ФОРСУНКА ДЛЯ СЖИГАНИЯ ТЯЖЕЛОГО ТОПЛИВА Российский патент 1999 года по МПК F23D11/12 

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.

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.

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.