RU191664U1

RU191664U1 - NOZZLE

Info

Publication number: RU191664U1
Application number: RU2019110717U
Authority: RU
Inventors: Михаил Александрович Таймаров; Юрий Васильевич Лавирко; Елена Андреевна Салтанаева
Priority date: 2019-04-10
Filing date: 2019-04-10
Publication date: 2019-08-15

Abstract

Полезная модель относится к области энергетики и может быть использована для сжигания органических жидких топлив и нефтесодержащих отходов с помощью паромеханических форсунок в промышленных печах и топках котлов при использовании в качестве распылителя перегретого водяного пара.Задачей, на решение которой направлена предлагаемая модель, является подготовка тонкодисперсной водомазутной эмульсии из мазута с высоким содержанием воды непосредственно перед входом в форсунку, что позволит достигнуть тщательного перемешивания с воздухом и получить качественную топливную смесь, исключающую прерывистое горение, хлопки, отрыв факела, химический и механический недожог.Технический положительный результат достигается при помощи дополнительно вводимого в конструкцию форсунки клапанного блока, кавитационного блока, датчика излучения факела и компьютеризированного блока управления, соединенных между собой электрической связью. При использовании мазута без содержания воды происходит подача мазута напрямую через штуцер, клапанный блок, через отверстия для соприкосновения с распылителем, подаваемым из отверстий. Получаемый при этом взвешенный в потоке распылителя мазут на выходе из горелки смешивается с воздухом и затем в топке сгорает в виде светящегося факела, величина теплового излучения которого в виде электрического сигнала датчиком передается в блок управления.При поступлении мазута с высоким содержанием воды светимость факела понижается, и сигнал о низкой светимости подается на блок управления, который по компьютерной программе закрывает прямую подачу обводненного мазута и открывает клапан обходного байпасного канала подачи обводненного мазута через кавитационный блок, в котором готовится тонкодисперсная мазутно-водная эмульсия без расслоения на воду и мазут. Подготовленная мазутно-водная тонкодисперсная эмульсия затем поступает через форсунку на сжигание в топке. Так как светимость факела при сжигании обводненного мазута ниже, по сравнению со сжиганием мазута без содержания воды, то величина посылаемого датчиком сигнала позволяет удерживать режим клапанного блока с подачей мазута через блок.При поступлении на горение мазута без воды светимость факела возрастает, и датчик подает увеличенный электрический сигнал в блок управления, с помощью которого по компьютерной программе в клапанный блок поступает команда о закрытии байпасного канала и открытии прямой подачи мазута на распыление.The utility model relates to the field of energy and can be used for burning organic liquid fuels and oily waste using steam-mechanical nozzles in industrial furnaces and boiler furnaces when using superheated water vapor as a spray. The task to which the proposed model is aimed is to prepare a finely dispersed water-oil emulsions from fuel oil with a high water content immediately before entering the nozzle, which will allow for thorough mixing with air m and get a high-quality fuel mixture, which excludes intermittent combustion, pops, flame separation, chemical and mechanical underburning. A technical positive result is achieved with the help of an additional valve block, cavitation block, torch radiation sensor, and a computerized control unit connected to each other by an electric nozzle communication. When using fuel oil without water content, fuel oil is supplied directly through the nozzle, valve block, through the holes for contact with the atomizer supplied from the holes. The fuel oil weighed in the atomizer stream at the outlet of the burner is mixed with air and then burns out in the furnace in the form of a luminous torch, the thermal radiation of which is transmitted to the control unit as an electrical signal. When a fuel oil with a high water content arrives, the luminosity of the torch decreases, and a signal of low luminosity is supplied to the control unit, which, according to a computer program, closes the direct supply of flooded fuel oil and opens the valve of the bypass bypass feed channel th fuel oil through the cavitation unit, wherein preparing finely divided black oil-water emulsion without separation to water and oil. The prepared oil-water finely dispersed emulsion then enters through the nozzle for combustion in the furnace. Since the luminosity of the torch when burning waterlogged fuel oil is lower compared to burning fuel oil without water content, the signal sent by the sensor allows you to keep the valve block mode with the supply of fuel oil through the block. When the fuel oil burns without water, the luminosity of the torch increases, and the sensor delivers an increased an electrical signal to the control unit, by which, according to a computer program, the valve block receives a command to close the bypass channel and open the direct supply of fuel oil for spraying.

Description

Полезная модель относится к области энергетики и может быть использована для сжигания органических жидких топлив и нефтесодержащих отходов с помощью паромеханических форсунок в промышленных печах и топках котлов при использовании в качестве распылителя перегретого водяного пара.The utility model relates to the field of energy and can be used for burning organic liquid fuels and oily waste using steam-mechanical nozzles in industrial furnaces and boiler furnaces when using superheated steam as a spray.

