ГОРЕЛКА ИНСИНЕРАТОРА Российский патент 2005 года по МПК F23C11/00 F23G7/05 

Использование: в судостроении, в частности касается горелочных устройств судовых инсинераторов, предназначенных для термической утилизации нефтесодержащих льяльных вод (нефтеотходов), прошедших предварительную сепарацию.

Сущность изобретения заключается в том, что горелка инсинератора содержит три форсунки, предназначенные для подачи дизельного топлива, нефтеотходов и воздуха, распыляющего два вида указанных топлив. Форсунка с нефтеотходами расположена ближе, чем форсунка дизельного топлива к воздушной форсунке и воздушная форсунка по отношению к топливным форсункам находится под прямым углом. Форсунка воздушная снабжена завихрителем, закручивающим струю воздуха на выходе, а в топливные форсунки топливо поступает через жиклеры, диаметр которых меньше, чем диаметр форсунок на выходе топлив. Жиклеры расположены в верхней части горелки.

Изобретение относится к судостроению, в частности к горелочным устройствам инсинераторов для утилизации нефтеотходов.

Известны горелки с пневматическими форсунками [1] и форсунки для распыливания топливной суспензии [2], являющейся прототипом к заявляемому техническому решению. В этих форсунках топливные каналы расположены в каналах распыляющего газа.

Учитывая особенности горелок утилизаторов, заключающиеся в низком качестве нефтеотходов и в необходимости иметь, как минимум, две форсунки: на розжиг с дизельным топливом и на утилизацию с нефтеотходами. Недостатками указанных форсунок являются:

- увеличенный расход воздуха на распыл топлив (воздух на распыл дизельного топлива и воздух на распыл нефтеотходов);

- сложность конструкции форсунки и системы, изменяющей давление воздуха на форсунку дизельного топлива и нефтеотходов. Это связано с тем, что вязкость дизельного топлива и нефтеотходов различная, поэтому и давление воздуха на распыл одной и другой среды должно быть различным;

- отсутствие завихрителя, закручивающего струю воздуха с распыленным топливом;

- отсутствие жиклеров, уменьшающих давление топлива на выходе из форсунок и тем самым, приводящем к необходимости увеличения давления воздуха на распыл и как следствие этого увеличение расхода воздуха.

Указанные недостатки устраняют посредством горелки инсинератора, состоящей из нескольких форсунок для подачи нефтеотходов и дизельного топлива, распыливаемого воздухом. Согласно изобретению, воздушная форсунка снабжена завихрителем и расположена перед форсунками нефтеотходов и дизельного топлива, причем форсунка нефтеотходов расположена ближе и обе топливные форсунки имеют возможность изменять расстояние по отношению к воздушной, ось которой к осям топливных форсунок находится под прямым углом, а перед топливными форсунками установлены жиклеры, диаметр отверстия которых меньше диаметра отверстия соответствующих форсунок.

Топливные форсунки в верхней части снабжены съемными подкладками. Новизна и положительный эффект в предлагаемой горелке инсинератора заключается в наличии жиклеров, количестве и расположении форсунок, возможности изменения расстояний между топливными форсунками и воздушной. Это позволяет расширить диапазон характеристик утилизируемых нефтеотходов и получить повышенные эксплуатационные характеристики горелки.

На фиг.1 изображен общий вид горелки инсинератора; разрезы по сечению А-А, по сечению Б-Б.

Горелка инсинератора, фиг.1, состоит из корпусов с форсунками нефтеотходов 1, дизельного топлива 2, воздушной 3, фурмы 4, насадки на фурму 5. В верхней части горелки расположен завихритель воздуха 6 и корпуса с штуцерами для подсоединения трубопровода 7 - штуцер нефтеотходов, 8 - штуцер воздуха, 9 - штуцер дизельного топлива. Детали поз.1-3 и 7-9 закреплены на основании 10, которое в свою очередь установлено на откидывающейся крышке 11. В основании 10 через изоляторы установлены электроды 12, связанные с высоковольтным трансформатором (высоковольтные провода и трансформатор на чертеже не показаны). Под штуцерами корпусов с форсунками дизельного топлива и нефтеотходов расположены подкладки 13 и 14, а в самих штуцерах установлены жиклеры 15 (сечение А-А). Перед воздушной форсункой установлен завихритель 16 (сечение Б-Б).

Работа горелки инсинератора осуществляется следующим образом. В начале ведутся наладочно-регулировочные работы, которые заключаются в подборе диаметра насадки поз. 5 на фурму. Диаметр насадки обеспечивает подачу необходимого количества воздуха для горения факела. Затем регулируется расстояние между форсункой дизельного топлива 2 и форсункой воздушной 3 путем подбора толщины подкладки 13, а также расстояния между форсункой 1 и форсункой воздушной 3 путем подбора толщины подкладки 14 (сечение А-А). Приведенная на фиг.1 горелка инсинератора обеспечивает термическую утилизацию в полости реактора нефтеотходов и (или) твердых горючих отходов. Учитывая эти режимы работы инсинератора, горелка также должна обладать возможностью регулирования количества подачи топлив. Так, например, в режиме сжигания только нефтеотходов топливные форсунки горелки должны характеризоваться следующими параметрами: форсунка подачи дизельного топлива должна обеспечивать подачу минимального количества этого топлива, которое идет только на розжиг нефтеотходов, а количество нефтеотходов в этом режиме должно быть максимальным. Это достигается за счет установки жиклеров 15 в штуцерах 9 дизельного топлива и 7 нефтеотходов и обеспечивается за счет минимального проходного диаметра в жиклере дизельного топлива и максимальным проходным диаметром в жиклере нефтеотходов. В режиме сжигания только твердых отходов (отсутствуют нефтеотходы) работает только форсунка дизельного топлива. Для обеспечения необходимой температуры внутри реактора для сжигания твердых отходов в штуцер 9 подачи дизельного топлива устанавливается жиклер 15, характеризующийся большим проходным диаметром по сравнению с предыдущим режимом работы. Больший проходной диаметр жиклера обеспечивает большую подачу дизельного топлива для создания высокотемпературного режима внутри реактора. В режиме утилизации одновременно с твердыми отходами нефтеотходов, дизельная форсунка служит только для розжига нефтеотходов, поэтому в штуцер 9 подачи дизельного топлива устанавливается жиклер 15 с минимальным проходным диаметром. В штуцер 7 подачи нефтеотходов устанавливается жиклер 15 с номинальным или максимальным проходными диаметрами, которые выбираются исходя из температуры в реакторе или количества нефтеотходов, которые необходимо утилизировать.

