5.3.2. Особенности эксплуатации топочных
устройств на судне
Топочное устройство конструкции „Рудольф Эйц”. Широко применяется в
огнетрубных, комбинированных и водотрубных котлах судов многих типов.
В соответствии с режимом работы форсунки воздух поступает из воздушного
короба по четырем каналам воздухонаправляющего устройства в топку.
Подача воздуха регулируется передвижением конического и цилиндрического
золотников. В зависимости от их расположения изменяется длина факела. В
случае, изображенном на рис. 5.16, а, конический золотник открыт, а
цилиндрический закрыт; воздух поступает в топку по каналу 1 со слабым
завихрением, угол распыла минимальный, длина факела максимальная. При
неполностью закрытом коническом золотнике и частично открытом
цилиндрическом (рис. 5.16,6) воздух поступает по каналам 1, 2, 3 и 4,
завихрение при этом усиливается, длина факела уменьшается, угол распыла
увеличивается. При полностью закрытом коническом и открытом
цилиндрическом золотниках (рис. 5.16, в) завихрение становится
наибольшим, угол распыла максимальным, длина факела минимальной.
В данном топочном устройстве применяется нерегулируемая механическая
центробежная форсунка, изображенная на рис. 5.17. Давление распыла
топлива должно находиться в пределах 1 ... 2 МПа. При соответствующей
регулировке топочное устройство обеспечивает работу с а= 1,05 ...1,15.
Топочное устройство конструкции „Тодд”. Чертеж устройства представлен на
рис. 5.18. В воздухонаправляющем устройстве расположено восемь лопаток
10, с помощью которых воздушному потоку придаются определенные скорость
и направление. Для подачи топлива используются механические
нерегулируемые центробежные форсунки. Регулирование расхода топлива
производится изменением давления топлива перед форсункой и сменой
распиливающих шайб. Каждая форсунка снабжается комплектом сменных шайб,
изображенных на рис. 5.19. Топливо направляется по тангенциальным
каналам 1 в вихревую камеру 2, в которой приобретает вращательное
движение, и затем поступает в топку котла через сопло 3. Шайбы имеют
маркировку в виде цифр и буквы: 43 X 35 или 58W40. Буква X относится к
шайбам с плоской передней стенкой. Такие шайбы имеют незначительный
начальный угол конуса распыливания и применяются в основном в
огнетрубных котлах с относительно небольшим диаметром жаровых труб.
Буквой W маркируются шайбы со слегка вогнутой по сфере передней стенкой,
обеспечиваю щей достаточно большой начальный угол конуса распыливания.
Устанавливаются в водотрубных котлах. Геометрические характеристики этих
шайб приведены в табл. 5.4. На рис. 5.20 показана зависимость между
объемным расходом через форсунку и давлением топлива перед ней для шайб
с маркировкой буквой W.
Как видно из рис. 5.20,изменение расхода топлива в топочных устройствах
„Тодд” может колебаться в очень широких пределах. Для обеспечения
оптимального значения а необходимо, чтобы все форсунки котла имели
распыливающие шайбы с одинаковыми проходными сечениями. Однако у котлов
высокой паропроизводительности, где предусмотрена центральная форсунка и
вокруг нее несколько периферийных, целесообразно у центральной форсунки
устанавливать распыливающую шайбу большего размера. Повышенный расход
топлива через центральную форсунку при неизменном давлении воздуха в
котле приводит к некоторому снижению а, поскольку температура в факеле
центральной форсунки очень высока и тепло от него отводится менее
интенсивно, чем от факелов периферийных форсунок. Топочные устройства „Тодд”
обеспечивают работу с а - 1,05 ... 1,20.
Механические регулируемые центробежные форсунки. Механические
нерегулируемые центробежные форсунки просты по устройству и надежны в
работе. Однако производительность их можно изменять только давлением
топлива. Между производительностью и давлением существует квадратичная
зависимость, для обеспечения надлежащего качества распыла давление
топлива не должно быть ниже 1,0 МПа, поэтому глубина регулирования на
практике не превышает 2. В связи с этим на ряде судов (ППР типа „Грумант”,
„Рембрандт”, БМРТ типа „Лесков”, танкеры типа „Прага” и др.) нашли
применение механические регулируемые центробежные форсунки с отливом
мазута из сопла или из вихревой камеры (рис. 5.21).
У форсунки (рис. 5.21, а) мазут поступает по центральному каналу 2 и
тангенциальным каналам 5 в вихревую камеру 6 распылителя 4. Часть мазута
удаляется из полости сопла, образованной между распиливающей шайбой 1 и
распылителем 4, по каналу 3 сопла в сливную магистраль.
У форсунки (рис. 5.21, б) мазут поступает через
отверстия в сопле 7 в вихревую камеру распиливающей шайбы 1, крепящегося
гайкой к корпусу сопла. Часть мазута из вихревой камеры может быть
удалена по центральному каналу в сливную магистраль. Количество мазута
обратного отлива зависит от степени открытия клапана на сливной
магистрали: при полном закрытии клапана производительность форсунки
будет максимальной, и наоборот.
