Пневматические форсунки

В форсунках с распыливающей средой распыливание топлива осуществляется главным образом за счет энергии движущегося с большой скоростью распылителя – пара или воздуха.

При использовании паровых форсунок (рис. 3.32) пар под давлением 0,5-2,5 МПа проходит по внутренней трубе, заканчивающейся расширяющимся соплом, мазут поступает по кольцевому каналу, струя пара, вытекающая со скоростью ~1000 м/с, захватывает мазут, и через диффузор смесь пара и мазута поступает в топку. Насадок увеличивает угол раскрытия распыливаемого конуса мазута.

Рис. 3.29. Головка паровой форсунки:

1 – сопло для подачи пара; 2 – диффузор; 3 – насадок

Паровые форсунки характеризуются высоким качеством распыла, канал таких форсунок продувается паром и не подвергается засорению; пределы регулирования паровых форсунок составляют 20-200 % (см. таблицу).

Паровое распыливание приводит: к потере конденсата; к увеличению содержания водяного пара в продуктах сгорания, к повышению потерь с уходящими газами. Расход пара на распыл является большой величиной и достигает до 2 % пара, вырабатываемого парогенератором. Кроме того, работа паровых форсунок сопровождается повышенным шумом.

Паровые форсунки применяют преимущественно на промышленных парогенераторах, работающих на мазуте, на электростанциях паровые форсунки применяют как растопочные.

При включении паровой форсунки сначала подают пар, затем мазут. При отключении прекращают сначала подачу мазута, затем пара. Вязкость мазута при паровом распыливании должна составлять 6-7 °ВУ.

В промышленных печах находят применение воздушные форсунки низкого давления. В форсунках низкого давления применяют воздух под напором 2-7 кПа через форсунки подают 500-100 % воздуха, необходимого для горения. Поэтому такие форсунки имеют относительно большие размеры. Мазут к форсункам поступает под давлением 0,03-0,214 МПа.

Сравнительные характеристики мазутных форсунок

4. Горение твердых топлив

4.1. Основы кинетики горения углерода

Процесс горения твердого натурального топлива представляет собой комплекс сложных физико-химических явлений: теплообмен частиц со средой, выход и горение летучих, горение коксового остатка.

Принято считать, что процесс горения можно разбить на относительно независимые стадии: прогрев частицы до выхода или воспламенения летучих, горение летучих веществ около частицы, способствующее быстрому прогреву частицы, горение кокосового остатка, состоящего практически только из углерода и золы.

Горение летучих, как и прогрев частиц, – относительно быстрый процесс по сравнению с горением коксового остатка. Горение коксового остатка составляет до 90 % общего времени горения угольной частицы. Изменение массы коксовой частицы во времени можно определить следующим образом. Если за время dt сферическая частица выгорит настолько, что ее радиус уменьшится на dr, то масса исчезнувшего за это время углерода, кг,

dM=-rFdr. (4.1)

Поток газифицируемого углерода (скорость выгорания углерода), т.е. количество прореагировавшего углерода за единицу времени с единицы поверхности j_с, определится так, кг/(м²×с):

. (4.2)

Время, в течение которого радиус частицы уменьшится от начального размера r₀ до какого-то значения r определится как интеграл, с,

(4.3)

а полное время выгорания частицы как интеграл, с,

(4.4)

Горение углерода – гетерогенный процесс, определяемый как кинетикой горения углеродного массива частицы, так и диффузионным переносом кислорода и продуктов сгорания у поверхности горящей частицы.