RU2267701C1

RU2267701C1 - Whirl injector for spraying black oil with steam

Info

Publication number: RU2267701C1
Application number: RU2004131948/06A
Authority: RU
Inventors: Михаил Дмитриевич Акульшин (RU); Михаил Дмитриевич Акульшин; ков Олег Наилевич Абдраз (RU); Олег Наилевич Абдразяков; Константин Валерьевич Шишегов (RU); Константин Валерьевич Шишегов; Гимран Хамитович Габитов (RU); Гимран Хамитович Габитов; шев Эльшад Гумерович Тел (RU); Эльшад Гумерович Теляшев
Original assignee: Михаил Дмитриевич Акульшин; Олег Наилевич Абдразяков; Константин Валерьевич Шишегов
Priority date: 2004-11-01
Filing date: 2004-11-01
Publication date: 2006-01-10

Abstract

FIELD: the invention refers to arrangements for fluid combustion and may be used in pipe furnaces in chemical, petrochemical and petroleum industries and in heat engineering arrangements of different purposes in other branches of industry.

SUBSTANCE: the whirl injector for spraying black oil with steam has a body provided with channels for feeding fuel and a sprayer, a whirl chamber with an output contraction nozzle and a central opening in the bottom connected with the channel for feeding of the injector, unilateral tangential openings in the wall of the chamber. The technical result is achieved due to the fact that one of the tangential openings at a tangent to the bottom is connected with the channel of feeding fuel and other tangential openings connected with the channel of the feeding of spray are evenly distributed along the circumference and evenly spaced along the whirl chamber. At that the diameter of the whirl chamber in the point of feeding fuel is less than the diameter of whirl chamber in the point of feeding spray and at the point of passing of the part of the chamber with lesser diameter into the part with larger diameter a number of radial openings evenly distributed along the circumference and connected with the channel of feeding spray is made.

EFFECT: allows to improve quality and efficiency of spraying black oil with steam due to preliminary spraying fuel on drops, mixing them with the spray and breaking up of the drops with the interlaminar tensions of the shift in the whirling flow of emulsion.

1 dwg`

Description

Изобретение относится к горелочным устройствам сжигания жидких топлив для трубчатых печей в химической, нефтехимической и нефтяной промышленности. Может быть использовано в теплотехнических устройствах различного назначения других отраслей промышленности.The invention relates to burner devices for burning liquid fuels for tube furnaces in the chemical, petrochemical and petroleum industries. It can be used in thermotechnical devices for various purposes in other industries.

Известна форсунка, содержащая: топливную вихревую камеру с выходным цилиндрическим насадком, установленную в корпусе с образованием канала для подачи распылителя, подключенного тангенциальными каналами к кольцевому соплу, размещенному на периферии насадка, при этом отношение площадей проходного сечения кольцевого сопла и тангенциальных каналов составляет 0.9÷2.1 (А.с. SU №9378S5, F 23 D 11/10 от 01.08.1980 г.).A nozzle is known comprising: a fuel vortex chamber with an output cylindrical nozzle installed in the housing with the formation of a channel for supplying a spray gun connected by tangential channels to an annular nozzle located on the nozzle periphery, while the ratio of the passage area of the annular nozzle and tangential channels is 0.9 ÷ 2.1 (A.S. SU No. 9378S5, F 23 D 11/10 of 08/01/1980).

Недостатком данного изобретения является низкая эффективность распыла. Это объясняется тем, что в конструкции форсунки нет камеры смешения, в ограниченном пространстве которой происходило бы смешение двух потоков, потока распылителя и потока жидкого топлива путем динамического массообмена и как результат этого повышение эффективности распыла топлива на выходе из сопла. Взаимодействие этих двух потоков фактически осуществляется на выходе из форсунки. Результатом этого взаимодействия является распыление жидкого топлива, но эффективность этого распыления незначительна, поскольку эти два потока практически являются спутными и распыление происходит в результате пограничного массообмена двух спутных турбулентных потоков за счет их флюктуаций.The disadvantage of this invention is the low spray efficiency. This is explained by the fact that the nozzle design does not have a mixing chamber, in the limited space of which two flows would be mixed, the atomizer stream and the liquid fuel stream by dynamic mass transfer and, as a result, the efficiency of fuel atomization at the nozzle exit would increase. The interaction of these two flows is actually carried out at the outlet of the nozzle. The result of this interaction is the atomization of liquid fuel, but the efficiency of this atomization is insignificant, since these two flows are practically confused and the atomization occurs as a result of the boundary mass transfer of two satellite turbulent flows due to their fluctuations.

