Вся электронная библиотека >>>

 Топки. Котельное оборудование >>

 

 Водоснабжение и отопление

Топливо, топки, котельные установки


Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

 

ТОПКИ ДЛЯ СЖИГАНИЯ НЕФТЯНЫХ ОСТАТКОВ

 

 

Условия работы и схема топок. Нефтяные остатки сжигаются в камерных топках. Распыливание жидкого топлива производится форсунками, которые разбиваются на три группы:

а)         форсунки с паровым распыливанием;

б)         механические форсунки;

в)         форсунки с воздушным распыливанием.


Здесь аналогично с пылевидным топливом чем мельче будет распыливание, тем меньше объем капли, горящей с поверхности, тем скорее капля сгорит и уменьшится потребный объем топочного пространства.


Под горением в данном случае подразумевается сложный процесс парообразования, газообразования и горения как газообразной, так и жидкой фазы. Завихривание струи воздуха и распыленного мазута при горячем дутье также хорошо влияет на ускорение процесса горения и на уменьшение необходимого для полного сгорания избытка воздуха. Зола в нефтяных остатках отсутствует (имеются ничтожные следы), поэтому не приходится опасаться плавления шлаков при высоких температурах, но все же нельзя чрезмерно повышать температуру при входе в первый газоход, таи кан это невыгодно с точки зрения использования поверхностей нагрева, воспринимающих излучение топочного факела. К тому же, если стены топки не защищены экранами, начинает разрушаться обмуровка. Шамотный кирпич высшего сорта при температуре порядка 1 500° еще не доходит до оплавления, но падаю г его термическая прочность и сопротивление сжатию, что в первую очередь скажется на прочности обмуровки. Постановкой водяных экранов достигается правильное использование тепла при минимальных расходах на ремонт обмуровки.


В отопительных установках котлы с незначительными поверхностями нагрева часто или не имеют вовсе водяных экранов, или они бывают недостаточно развитыми. Поэтому в отопительных установках при эксплуатации камерных топок, сжигающих мазут, не дают очень высоких тепловых напряжений топочному объему, а иногда даже искусственно повышают избыток воздуха, чтобы тем снизить температурный режим в топке. Увеличение избытка воздуха поведет к увеличению потери тепла с отходящими газами и ухудшению к. п. д., но одновременно уменьшатся расходы на ремонт обмуровки, так что приходится практически устанавливать экономически наивыгоднейший режим установки.


Оборудование камерной топки для сжигания мазута довольно несложно и в основном состоит из топочной камеры и форсунок.

 

 

Топочная камера выкладывается, как обычно в 2'/г кирпича с огнеупорной футеровкой в 1 кирпич. Учитывая высокие температуры, развивающиеся в топке, стены обмуровки снабжают каналами, по которым проходит воздух, требующийся для горения и направляющийся в топку.

Воздух подогревается, охлаждая обмуровку, движение его по каналам происходит или за счет разрежения в топочной камере, или путем дополнительной установки для этих целей дутьевого вентилятора.

Распыливание мазута, как указывалось, производится посредством струи пара или воздуха, либо при помощи особых насадков, пульверизаторов, в которые мазут подается насосом под давлением  (механическое распыливание).


Паровые форсунки. Тонкость распыливания мазута зависит от того, насколько совершенно будет производиться разрыв струи жидкого топлива на капли при помощи струи пара.


Тонкость распыливания связана со скоростью паровой струи: чем выше эта скорость, тем тоньше распыливание. Поднять скорость паровой струи путем повышения давления не удается, таи как при выходе из отверстия уже при давлении 1,5 ати скорость пара будет критической, равной около 400 м/сек.


Если паровую струю, перед тем как она будет использована на цели распыливания, пропустить через сопло Лаваля, то скорость пара повысится и тем самым увеличится тонкость распыливания. Дополнительно возможно повлиять на уменьшение радиуса капли путем устройства в самой форсунке особой камеры распыливания, в которой при некотором подпоре повышается удельный вес среды распыливания.


