпилювача: тиск повітря 600 – 700 кН/м² з температурою 250 – 300 ⁰С. Продуктивність форсунок складає 0,55 – 0,85 кг/сек..

Форсунки високого тиску на відміну від форсуно к низького
тиску розраховують із урахуванням зміни щільності стікаючого розпилювача. При розрахунку використовуються формули адіабатичного витікання газів.

На основі проведеного аналізу для модернізації котла вибираємо форсунку високого тиску ДМеті з параметрами: продуктивність форсунки по мазуту 0,6 кг/сек.; питома витрата повітря 1 кг/кг; тиск повітря 600 кН/м²; початкова температура повітря 20 ⁰С; тиск у пічному просторі 99,2 кН/м².

Дата добавления: 2015-10-13