Известна форсунка, содержащая крепежную обойму, сферический переходник, регулирующую втулку, сопло для подвода топлива, боковые отверстия выхода топлива, плунжер, осевую тарированную пружину, шайбу, отверстия для подвода распылителя, распыливающий насадок, стопорную гайку, торцевую тарированную пружину, центральную стволовую трубу для подачи топлива, наружную стволовую трубу для подачи распылителя, штуцер для подачи топлива, штуцер стволовой трубы для подачи распылителя (см. патент на полезную модель 106718 http://poleznayamodel.ru/model/10/106718.html).A known nozzle containing a mounting clip, a spherical adapter, a regulating sleeve, a nozzle for supplying fuel, side openings of the fuel outlet, a plunger, an axial calibrated spring, a washer, holes for supplying a sprayer, a spray nozzle, a lock nut, an end calibrated spring, a central stem pipe for fuel supply, an outer stem pipe for supplying a spray, a fitting for supplying fuel, a fitting for a stem pipe for supplying a spray (see Utility Model Patent Patent 106718 http://poleznayamodel.ru/model/10/106718.html).

Недостатки известной форсунки:The disadvantages of the known nozzle:

1. При повышении содержания воды в мазуте сжигание его в топке котла сопровождается прерывистым горением, хлопками, отрывом факела от форсунки с возможным погасанием факела, что в конечном итоге снижает надежность его эксплуатации.1. With an increase in the water content in fuel oil, burning it in the boiler furnace is accompanied by intermittent burning, popping, separation of the torch from the nozzle with the possible extinction of the torch, which ultimately reduces the reliability of its operation.

2. Сжигание мазута с повышенным влагосодержанием вызывает уменьшение температуры, светимости и теплового излучения факела в топке, что приводит к механическому и химическому недожогу мазута и снижению КПД котла.2. Burning fuel oil with high moisture content causes a decrease in temperature, luminosity and thermal radiation of the torch in the furnace, which leads to mechanical and chemical underburning of fuel oil and a decrease in boiler efficiency.

Указанные недостатки устранены в заявляемой форсунке, которая направлена на достижение технического результата - повышение эксплуатационной надежности и эффективности сжигания обводненного мазута в котлах.These shortcomings are eliminated in the inventive nozzle, which is aimed at achieving a technical result - increasing the operational reliability and efficiency of burning waterlogged fuel oil in boilers.

Поставленная задача решена путем подготовки тонкодисперсной водомазутной эмульсии из мазута с высоким содержанием воды непосредственно перед входом в форсунку, что позволяет достигнуть тщательного перемешивания с воздухом и получить качественную топливную смесь, исключающую прерывистое горение, хлопки, отрыв факела, химический и механический недожог. Технический положительный результат достигается при помощи дополнительно вводимого в конструкцию форсунки клапанного блока, кавитационного блока, датчика излучения факела и компьютеризированного блока управления, соединенных между собой электрической связью.The problem was solved by preparing a finely dispersed water-oil emulsion from fuel oil with a high water content immediately before entering the nozzle, which allows for thorough mixing with air and to obtain a high-quality fuel mixture that excludes intermittent combustion, pops, flame separation, chemical and mechanical underburning. A technical positive result is achieved using the valve block, a cavitation block, a torch radiation sensor, and a computerized control unit that are interconnected by electrical communication, which is additionally introduced into the nozzle design.

На чертеже представлена конструкция заявляемой форсунки. Позициями обозначены следующие элементы и узлы:The drawing shows the design of the inventive nozzle. Positions indicate the following elements and nodes:

1 - крепежная обойма, 2 - сферический переходник, 3 - регулирующая втулка, 4 - сопло для подвода топлива, 5 - боковые отверстия выхода топлива, 6 - плунжер, 7 - осевая тарированная пружина, 8 - шайба, 9 - отверстия для подвода распылителя, 10 - распыливающий насадок, 11 - стопорная гайка, 12 - торцевая тарированная пружина, 13 - центральная стволовая труба для подачи топлива, 14 - наружная стволовая труба для подачи распылителя, 15 - крепежный патрубок клапанного блока, 16 - штуцер стволовой трубы для подачи распылителя, 17 - датчик излучения факела, 18 - клапанный блок с сервоприводом, 19 - кавитационный блок с сервоприводом, 20 - компьютеризированный блок управления, 21 - штуцер для подачи топлива.1 - mounting clip, 2 - spherical adapter, 3 - regulating sleeve, 4 - nozzle for supplying fuel, 5 - side openings of fuel outlet, 6 - plunger, 7 - axial calibrated spring, 8 - washer, 9 - holes for supplying the sprayer, 10 - a spray nozzle, 11 - a lock nut, 12 - an end calibrated spring, 13 - a central stem pipe for supplying fuel, 14 - an external stem pipe for supplying a spray, 15 - a mounting pipe for the valve block, 16 - a fitting for a stem pipe for supplying a spray, 17 - torch radiation sensor, 18 - valve block servomotor 19 - cavitation servo unit, 20 - a computerized control unit, 21 - fitting for feeding fuel.