Необходимо отметить, что одной из наиболее экономичных форсунок, дающих хорошее распыливание при минимальном расходе пара (№ф = 0,2—0,3 кг на 1 кг распыленного мазута), является насчитывающая десятки лет существования форсунка Данилина, в которой как раз имеются сопло Лаваля и камера распыливания. Изготовляемые в настоящее время форсунки ЦККБ в основном повторяют эту же конструкцию. Форсунки Данилина хорошо работают при давлении пара в подводящих трубопроводах не ниже 10 ати, причем нефтяной бак, из которого при паровом или воздушном распыливании струя мазута идет в форсунку  самотеком, может располагаться только немного выше самой форсунки, так как струя мазута подсасывается струей пара, выходящей из сопла. При давлении паре ниже 10 ати дает хорошее распиливание весьма распространенная форсунка Шухова ( 108). Вывод пара для распиливания здесь осуществляется при помощи кольцевого сечения, не создающего сколько-нибудь значительного сопротивления; необходимо только следить, чтобы паровая щель была не больше 1 мм, иначе повышается и притом бесполезно. Хорошие показатели были получены также при испытании форсунки по типу, дающей наиболее короткий факел, в которой мазут подводится снизу вверх, а пар перерезает выходящую струю мазута в перпендикулярном направлении. Эта форсунка в отличие от предыдущих круглых—плоская.


Паровые форсунки дают хорошее распыливание и сравнительно короткий факел, поэтому применяются в топках с небольшой глубиной. Преимуществом этих форсунок являются надежность в работе и простота эксплуатации. Отрицательной стороной парового распыливания являются снижение к. п. д. нетто на 3—4% и потеря конденсата. Добавочная вода проходит довольно сложную и дорогую водоподготовку, и ее следует экономить.


Механические мазутные форсунки. Тонкость распыливания мазута при механических форсунках связана с размерами отверстий, их расположением в головках форсунок (пульверизаторах) и вязкостью мазута. Чем меньше эти отверстия и чем выше скорости выходящих из головок струек мазута, попадающих в среду подводимого для горения воздуха, тем тоньше получается распыливание. Оба отмеченных условия требуют значительного повышения давления мазута, подводимого к форсункам.


Чтобы форсунки хорошо работали и не часто засорялись, мазут дважды тщательно фильтруют — вначале через грубые сетки, а затем через тонкие. Последние имеют весьма малые отверстия— 169 отверстий на 1 см2.

Для уменьшения вязкости мазута его подогревают до температур, указанных в табл. 14.


Подача мазута производится насосами, обеспечивающими напор 15—20 ат. Для постоянной работы лучше применять насосы центробежного типа, так как они дают более равномерную подачу, чем поршневые.

В целом при механическом распыливании оборудование получается более дорогим и сложным и требует внимательного обслуживания. При этом, однако, служебные расходы, считая на 1 кг сжигаемого топлива, будут ниже, чем при паровых форсунках.

При механическом распыливании служебные расходы составляют около 1 % •


Мазут идет по трубе, далее через мелкие отверстия шайбы а попадает в пластинку б с прорезами, заставляющими завихри-ваться струю мазута, и, вращаясь, выбрасываться из отверстия шайбы в, по пути самораспыливаясь.

Форсунки с воздушным распыливанием. В металлургических печах пользуются для  распыливания  нефтяных остатков воздухом. Пониженные по сравнению с паром скорости воздуха влияют на тонкость распыливания, оно получается довольно грубое, вследствие чего увеличивается путь горения капель, удлиняется факел — явление, в котельных установках нежелательное. В последнее время в связи с улучшением эффекта распыливания в таких форсунках они стали проникать и в отопительные котельные установки. Форсунки с воздушным распыливанием иногда применяются в водогрейных котельных, где нет шара для распыливания мазута.


При экранировании топок в крупных котельных значения ат могут быть еще снижены, ~, наоборот, повышены.