Рабочий процесс горелки инсинератора организуется в следующей последовательности. Центробежным вентилятором (на чертеже не показан) в полость, образованную кожухом и реактором инсинератора, нагнетается воздух, который, пройдя через завихритель 6, закручивается и поступает через фурму 4 и насадку 5 во внутреннюю полость реактора. Подается сжатый воздух в штуцер 8, фиг.1, который, пройдя по корпусу, попадает в завихритель 16 (сечение Б-Б) и, закручиваясь, выходит из воздушной форсунки 3. На электроды 12, фиг.1, подается высоковольтное напряжение, образующее искру между концами электродов. Через штуцер 9 подается дизельное топливо, которое проходит через жиклер 15, выходит из форсунки 2, распыливается воздухом, выходящим из форсунки 3, и воспламеняется от искры между электродами 12. Хороший распыл дизельного топлива обеспечивается правильной регулировкой расстояния между воздушной и дельными форсунками, расположением осей этих форсунок в районе 90 градусов, закруткой воздуха, выходящего из форсунки 3, и низкой скоростью истечения дизельного топлива из форсунки 2 за счет меньшего диаметра жиклера 15 по сравнению с выходным диаметром сопла форсунки 2. Понижение скорости дизельного топлива из форсунки требует на распыление более низкого давления воздуха, а значит и меньший расход сжатого воздуха, что улучшает характеристику горелки и всего инсинератора в целом. Наличие жиклера 15 (сечение А-А) характеризуется положительным эксплуатационным эффектом, который заключается в том, что отпадает необходимость в чистке форсунки, так как в горелке наиболее возможным местом засорения является проходное отверстие жиклера. Учитывая его местоположение отпадает необходимость открытия горелки, так как для продувки жиклера необходимо освободить штуцер 9 и извлечь жиклер. После воспламенения дизельного топлива отключается высоковольтное напряжение от электродов 12 и искра гаснет. Затем подаются нефтеотходы, которые через штуцер 7, жиклер 15 (сечение А-А) выходят из форсунки 1, распыляются воздухом, выходящим из форсунки 3 и воспламеняются от факела дизельного топлива. Хорошее распыление нефтеотходов достигается теми же конструктивными элементами, что и для дизельного топлива. После воспламенения нефтеотходов подача дизельного топлива прекращается.

Новизна и положительный эффект предложенной горелки инсинератора заключается в наличии форсунок для подачи дизельного топлива, нефтеотходов и сжатого воздуха, в расположении форсунок относительно друг друга, в наличии и расположении жиклеров в топливных форсунках и возможности изменения расстояний топливных форсунок относительно воздушной. При этом обеспечивается возможность настройки оптимальных режимов работы горелки при различных параметрах утилизируемых нефтеотходов, облегчается обслуживание горелки, снижается расход сжатого воздуха и улучшается распыл топлив, что влечет за собой эффективность сгорания и уменьшение вредных выбросов из реактора. Постоянный обдув холодным воздухом топливных форсунок исключает возможность закоксовывания их выходных отверстий.

Предлагаемое техническое решение реализовано в «Установке сжигания корабельных отходов» (УСКО), разработанной ФГУП «ЦНИИТС» по заказу Управления кораблестроения ВМФ.

Источники информации

1. Кулагин Л.В., Охотников С.С. Сжигание тяжелых жидких топлив. М.: «Недра», 1967, с.209-216.

2. А.с. №5307996 кл. F 23 D 21/00 «Форсунка для распыливания топливной суспензии».

Изобретение предназначено для сжигания отсепарированных нефтесодержащих отходов, образующихся при эксплуатации кораблей. Горелка инсинератора состоит из нескольких форсунок для подачи нефтеотходов и дизельного топлива, распыливаемого воздухом. Воздушная форсунка, снабженная завихрителем, расположена перед форсунками нефтеотходов и дизельного топлива, причем форсунка нефтеотходов расположена ближе, и обе топливные форсунки имеют возможность изменять расстояние по отношению к воздушной, ось которой к осям топливных форсунок находится под прямым углом, а перед топливными форсунками установлены жиклеры, диаметр отверстия которых меньше диаметра отверстия соответствующих форсунок. Изобретение позволяет увеличить эффективность сгорания топлив и уменьшить вредные выбросы из реактора. 3 ил.

Горелка инсинератора, состоящая из нескольких форсунок для подачи нефтеотходов и дизельного топлива, распыливаемого воздухом, отличающаяся тем, что воздушная форсунка, снабженная завихрителем, расположена перед форсунками нефтеотходов и дизельного топлива, причем форсунка нефтеотходов расположена ближе, и обе топливные форсунки имеют возможность изменять расстояние по отношению к воздушной, ось которой к осям топливных форсунок находится под прямым углом, а перед топливными форсунками установлены жиклеры, диаметр отверстия которых меньше диаметра отверстия соответствующих форсунок.