Пунктирными утолщенными линиями на фиг. показаны электрические связи между датчиком излучения факела, блоком управления, клапанным блоком и кавитационным блоком.The dashed thickened lines in FIG. electrical connections between the flame detector, the control unit, the valve block and the cavitation block are shown.

Назначение и взаимодействие элементов и узлов следующее.The purpose and interaction of elements and nodes is as follows.

Крепежная обойма 1 служит для регулирования общей длины форсунки, выступающей в амбразуру топки (на фиг. 1 амбразура топки и длина форсунки не показаны).The mounting clip 1 serves to control the total length of the nozzle protruding into the furnace embrasure (in Fig. 1 the furnace embrasure and the nozzle length are not shown).

Сферический переходник 2 (см. фиг. 1) служит для подвода жидкого топлива из центральной стволовой трубы 13 в сопло 4. Сферическая торцевая поверхность переходника 2 выполнена совпадающей по конфигурации с посадочным местом стволовых труб для подачи топлива большинства находящихся в эксплуатации на энергетических котлов ТЭС.The spherical adapter 2 (see Fig. 1) serves to supply liquid fuel from the central stem pipe 13 to the nozzle 4. The spherical end surface of the adapter 2 is made coincident in configuration with the stem of the pipe for supplying fuel to most TPPs in operation at power boilers.

Регулирующая втулка 3 служит для регулирования кольцевого щелевого зазора между торцем распыливающего насадка 10 и торцем регулирующей втулки 3.The adjusting sleeve 3 is used to regulate the annular gap between the end of the spray nozzle 10 and the end of the regulating sleeve 3.

Сопло 4 для подвода топлива служит для крепления на нем основных элементов распыливающих элементов и регулируемой подачи топлива на распыление с помощью боковых отверстий 5. Количество отверстий и их диаметр определяется в зависимости от расхода топлива через форсунку.The nozzle 4 for supplying fuel is used to fasten the main elements of the atomizing elements on it and to regulate the fuel supply to the atomization using side holes 5. The number of holes and their diameter is determined depending on the fuel consumption through the nozzle.

Плунжер 6 служит для регулирования величины площади проходного поперечного сечения отверстий 5. Плунжер 6 может перемещаться в осевом направлении, преодолевая сопротивление пружины 7 и увеличивая при этом проходное сечение отверстий 5. При номинальном режиме работы котла на жидком топливе плунжер открывает проходное отверстие 5 не полностью, а частично.The plunger 6 is used to control the size of the passage cross-sectional area of the holes 5. The plunger 6 can move in the axial direction, overcoming the resistance of the spring 7 and increasing the passage section of the holes 5. In the nominal mode of operation of the boiler with liquid fuel, the plunger does not fully open the passage 5, and partially.

Осевая тарированная пружина 7 служит для создания механического противодействия давлению жидкого топлива. При засорении коллоидными включениями проходного сечения отверстий 5 давление жидкого топлива на плунжер 6 возрастает и плунжер 6, преодолевая сопротивление пружины 7, увеличивает проходное сечение отверстия 5 и коллоидные включения уносятся потоком жидкого топлива из места засорения.The axial tared spring 7 serves to create a mechanical counter pressure of liquid fuel. When clogged by colloidal inclusions of the orifice cross-section of the holes 5, the pressure of the liquid fuel on the plunger 6 increases and the plunger 6, overcoming the resistance of the spring 7, increases the orifice of the orifice 5 and the colloidal inclusions are carried away by the flow of liquid fuel from the clogging site.

Шайба 8 служит для размещения в ней отверстий для подвода распылителя, а также для механического соединения регулирующей втулки 3 и крепежной обоймы 1.The washer 8 is used to place holes in it for supplying a spray gun, as well as for mechanical connection of the regulating sleeve 3 and the mounting bracket 1.