При сжигании мазута в жаротрубных котлах, учитывая хорошее заполнение объема трубы факелом и полное экранирование, тепловые напряжения могут приниматься приблизительно в 2 раза более высокими


Регулировка работы мазутных форсунок. Большинство форсунок, как правило, работает лучше при повышенных форсировках. Происходит это от того, что, при регулировании дросселированием при пониженных нагрузках расход пара  в  паровых  форсунках, воздуха и мазута — в воздушных и механических, ухудшаются условия распыливания, так как понижаются скорости капель и среды распыливания. Поэтому при уменьшении нагрузки котла лучше выключать часть форсунок, оставляя остальные работать с нормальной производительностью. Обыкновенно минимальный расход мазута, приходящийся на одну форсунку, бывает не меньше 35 кг/час. В мелких котельных при ограниченности количества форсунок подобное сокращение числа работающих форсунок или неосуществимо, или поведет к перекосу в работе топки.


Поэтому в конструкцию форсунок желательно внести приспособления, позволяющие изменять размеры соответствующих отверстий, пропускающих мазут, воздух или пар, без дополнительного дросселирования.

Принципиальная схема форсунки, изменяющей свою производительность без дросселирования, приводится на  ИЗ.

Мазут нагнетается в форсунки насосом, причем часть мазута сливается назад в бак. Указанным на рисунке вентилем устанавливается требуемый расход на распыливание без уменьшения давления перед форсункой.

Изменяя расход нефтяных остатков, одновременно следует увеличить или уменьшить количество воздуха, подаваемого для горения, а также   соответственно  изменить   и  тягу.  Мазутному факелу дается винтообразное движение. Это увеличивает угол распыливания, способствует созданию в центре конусообразной струи, так называемого пустого конуса, в итоге облегчается распад струи на тончайшую пыль.


Процесс горения мазута. Попадая в топочную камеру, мазут под влиянием высоких температур начинает частично испаряться, окисляться, молекулы отдельных составляющих вступают в горение или разлагаются на простейшие. Если подать весь воздух, требующийся для сгорания, к началу факела, то, естественно, на этом участке топочного объема установится большой местный избыток воздуха и лучше будет происходить перемешивание воздуха с мазутом, что, в свою очередь, будет способствовать улучшению процесса горения. Поэтому топки проектируют так, чтобы весь воздух для горения мазута подводился к началу факела.


Детали устройства топок и мазутоподготовки. При сжигании нефтяных остатков в топках жаротрубных котлов высказанное в предыдущем абзаце требование осуществляется естественно, там как воздух и нельзя подвести иначе, как к началу факела.


Мазут — топливо высокосортное, и максимальное развитие при его сжигании прямой отдачи весьма желательно. Однако при сравнительно малом поперечном сечении факела, располагающегося в жаровой трубе, он у своего корня может переохладиться, и поэтому жаровую трубу частично футеруют. Кроме того, создают пороги с целью перегибания факела и лучшего перемешивания топлива и воздуха. Подведение воздуха к началу факела необходимо и всегда полезно, но прохождение воздуха в больших массах и с повышенными скоростями непосредственно у выхода факела из форсунки иногда вызывает пульсацию и отрыв факела — запаздывание его загорания. Тогда форсунку защищают особым, чехлом. На том же рисунке дан вид с фронта и в продольном разрезе — на подобную топку. Форсунка вводится в особый регистр, которым регулируют подачу воздуха в нужном количестве.


Эта регулировка производится поворачивающимися лопастями, одновременно придающими входящему воздуху винтообразное движение. К паровой форсунке присоединяются две трубки, подводящие пар и мазут. Трубки соединяются между собой. Открывая кран а, можно  производить  продувку  паром   нефтяной части форсунки.

 Обе трубки, с одной стороны примыкающие к форсунке, другими своими концами присоединяются к трубам, могущим поворачиваться около вертикальной оси и укрепляемым в сальниках. Этим достигается возможность отведения форсунок в бок в случаях прекращения работы, когда при отсутствии охлаждающего влияния струй пара и мазута форсунка будет перегреваться под действием высоких температур излучающей обмуровки, в особенности у котлов с внешними топками.

В крупных установках при паровом или механическом распыливании воздух вдувается в топку особым вентилятором, ввод воздуха в топочную камеру производится в местах установки форсунок через регистры, аналогичные описанным выше.


