§ 22. СЖИГАНИЕ ЖИДКОГО ТОПЛИВА

Мазут имеет свои преимущества перед твердым топливом. К основным из них относятся:

1. высокая теплотворная способность;
2. отсутствие золы, что исключает затрату времени на очистку топки и повышает эффективность работы печи;
3. удобство транспортировки и компактное хранение. Это дает возможность не загромождать цех топливом, что неизбежно при твердом топливе;
4. возможность введения упрощений в конструкцию печи; последнее исключает необходимость изготовления специальной топки и облегчает обслуживание печи.

Кроме того, при отоплении мазутом можно применять автоматическое регулирование теплового режима печи и улучшать гигиенические условия ее работы. Для сжигания жидкого топлива применяются форсунки.

Теорией и практикой установлено, что чем лучше перемешиваются частицы мазута с воздухом, тем лучше и быстрее происходит сжигание, причем для этого требуется меньше воздуха. Поэтому форсунки должны возможно лучше распылять мазут, чтобы он легче смешивался с воздухом и чтобы тем самым создавалась возможность лучшего и полного сгорания топлива. Для распыления мазута применяется сжатый воздух или пар. Существует очень много форсунок различных конструкций, но по принципу работы они разделяются на две группы: форсунки низкого давления и форсунки высокого давления.

Ознакомимся с тем, что такое давление и как оно измеряется.

Атмосферой называется давление одного килограмма на площадь в один квадратный сантиметр. Под давлением 1 мм водяного столба понимается давление 1 кг нагрузки, равномерно распределенной на площадь, равную 1 м². Одна атмосфера равна 10 000 мм водяного столба или 760 мм ртутного столба.

К форсункам высокого давления относятся форсунки, распыляющие мазут воздухом или паром под давлением от двух и выше атмосфер, а к форсункам низкого давления — форсунки, распыляющие мазут под давлением от 400 до 600 мм вод. ст. Для подачи воздуха к форсункам низкого давления применяются вентиляторы, а к форсункам высокого давления — компрессоры. В зависимости от того, чем производится распыление мазута, форсунки подразделяются на воздушные и паровые.

Чем лучше распыляется мазут форсункой, тем меньше может быть избыток воздуха для его сжигания. При хорошем распылении мазута этот избыток воздуха может изменяться в пределах до 15 %, а при плохом распылении он доходит до 20–25 %.

Чтобы форсунки не засорялись, мазут для них должен быть предварительно очищен от грязи и мусора. Для очистки мазута устанавливаются специальные фильтры. Мазут распыляется значительно лучше, если его подогревать до температуры 90–100° С. Подогревается мазут паровыми змеевиками, находящимися в баках, из которых мазут перекачивается к форсункам. Для того чтобы мазут не остыл во время следования от насосов к печам, рядом с мазутопроводом прокладывается паропровод, который и подогревает мазут, текущий по мазутопроводу.

Прежде чем рассматривать конструкции форсунок, остановимся на требованиях, предъявляемых к форсункам. Требования эти следующие: 1) форсунка должна хорошо распылять мазут; 2) распыленный мазут должен тщательно перемешиваться с воздухом, необходимым для горения; 3) конструкция форсунки должна быть простой и прочной; 4) части форсунки, подвергающиеся действию высоких температур, должны быть легко заменяемы.

Форсунка, изображенная на фиг. 29, рассчитана на низкое давление воздуха 400–500 мм вод. ст. Работает форсунка следующим образом. По внутренней трубке 1 подается мазут, а по наружной 2 — воздух. При выходе из сопла 3 струя воздуха подхватывает мазут и распыляет его. Приток воздуха регулируется задвижкой 4; приток мазута регулируется вентилем, установленным на мазутопроводе.

Описанная форсунка имеет большой недостаток: при уменьшении расхода мазута в ней может происходить падение скорости воздуха, и от этого ухудшается распыление. Действительно, с уменьшением расхода мазута уменьшается количество воздуха, поступающего в форсунку. Но отверстие форсунки, предназначенное для выхода воздуха, остается прежним: следовательно, воздух будет уходить из форсунки с меньшей скоростью, а это ухудшит распыление мазута. Но есть форсунки, которые не имеют этого недостатка. Одна из таких форсунок изображена на фиг. 30.

В этой форсунке скорость распыливания мазута можно поддерживать постоянной при разных режимах работы. Работает она следующим образом. Мазут по трубке 6 подается в мазутную трубку 1 с конусным наконечником. Воздух поступает по трубе 5 и через воздушную насадку 3 под большим углом направляется на выходящую струю мазута и распыливает его, выбрасывая в топочную камеру. Постоянная скорость распыливания достигается при перемещении мазутной трубки с конусным наконечником в корпусе 2 форсунки. При движении трубки к выходящему отверстию 4 (влево) его сечение уменьшается и, наоборот, увеличивается при обратном перемещении. Следовательно, в зависимости от количества воздуха, поступающего в форсунку, возможно изменять сечение отверстия воздушной насадки и тем самым сохранять постоянной скорость распыливания.

Форсунка, представленная на фиг. 30, хорошо зарекомендовала себя в работе, но имеет один недостаток. При регулировании форсунки мазутная трубка не изменяет свое положение относительно конца воздушной насадки, а это частично ухудшает распыливание и способствует подтеканию мазута.

Форсунки низкого давления широко применяются в кузнечных печах, особенно в небольших. Когда печи имеют такие форсунки, получается относительно короткое пламя. Форсунки низкого давления сравнительно легко обслуживаются, не требуют дорогостоящих компрессорных установок для подачи воздуха: воздух для них может подаваться обычными вентиляторами высокого давления (700–800 мм вод. ст.).

Из форсунок высокого давления, применяемых в кузнечных печах, наиболее распространена форсунка системы Шухова (фиг. 31). Форсунка состоит из двух трубок 1 и 2. По наружной трубке 1 идет воздух (или пар), по внутренней трубке 2 поступает мазут. В узком конце форсунки (сопле) воздух (или пар) движется с очень большой скоростью; при этом он с силой подхватывает мазут, поступающий из внутренней трубки, и разбивает его в туман, чем достигается лучшее горение. Работа форсунок системы Шухова регулируется: а) изменением подачи мазута при помощи вентиля на мазутопроводе; б) изменением количества и давления пара или воздуха; в) изменением положения мазутной трубки при помощи маховичка 3.

Форсунки высокого давления дают длинный факел (до 4 м) с острым пламенем. Эти форсунки применяются в больших и длинных высокопроизводительных кузнечных печах.