Известна форсунка, содержащая: корпус, снабженный каналами подачи жидкого топлива и распылителя, вихревую камеру с выходным соплом, центральным отверстием в днище и двумя тангенциальными отверстиями в боковой стенке камеры, разнесенными по ее длине, ближнее из которых к днищу сообщено с каналом подачи распылителя, а центральное отверстие камеры также сообщено с каналом подачи распылителя, при этом тангенциальное отверстие, расположенное между соплом и подключенным к каналу подачи распылителя тангенциальным отверстием, сообщено с каналом подачи топлива и выполнено на расстоянии от днища, составляющем 1÷3 его диаметра, при этом тангенциальные отверстия выполнены с одинаковым направлением закрутки (Патент RU №2044958 C1, F 23 D 11/10 от 12.10.1992).Known nozzle, comprising: a housing equipped with channels for supplying liquid fuel and a spray, a vortex chamber with an outlet nozzle, a central hole in the bottom and two tangential holes in the side wall of the chamber spaced along its length, the closest to the bottom of which is communicated with the spray channel, and the central opening of the chamber is also communicated with the spray feed channel, while the tangential hole located between the nozzle and the tangential hole connected to the spray feed channel is communicated with the channel ohm of fuel supply and is made at a distance from the bottom of 1 ÷ 3 of its diameter, while the tangential holes are made with the same direction of rotation (Patent RU No. 2044958 C1, F 23 D 11/10 of 12/10/1992).

Недостатком данного изобретения является низкая эффективность распыла. Это объясняется тем, что распылитель, подаваемый по тангенциальному отверстию в вихревую камеру, растекается и вначале течет непосредственно по цилиндрической ее стенке от днища к выходному соплу до встречи с потоком топлива, но топливо также подается в вихревую камеру по тангенциальному отверстию, и в силу того, что удельный вес топлива больше удельного веса распылителя, ныряет под слой распылителя, оттесняя его от стенки камеры к центру, и растекается по цилиндрической стенке камеры, то есть фактически происходит распределение и разделение потоков по радиусу: поток топлива по цилиндрической стенке и поток распылителя по нему ближе к центру. Массообмен потоков происходит по границе их разделения и малоэффективен, поскольку осуществляется, в основном, за счет флюктуаций потоков, и как результат - низко эффективный распыл.The disadvantage of this invention is the low spray efficiency. This is because the atomizer supplied through the tangential opening to the vortex chamber flows and initially flows directly along its cylindrical wall from the bottom to the outlet nozzle until it meets the fuel flow, but the fuel is also fed into the vortex chamber through the tangential opening, and therefore that the specific gravity of the fuel is greater than the specific gravity of the atomizer, dives under the atomizer layer, pushing it from the chamber wall to the center, and spreads along the cylindrical wall of the chamber, that is, distribution and separation actually occur flow along the radius: fuel flow along the cylindrical wall and atomizer flow along it closer to the center. Mass transfer of flows occurs along the boundary of their separation and is ineffective, since it is carried out mainly due to fluctuations of flows, and as a result, a low efficient spray.

Данное изобретение является наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам заявляемому изобретению.This invention is the closest in technical essence and the achieved results of the claimed invention.

Технической задачей данного изобретения является повышение качества и эффективности распыления мазута паром.The technical task of this invention is to improve the quality and efficiency of spraying fuel oil with steam.

Техническая задача по форсунке вихревого распыления мазута паром, содержащей: корпус, снабженный каналами подачи топлива и распылителя, вихревую камеру с выходным конфузорным соплом и центральным отверстием в днище, сообщенным с каналом подачи распылителя, однонаправленные тангенциальные отверстия в стенке камеры, решается согласно изобретению тем, что одно из тангенциальных отверстий, касательное к днищу, сообщено с каналом подачи топлива, а остальные тангенциальные отверстия, сообщенные с каналом подачи распыли теля, равномерно распределены по окружности и равномерно разнесены по длине вихревой камеры, при этом диаметр вихревой камеры в месте подачи топлива меньше диаметра вихревой камеры в месте подачи распылителя, и в месте перехода части камеры с меньшим диаметром в часть с большим диаметром выполнен ряд радиальных отверстий, равномерно распределенных по окружности и сообщенных с каналом подачи распылителя.The technical problem of the nozzle of the vortex atomization of fuel oil by steam, comprising: a housing provided with fuel and spray channels, a vortex chamber with an outlet confuser nozzle and a central hole in the bottom in communication with the spray channel, unidirectional tangential openings in the chamber wall, is solved according to the invention by that one of the tangential openings tangent to the bottom is in communication with the fuel supply channel, and the remaining tangential openings communicated with the spray supply channel are uniformly distributed They are distributed around the circumference and evenly spaced along the length of the vortex chamber, while the diameter of the vortex chamber at the fuel supply point is less than the diameter of the vortex chamber at the nozzle supply point, and a series of radial holes are made uniformly distributed at the place of transition of the chamber with the smaller diameter to the part with a larger diameter around the circumference and communicated with the gun feed channel.

Изобретение поясняется чертежом, где дан общий вид предлагаемой форсунки.The invention is illustrated in the drawing, which gives a General view of the proposed nozzle.