Распыливающий насадок 10 вместе с регулирующей втулкой 3 служит для создания щелевого кольцевого зазора, из которого распыливается диспергированное топливо.The spray nozzle 10 together with the regulating sleeve 3 serves to create a slotted annular gap from which dispersed fuel is sprayed.

При закоксовывани щелевого зазора давление пара и топлива возрастает и распыливающий насадок 10, преодолевая сопротивление пружины 12, перемещается в осевом направлении и увеличивает проходное сечение щелевого зазора, то есть работа форсунки при частичном закоксовывании щели между распыливающим насадком 10 и торцевой частью регулирующей втулки 3 не прекращается.When the gap gap is coked, the vapor and fuel pressure increases and the spray nozzle 10 overcomes the resistance of the spring 12, moves axially and increases the cross section of the slot gap, i.e., the nozzle during partial coking of the gap between the spray nozzle 10 and the end part of the regulating sleeve 3 does not stop .

Стопорная гайка 11 служит для регулирования силы давления торцевой тарированной пружины 12.The lock nut 11 is used to regulate the pressure force of the end calibrated spring 12.

Центральная стволовая труба 13 служит для подачи топлива сферическому переходнику 2.The Central stem pipe 13 serves to supply fuel to the spherical adapter 2.

Наружная стволовая труба 14 служит для механического крепления обоймы 1 и создания кольцевого объема, по которому подается распылитель, представляющий собой для форсунок котлов ТЭС водяной пар при повышенном давлении и температуре.The outer stem pipe 14 is used for mechanical fastening of the holder 1 and the creation of an annular volume through which a spray is supplied, which is steam for the nozzles of TPP boilers at elevated pressure and temperature.

Крепежный патрубок 15 клапанного блока служит для соединения проточной части клапанного блока 18 с проточной частью центральной стволовой трубы 13.The mounting pipe 15 of the valve block serves to connect the flow part of the valve block 18 with the flow part of the Central stem pipe 13.

Штуцер 16 служит для соединения форсунки с трубой централизованной подачи распылителя (на фиг. 1 труба централизованной подачи не показана).The fitting 16 is used to connect the nozzle to the centralized supply pipe of the atomizer (in Fig. 1, the centralized supply pipe is not shown).

Датчик 17 излучения пламени служит для регистрации падающего от факела теплового излучения и передачи его в виде электрического сигнала по линии электрической связи в компьютеризированный блок управления 20.The flame radiation sensor 17 is used to detect the thermal radiation incident from the plume and transmit it in the form of an electrical signal via an electric communication line to a computerized control unit 20.

Клапанный блок 18 служит для переключения потока подаваемого штуцером 21 жидкого топлива из прямого входа в стволовую трубу 13 в режим подачи обводненного топлива через кавитационный блок 19, который превращает жидкое топливо с высоким содержанием воды в жидкотопливную водную эмульсию с очень мельчайшим размером частиц воды и жидкого топлива.The valve block 18 is used to switch the flow of liquid fuel supplied by the nozzle 21 from the direct entrance to the stem pipe 13 to the mode of supply of waterlogged fuel through the cavitation block 19, which turns liquid fuel with a high water content into a liquid fuel water emulsion with a very small particle size of water and liquid fuel .

Поскольку на энергетических котлах ТЭС в качестве жидкого топливаSince in power boilers of thermal power plants as liquid fuel

используется мазут, то в данном случае кавитатором подготавливается мазутно-водная эмульсия. Вода в мазут подает при сливе из железнодорожных цистерн в емкости длительного хранения на ТЭС, а также при нагреве паром мазута при хранении.If fuel oil is used, then in this case, a fuel oil-water emulsion is prepared by the cavitator. Water is supplied to fuel oil when draining from railway tanks in long-term storage tanks at TPPs, as well as when heating fuel oil with steam during storage.

По сравнению с известной форсункой, подготовка и использование в заявляемой форсунке очень мелкодисперсной мазутно-водной эмульсии позволяет достигнуть высококачественного перемешивания с воздухом и сжигания обводненного мазута в стехиометрическом режиме без химического и физического недожога, без хлопков в топке, без прерывистого горения и без отрыва факела от форсунки или погасания факела. С помощью этого обеспечивается положительный технический результат заявляемой форсунки.Compared with the known nozzle, the preparation and use in the inventive nozzle of a very finely divided oil-water emulsion allows to achieve high-quality mixing with air and burning flooded fuel oil in stoichiometric mode without chemical and physical burning, without popping in the furnace, without intermittent burning and without breaking the torch from nozzle or extinction torch. Using this provides a positive technical result of the inventive nozzle.

