Форсунка вихревого распыления мазута паром

Изобретение относится к устройствам для сжигания жидких топлив и может быть использовано в трубчатых печах в химической, нефтехимической, нефтяной промышленности и в теплотехнических устройствах различного назначения других отраслей промышленности и позволяет улучшить качество и эффективность распыления мазута паром за счет предварительного распыления топлива на капли, смешения их с распылителем и дробление капель межслойными напряжениями сдвига во вращающемся потоке эмульсии. В форсунке вихревого распыления мазута паром, содержащей корпус, снабженный каналами подачи топлива и распылителя, вихревую камеру с выходным конфузорным соплом и центральным отверстием в днище, сообщенным с каналом подачи распылителя, однонаправленные тангенциальные отверстия в стенке камеры, указанный технический результат достигается тем, что одно из тангенциальных отверстий, касательное к днищу, сообщено с каналом подачи топлива, а остальные тангенциальные отверстия, сообщенные с каналом подачи распылителя, равномерно распределены по окружности и равномерно разнесены по длине вихревой камеры, при этом диаметр вихревой камеры в месте подачи топлива меньше диаметра вихревой камеры в месте подачи распылителя, и в месте перехода части камеры с меньшим диаметром в часть с большим диаметром выполнен ряд радиальных отверстий, равномерно распределенных по окружности и сообщенных с каналом подачи распылителя. 1 ил.

 

Изобретение относится к горелочным устройствам сжигания жидких топлив для трубчатых печей в химической, нефтехимической и нефтяной промышленности. Может быть использовано в теплотехнических устройствах различного назначения других отраслей промышленности.

Известна форсунка, содержащая: топливную вихревую камеру с выходным цилиндрическим насадком, установленную в корпусе с образованием канала для подачи распылителя, подключенного тангенциальными каналами к кольцевому соплу, размещенному на периферии насадка, при этом отношение площадей проходного сечения кольцевого сопла и тангенциальных каналов составляет 0.9÷2.1 (А.с. SU №9378S5, F 23 D 11/10 от 01.08.1980 г.).

Недостатком данного изобретения является низкая эффективность распыла. Это объясняется тем, что в конструкции форсунки нет камеры смешения, в ограниченном пространстве которой происходило бы смешение двух потоков, потока распылителя и потока жидкого топлива путем динамического массообмена и как результат этого повышение эффективности распыла топлива на выходе из сопла. Взаимодействие этих двух потоков фактически осуществляется на выходе из форсунки. Результатом этого взаимодействия является распыление жидкого топлива, но эффективность этого распыления незначительна, поскольку эти два потока практически являются спутными и распыление происходит в результате пограничного массообмена двух спутных турбулентных потоков за счет их флюктуаций.

Известна форсунка, содержащая: корпус, снабженный каналами подачи жидкого топлива и распылителя, вихревую камеру с выходным соплом, центральным отверстием в днище и двумя тангенциальными отверстиями в боковой стенке камеры, разнесенными по ее длине, ближнее из которых к днищу сообщено с каналом подачи распылителя, а центральное отверстие камеры также сообщено с каналом подачи распылителя, при этом тангенциальное отверстие, расположенное между соплом и подключенным к каналу подачи распылителя тангенциальным отверстием, сообщено с каналом подачи топлива и выполнено на расстоянии от днища, составляющем 1÷3 его диаметра, при этом тангенциальные отверстия выполнены с одинаковым направлением закрутки (Патент RU №2044958 C1, F 23 D 11/10 от 12.10.1992).

Недостатком данного изобретения является низкая эффективность распыла. Это объясняется тем, что распылитель, подаваемый по тангенциальному отверстию в вихревую камеру, растекается и вначале течет непосредственно по цилиндрической ее стенке от днища к выходному соплу до встречи с потоком топлива, но топливо также подается в вихревую камеру по тангенциальному отверстию, и в силу того, что удельный вес топлива больше удельного веса распылителя, ныряет под слой распылителя, оттесняя его от стенки камеры к центру, и растекается по цилиндрической стенке камеры, то есть фактически происходит распределение и разделение потоков по радиусу: поток топлива по цилиндрической стенке и поток распылителя по нему ближе к центру. Массообмен потоков происходит по границе их разделения и малоэффективен, поскольку осуществляется, в основном, за счет флюктуаций потоков, и как результат - низко эффективный распыл.

Данное изобретение является наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам заявляемому изобретению.

Технической задачей данного изобретения является повышение качества и эффективности распыления мазута паром.

