Форсунка для сжигания тяжелого топлива

 

Использование: для сжигания тяжелых жидких топлив в технологических печах и котлах. Сущность изобретения: смешивают топливо и распылитель в кольцевом зазоре аксиальных цилиндров и воздействуют на часть потока колебанием, генерируемым в кольцевом резонаторе. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для сжигания тяжелых жидких топлив в технологических печах и котлах.

Известна форсунка для сжигания тяжелых топлив с коаксиальными трубами для подачи топлива и распыливающего агента, причем топливные сопла выполнены в виде кольцевой щели, наклоненной в сторону против потока распылителя (1). Недостатком данной конструкции форсунки является относительно узкий диапазон устойчивой работы при переменных нагрузках по топливу.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому объекту является форсунка для сжигания тяжелых топлив, содержащая периферийную и центральную трубы, образующие центральный и кольцевой каналы для прохода, соответственно, топлива и распылителя (окислителя), при этом центральная труба имеет на боковой поверхности топливное сопло и торцевую заглушку, а в кольцевом сечении трубы установлен завихритель (2).

Недостатком данной конструкции форсунки является относительно низкая эффективность распыливания топлива и, в связи с этим, относительно большой расход распыливающего агента, что в конечном счете приводит к снижению устойчивой работы при переменных нагрузках по топливу.

Целью изобретения является улучшение качества распыливания топлива и увеличение диапазона устойчивой работы форсунки.

Поставленная цель достигается тем, что оси труб смещены друг относительно друга на величину (Δ), определяемую из соотношения: Δ = (D_п - D_ц) · /0,05-0,1/, где D_п и D_ц - диаметр периферийной и центральной труб, соответственно. Топливное сопло выполнено в большем сечении кольцевого канала и делит кольцевой канал по высоте от завихрителя до торца центральной трубы на верхнюю (h_в нижнюю (h_н) зоны с соотношением их высот как 3:1, причем на поверхности периферийной трубы в плоскости торцевой заглушки выполнен кольцевой резонатор Гартмана.

Для устойчивого вращения потока в кольцевом канале форсунки целесообразно на внутренней поверхности периферийной трубы в верхней зоне кольцевого канала выполнять винтовую канавку с выходами в основание резонатора.

С целью улучшения характеристик факела форсунки целесообразно в торце периферийной трубы устанавливать конус с соплами в его основании.

На чертеже показана конструкция заявляемой форсунки для сжигания тяжелого топлива (продольный разрез).

Форсунка для сжигания тяжелого топлива состоит из периферийной трубы 1 и центральной трубы 2 для подачи распылителя и топлива, соответственно. Причем оси труб 1 и 2 смещены друг относительно друга на величину (Δ), определенную из соотношения: Δ = (D_п - D_ц)·/0.05-0.1/, где D_п и D_ц - диаметр периферийной и центральной труб, соответственно. При таком смещении труб 1 и 2 друг относительно друга в продольном сечении форсунки образуется два канала различного сечения. В боковой поверхности трубы 2 в большем сечении кольцевого канала выполнено топливное сопло 3. Ниже сопла 3 в кольцевом канале завихритель 4. В торце центральной трубы 2 выполнена заглушка 5. Сопло 3 для подачи топлива расположено по высоте кольцевого канала от завихрителей 4 и до торца трубы 2 таким образом, что делит этот объем на верхнюю (h_в) и нижнюю (h_н) зоны с соотношением высот h_в : h_н = 3 : 1. На поверхности трубы 1 в плоскости заглушки 5 выполнен кольцевой резонатор Гартмана 6. Поверхность трубы 2 в верхней зоне (h_в) кольцевого канала может быть снабжена кольцевой канавкой 7 с выходами в основание резонатора 6. Торец трубы 1 снабжен конусом 8 с соплями 9 в основании его.

Форсунка работает следующим образом.

Топливо подается в центральную трубу 2 и через сопло 3 поступает в кольцевой канал между периферийной и центральной трубами. Причем ввод топлива через сопло 3 осуществляется в большее сечение кольцевого канала, образованного за счет смещения труб 1 и 2 друг относительно друга, обеспечивая равномерное распределение потоков по сечению кольцевого канала и, тем самым, более эффективное их смешивание (распыливание). Распыливающий агент подается в периферийную трубу 1 и через завихритель 4 поступает в нижнюю (h_н) зону кольцевого канала. Высота этой зоны подбирается опытным путем с таким расчетом, чтобы обеспечить смыкание отдельных струй распылителя в "цилиндр". Распылитель и топливо смешиваются в верхней зоне (h_в) кольцевого канала, где на поверхности трубы 1 для устойчивого вращения потоков выполнена винтовая канавка 7. Смесь топлива с распылителем из кольцевого канала частично поступает в кольцевой резонатор Гартмана 6, в котором генерируются звуковые колебания, направленные под углом 90^o к остальной части смеси, истекаемой из кольцевого канала. Сочетание акустического и динамического воздействия на потоки позволяет добиться высокого качества распыливания при невысоких удельных расходах распылителя по сравнению с базовым объектом (прототипом). Полученная тонкодисперсная смесь топлива и распылителя поступает под основание конуса 8 и через сопла 9 направляется в топку на сжигание.

Таким образом, использование заявляемой форсунки для сжигания жидкого топлива позволяет за счет равномерного смешения топлива и распылителя во "вращающемся цилиндре" и сочетания динамического и акустического воздействия на потоки, позволяет улучшить качество распыливания топлива и, тем самым, увеличить диапазон устойчивой работы форсунки при переменных нагрузках по топливу.

Формула изобретения

1. Форсунка для сжигания тяжелого топлива, содержащая периферийную и центральную трубы, образующие центральный и кольцевой каналы для прохода соответственно топлива и распылителя, при этом центральная труба имеет на боковой поверхности топливное сопло и торцевую заглушку, а в кольцевом сечении установлен завихритель, отличающаяся тем, что оси труб смещены друг относительно друга на величину Δ, определяемую из соотношения Δ = (D_п - D_ц) · (0,05 ^oC 0,1), где D_п и D_ц - диаметр периферийной и центральной труб соответственно, а топливное сопло выполнено в большем сечении кольцевого канала и делит кольцевой канал по его высоте от завихрителя до торца центральной трубы на верхнюю h_в и нижнюю h_н зоны с соотношением их высот как 3 : 1, причем на поверхности периферийной трубы в плоскости торцевой заглушки выполнен кольцевой резонатор Гартмана.

2. Форсунка для сжигания тяжелого топлива по п.1, отличающаяся тем, что на внутренней поверхности периферийной трубы в верхней зоне кольцевого канала выполнена винтовая канавка с выходами в основание резонатора.

3. Форсунка для сжигания тяжелого топлива по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что в торце периферийной трубы установлен конус с соплами в его основании.

РИСУНКИ

Рисунок 1