Компьютеризированный блок управления 20 служит для восприятия электрического сигнала от датчика 17 о величине теплового потока факела, переработки этого сигнала по компьютерной программе и подачи управляющего электрического сигнала на сервоприводы в клапанный 18 и кавитационный 19 блоки.The computerized control unit 20 is used to receive an electrical signal from the sensor 17 about the magnitude of the heat flux of the torch, process this signal using a computer program and supply a control electrical signal to the servos in valve 18 and cavitation 19 units.

Компьютеризированный блок управления 20 позволяет достигнуть положительного технического результата в автоматическом режиме работы форсунки и повысить надежность эксплуатации при различных тепловых нагрузках энергетических котлов.The computerized control unit 20 allows to achieve a positive technical result in the automatic mode of operation of the nozzle and to increase the reliability of operation under various thermal loads of power boilers.

Заявляемая форсунка работает следующим образом.The inventive nozzle operates as follows.

При использовании мазута без содержания воды происходит подача мазута напрямую через штуцер 21, клапанный блок 18, через отверстия 5 для соприкосновения с распылителем, подаваемым из отверстий 9. Получаемый при этом взвешенный в потоке распылителя мазут на выходе из горелки смешивается с воздухом и затем в топке сгорает в виде светящегося факела, величина теплового излучения которого в виде электрического сигнала датчиком 17 передается в блок управления 20.When using fuel oil without water, fuel oil is supplied directly through the fitting 21, valve block 18, through openings 5 for contact with the atomizer supplied from the openings 9. The fuel oil weighed in the atomizer stream is mixed with air and then in the furnace burns out in the form of a luminous torch, the amount of thermal radiation of which in the form of an electrical signal is transmitted by the sensor 17 to the control unit 20.

При поступлении мазута с высоким содержанием воды светимость факела понижается, и сигнал о низкой светимости подается на блок управления 20, который по компьютерной программе закрывает прямую подачу обводненного мазута и открывает клапан обходного байпасного канала подачи обводненного мазута через кавитационный блок 19, в котором готовится тонкодисперсная мазутно-водная эмульсия без расслоения на воду и мазут. Подготовленная мазутно-водная тонкодисперсная эмульсия затем поступает через форсунку на сжигание в топке. Так как светимость факела при сжигании обводненного мазута ниже, по сравнению с сжиганием мазута без содержания воды, то величина посылаемого датчиком 17 сигнала позволяет удерживать режим клапанного блока 18 с подачей мазута через блок 19.Upon receipt of fuel oil with a high water content, the luminosity of the torch decreases, and a low luminosity signal is sent to the control unit 20, which according to the computer program closes the direct supply of flooded fuel oil and opens the valve of the bypass bypass channel for supply of flooded fuel oil through the cavitation block 19, in which finely divided fuel oil is prepared -aqueous emulsion without stratification into water and fuel oil. The prepared oil-water finely dispersed emulsion then enters through the nozzle for combustion in the furnace. Since the luminosity of the torch when burning waterlogged fuel oil is lower compared to burning fuel oil without water content, the signal sent by the sensor 17 allows you to keep the valve block 18 with the supply of fuel oil through block 19.

При поступлении на горение мазута без воды светимость факела возрастает и датчик 17 подает увеличенный электрический сигнал в блок управления 20, с помощью которого по компьютерной программе в клапанный блок 18 поступает команда о закрытии байпасного канала и открытии прямой подачи мазута на распыление.When fuel oil burns without water, the luminosity of the torch increases and the sensor 17 sends an increased electrical signal to the control unit 20, by which, according to a computer program, the valve block 18 receives a command to close the bypass channel and open the direct supply of fuel oil for spraying.

Claims

A nozzle containing a mounting clip, a spherical adapter, a regulating sleeve, a nozzle for supplying fuel, side openings of the fuel outlet, a plunger, an axial calibrated spring, a washer, holes for supplying a spray gun, a saw nozzle, a lock nut, an end calibrated spring, a central stem pipe for supply fuel, an outer stem pipe for supplying a spray, a nozzle for supplying fuel, a fitting for a stem pipe for supplying a spray, characterized in that there is additionally a flame detector, valve a servo-driven unit, a servo-driven cavitation unit, a computerized control unit, technologically connected by electrical connections with a torch radiation sensor, with a valve unit, with a cavitation unit, which is technologically connected through the fuel supply flow part to the valve block, and the valve block is connected through the flow part with a central stem pipe for supplying fuel, and the electrical signal of the radiation sensor, while reducing the luminosity and thermal radiation of the torch, allows through the control unit to computer program using a valve block to include a cavitation block for the preparation of the fuel-water emulsion with its supply through the flow part for spraying, mixing with air and for burning in the furnace.