При снижении нагрузок у регулируемых форсунок увеличивается отлив
горячего мазута. Большой отлив горячего мазута не только увеличивает
расход энергии на работу форсуночных насосов, но и повышает пожарную
опасность и требует регулярного наблюдения за отливными трубопроводами и
емкостями хранения горячего мазута. При работе форсунок с пониженными
нагрузками качество распыла топлива снижается. Конструкция механических
регулируемых форсунок значительно сложнее по сравнению с нерегулируемыми
форсунками. Глубина регулирования форсунок составляет 5 ... 6. Однако в
связи с указанными недостатками более широкое применение получили
паромеханические форсунки с лучшими эксплуатационными характеристиками.
Топочное устройство СКБК. Используется в паровых котлах типов КВС, КВВА
и др. При работе топочного устройства СКБК с паромеханической
нерегулируемой форсункой центробежного типа основная масса воздуха из
воздушного короба регулирующей заслонкой направляется на
воздухонаправляющие лопатки, которые сообщают воздуху
поступательно-вращательное движение вдоль оси воздухонаправляющего
устройства. Часть воздуха из короба поступает в топочное пространство
через трубки тур-булизатора. Распыленное топливо интенсивно смешивается
в топке с закрученным в воздухонаправляющем устройстве потоком воздуха.
Расход топлива в паромеханической форсунке СКБК (рис. 5.22) регулируется
изменением давления топлива перед форсункой. Зависимость расхода от
давления топлива перед форсункой показана на рис. 5.23.
В диапазоне нагрузок 70 ... 100 % форсунка работает как обычная
механическая без расхода пара. При меньших нагрузках высокое качество
распыла (при низких давлениях топлива) достигается подачей в форсунку
пара давлением 0,1 ... 0,12 МПа. Расход пара при этом составляет 6 ... 8
кг/ч. Глубина регулирования находится в пределах 6 ... 8. К
преимуществам паромеханических форсунок следует отнести также меньшую
коксуемость выходных сопел, которые периодически в процессе работы и
перед выключением форсунки продуваются паром. При надлежащей регулировке
топочное устройство СКБК обеспечивает работу с а = 1,05 ... 1,20.
Топочные устройства с вращающейся форсункой. Центробежный эффект,
необходимый для распыливания топлива, достигается в них подачей топлива
на стакан, вращающийся с большим числом оборотом. В качестве привода
обычно используется паровая турбина или электродвигатель.
У форсунки фирмы ,,Рей” число оборотов паровой турбины, вращающейся
вместе с валом и распыливающим стаканом достигает 4000 об/мин. Топливо,
поступающее на внутреннюю поверхность вращающегося распиливающего
стакана, растекается тонкой пленкой, которая, вращаясь вместе со
стаканом, перемещается вследствие его конусности в направлении к
выходной кромке. Частицы топлива при выходе из стакана приобретают
скорость, направленную почти перпендикулярно оси форсунки, как показано
на рис. 5.24. Первичный воздух из направляющего сопла поступает с
большой скоростью через кольцевой зазор, обжимает и рас-пыливает пленку
топлива, одновременно придавая ей конусность. Вторичный воздух,
составляющий основную массу воздуха, необходимого для горения, подается
со сравнительно небольшой скоростью через периферийный кольцевой канал.
Лопатки, установленные в этом канале, придают потоку вторичного воздуха
вращательное движение в сторону, противоположную вращению стакана, что
способствует лучшему перемешиванию топлива с воздухом. Отработанный пар
турбины используется для подогрева топлива.
Топочное устройство фирмы „Сааке” с вращающейся электропривод-ной
форсункой имеет автономный вентилятор, который нагнетает вторичный
воздух в кольцевой воздушный короб. Из воздушного короба через
воздухонаправляющие лопатки воздух идет в топку котла. Часть воздуха из
короба через воздушный рукав идет в воздуходувку первичного воздуха. У
вращающихся форсунок производительностью до 1000 кг/ч глубина
регулирования составляет 7 ... 7,5, у форсунок большей
производительности - 18 ... 20. Коэффициент избытка воздуха при 100 %
нагрузке не превышает 1,25, с понижением нагрузки а повышается и при 10
% нагрузке составляет 1,5 ... 1,55.
Топочные устройства с вращающимися форсунками отличаются высокой
надежностью в работе, меньшими требованиями к чистоте и вязкости мазута
из-за отсутствия узких топливных каналов и сопел. Имеют широкий диапазон
глубины регулирования, перекрывающий все эксплуатационные режимы
нагрузок паровых котлов, при удовлетворительном качестве распыливания
мазута на всех режимах. Допускают возможность унификации топочных
устройств и имеют производительность в одном агрегате от 15 до 3000 кг/ч
и более.