Давление воздуха в коробе,   куда   в  таком случае помещаются регистры, следует держать 30—60 мм вод. ст. При наличии регистров улучшается завихривание струй и можно обеспечить полное горение при малых избытках воздуха.


В мелких установках подача воздуха в топку осуществляется только за счет разрежения в топке. Пропускать весь воздух через регистры в таких случаях бывает затруднительно, так как повышается их газовое сопротивление. В таких случаях значительное количество воздуха пропускают по каналам в обмуровке топочной камеры и затем выпускают его к началу факела

Если каналы не выполняются, то при сжигании мазута толщину футеровки огнеупорным кирпичом приходится делать в Р/г кирпича, иначе начинает разрушаться наружная часть обмуровки, выкладываемая из красного кирпича.


Как отмечалось ранее, перед поступлением в форсунки мазут подогревается. В зависимости от вязкости температура мазута должна быть не менее 60—90°; в подобных условиях мазут получается жидким, обеспечивающим хорошие условия его сжигания. При сжигании мазутов с повышенной вязкостью их предварительный подогрев приходится доводить до 90—110°. Этот подогрев производится в поверхностных подогревателях. Чтобы избежать застывания мазута в трубах, мазуто-проводы укладывают в непосредственной близости с паропроводами. На мазутопроводах должны быть предусмотрены патрубки для возможности производства продувок паром. В верхних пунктах мазутопроводов следует поставить воздушные краны, которые открывают при спуске мазута в дренажный бак.


При паровом распыливании мазут к форсункам можно подводить самотеком из расходного бака, который оборудуется паровым змеевиком.

Баки дренажный и расходный, безразлично, для каких марок мазутов они предназначаются, должны быть закрытыми, их необходимо снабжать трубами диаметром не менее 50 мм, сообщающимися с наружным воздухом.


Расходные баки должны располагаться в помещении, изолированном от котельной огнестойкими стенами. Для мелких котельных допускается установка расходного бака непосредственно в помещении котельной, причем емкость его не должна превышать 0,5 м3. Для определения уровня нефти в баке водомерные стекла не допускаются, надо устанавливать показатель уровня поплавкового типа. Бак должен быть снабжен переливной трубой с выводом в дренажный нижний бак.

 

К содержанию книги:  Топливо, топки, котельные установки

 

Смотрите также:

 

ОТОПЛЕНИЕ. Паровые и водогрейные котлы

 

 Генераторы тепла. Отопительные котлы

 

 ОТОПЛЕНИЕ. Паровые и водогрейные котлы

 

 ЭЛЕКТРОДНЫЕ ПАРОВЫЕ И ВОДОГРЕЙНЫЕ КОТЛЫ

 

 Котлы на твердом топливе, чугунные и стальные водогрейные котлы ...

 

 Автоматизированные жаротрубно-газотрубные котлы...

 

 Центральное отопление, котлы, радиаторный обогреватель батареи

 

 Котлы на жидком топливе. Модели бытовых котлов ...

 

 Газовые котлы   ВОДОГРЕЙНЫЕ КОТЛЫ   Газовые теплогенераторы. Чугунные котлы

 

ТОПОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА. Топки. Топочные устройства для сжигания топлива   Топки

 

Специализированная газовая отопительная печь

 

 Теплоэлектростанция   Отопление и горячее водоснабжение

 

Устройство санитарно-технического и отопительного оборудования в ...

 

КОТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ. Выбор котельного оборудования  Котельное оборудование. Отопительные котлы

 

 Водяное отопление. При водяном отоплении индивидуальных домов в ...

 

 ВОДЯНОЕ ОТОПЛЕНИЕ. Водяное отопление с принудительной циркуляцией ...

 

 Водяное отопление. Топка печей. Дрова. Торф. Уголь

 

 Центральное отопление   Печное отопление

 

Центральное водяное отопление. Местное отопление

 

 Отопление. потребление тепла, виды топлива, печное отопление

 

 Паровое отопление низкого давления   Местное отопление