Техническая задача по форсунке вихревого распыления мазута паром, содержащей: корпус, снабженный каналами подачи топлива и распылителя, вихревую камеру с выходным конфузорным соплом и центральным отверстием в днище, сообщенным с каналом подачи распылителя, однонаправленные тангенциальные отверстия в стенке камеры, решается согласно изобретению тем, что одно из тангенциальных отверстий, касательное к днищу, сообщено с каналом подачи топлива, а остальные тангенциальные отверстия, сообщенные с каналом подачи распыли теля, равномерно распределены по окружности и равномерно разнесены по длине вихревой камеры, при этом диаметр вихревой камеры в месте подачи топлива меньше диаметра вихревой камеры в месте подачи распылителя, и в месте перехода части камеры с меньшим диаметром в часть с большим диаметром выполнен ряд радиальных отверстий, равномерно распределенных по окружности и сообщенных с каналом подачи распылителя.

Изобретение поясняется чертежом, где дан общий вид предлагаемой форсунки.

Форсунка вихревого распыления мазута паром содержит корпус 1 с вихревой камерой 2, снабженной выходным конфузорным соплом 3 и центральным отверстием 4, сообщенным с каналом 5 подачи распылителя и выполненным в днище 6 камеры 2 по ее оси. По касательной к днищу 6 камеры 2 выполнено тангенциальное отверстие 7, сообщенное с каналом 8 подачи топлива. Эта часть 9 вихревой камеры 2 выполнена с диаметром меньше, чем диаметр другой части 10 вихревой камеры 2, где имеются тангенциальные отверстия 11, равномерно распределенные по окружности и равномерно разнесенные по длине части 10 вихревой камеры 2, и радиальные отверстия 12, равномерно распределенные по окружности и расположенные в месте перехода части 9 камеры 2 с меньшим диметром, в другую часть 10 с большим диаметром. Тангенциальные отверстия 7 и 11 выполнены с одинаковым направлением закрутки. Для регулирования подачи распылителя центральное отверстие 4 снабжено регулировочной иглой 13, также регулировочной иглой 14 снабжен канал подачи распылителя в отверстия 11 и 12. Сопло 3 заканчивается цилиндрическим горлом 15, переходящим в расширяющийся канал 16.

Форсунка работает следующим образом: топливо подается по каналу 8 и далее по тангенциальному отверстию 7 в вихревую камеру 2, где оно приобретает вращательное движение и растекается слоем по цилиндрической стенке части 9 вихревой камеры 2 и при переходе с меньшего диаметра на больший разбивается на отдельные капли струями распылителя из радиальных отверстий 12. Распылитель, подаваемый в часть 10 камеры 2 с большим диаметром через тангенциальные отверстия 11, растекается по стенке части 10 камеры 2 равномерным вращающимся слоем. Капли топлива подхватываются слоем распылителя и при перемещении их от центра к периферии через слой распылителя перемешиваются с ним. При этом образуется паромазутная эмульсия, которая в выходном сопле вращается с угловой скоростью, увеличивающейся по радиусу от слоя к слою к центру, и за счет сдвиговых напряжений между слоями эмульсии разрушает капли мазута. Эмульсия из горла 15 сопла 3 вращающимся потоком перемещается в канал 16, откуда вращающимся конусом распыла выбрасывается в воздух. При перемещении по горлу 15 и каналу 16 дальнейшее разрушение капель мазута межслойными напряжениями сдвига в эмульсии продолжается, что способствует эффективному распылу мазута. Скорость эмульсии к выходу канала 16 падает за счет сил трения о стенки канала 16 и внутреннего трения между слоями. Струя распылителя из центрального отверстия 4 придает дополнительное ускорение эмульсии в осевом направлении. Таким образом, использование данного изобретения позволяет улучшить качество и эффективность распыления мазута паром по сравнению с прототипом за счет предварительного распыления топлива на капли, смешения их с распылителем и дробления капель межслойными напряжениями сдвига во вращающемся потоке эмульсии.

Форсунка вихревого распыления мазута паром, содержащая корпус, снабженный каналами подачи топлива и распылителя, вихревую камеру с выходным конфузорным соплом и центральным отверстием в днище, сообщенным с каналом подачи распылителя, однонаправленные тангенциальные отверстия в стенке камеры, отличающаяся тем, что одно из тангенциальных отверстий, касательное к днищу, сообщено с каналом подачи топлива, а остальные тангенциальные отверстия, сообщенные с каналом подачи распылителя, равномерно распределены по окружности и равномерно разнесены по длине вихревой камеры, при этом диаметр вихревой камеры в месте подачи топлива меньше диаметра вихревой камеры в месте подачи распылителя и в месте перехода части камеры с меньшим диаметром в часть с большим диаметром выполнен ряд радиальных отверстий, равномерно распределенных по окружности и сообщенных с каналом подачи распылителя.