Форсунка вихревого распыления мазута паром содержит корпус 1 с вихревой камерой 2, снабженной выходным конфузорным соплом 3 и центральным отверстием 4, сообщенным с каналом 5 подачи распылителя и выполненным в днище 6 камеры 2 по ее оси. По касательной к днищу 6 камеры 2 выполнено тангенциальное отверстие 7, сообщенное с каналом 8 подачи топлива. Эта часть 9 вихревой камеры 2 выполнена с диаметром меньше, чем диаметр другой части 10 вихревой камеры 2, где имеются тангенциальные отверстия 11, равномерно распределенные по окружности и равномерно разнесенные по длине части 10 вихревой камеры 2, и радиальные отверстия 12, равномерно распределенные по окружности и расположенные в месте перехода части 9 камеры 2 с меньшим диметром, в другую часть 10 с большим диаметром. Тангенциальные отверстия 7 и 11 выполнены с одинаковым направлением закрутки. Для регулирования подачи распылителя центральное отверстие 4 снабжено регулировочной иглой 13, также регулировочной иглой 14 снабжен канал подачи распылителя в отверстия 11 и 12. Сопло 3 заканчивается цилиндрическим горлом 15, переходящим в расширяющийся канал 16.The steam fuel oil vortex atomization nozzle comprises a housing 1 with a vortex chamber 2 provided with an outlet confuser nozzle 3 and a central hole 4 in communication with the spray supply channel 5 and made in the bottom 6 of the chamber 2 along its axis. On a tangent to the bottom 6 of the chamber 2, a tangential hole 7 is made, communicated with the channel 8 of the fuel supply. This part 9 of the vortex chamber 2 is made with a diameter smaller than the diameter of the other part 10 of the vortex chamber 2, where there are tangential holes 11 uniformly distributed around the circumference and evenly spaced along the length of the part 10 of the vortex chamber 2, and radial holes 12 uniformly distributed around the circumference and located at the junction of part 9 of the chamber 2 with a smaller diameter, into another part 10 with a large diameter. The tangential holes 7 and 11 are made with the same direction of rotation. To regulate the supply of the sprayer, the central hole 4 is equipped with an adjustment needle 13, also the adjustment needle 14 is equipped with a channel for supplying the sprayer to the holes 11 and 12. The nozzle 3 ends with a cylindrical neck 15 passing into the expanding channel 16.

Форсунка работает следующим образом: топливо подается по каналу 8 и далее по тангенциальному отверстию 7 в вихревую камеру 2, где оно приобретает вращательное движение и растекается слоем по цилиндрической стенке части 9 вихревой камеры 2 и при переходе с меньшего диаметра на больший разбивается на отдельные капли струями распылителя из радиальных отверстий 12. Распылитель, подаваемый в часть 10 камеры 2 с большим диаметром через тангенциальные отверстия 11, растекается по стенке части 10 камеры 2 равномерным вращающимся слоем. Капли топлива подхватываются слоем распылителя и при перемещении их от центра к периферии через слой распылителя перемешиваются с ним. При этом образуется паромазутная эмульсия, которая в выходном сопле вращается с угловой скоростью, увеличивающейся по радиусу от слоя к слою к центру, и за счет сдвиговых напряжений между слоями эмульсии разрушает капли мазута. Эмульсия из горла 15 сопла 3 вращающимся потоком перемещается в канал 16, откуда вращающимся конусом распыла выбрасывается в воздух. При перемещении по горлу 15 и каналу 16 дальнейшее разрушение капель мазута межслойными напряжениями сдвига в эмульсии продолжается, что способствует эффективному распылу мазута. Скорость эмульсии к выходу канала 16 падает за счет сил трения о стенки канала 16 и внутреннего трения между слоями. Струя распылителя из центрального отверстия 4 придает дополнительное ускорение эмульсии в осевом направлении. Таким образом, использование данного изобретения позволяет улучшить качество и эффективность распыления мазута паром по сравнению с прототипом за счет предварительного распыления топлива на капли, смешения их с распылителем и дробления капель межслойными напряжениями сдвига во вращающемся потоке эмульсии.The nozzle works as follows: the fuel is fed through channel 8 and then through the tangential opening 7 to the vortex chamber 2, where it acquires a rotational movement and spreads as a layer along the cylindrical wall of part 9 of the vortex chamber 2 and is divided into separate drops by jets when switching from a smaller diameter to a larger diameter a sprayer from radial openings 12. A sprayer supplied to a large diameter part 10 of the chamber 2 through tangential openings 11 spreads out along the wall of the chamber 10 part 10 in a uniform rotating layer. Drops of fuel are picked up by the atomizer layer and, when moving them from the center to the periphery, are mixed with it through the atomizer layer. In this case, a vapor-oil emulsion is formed, which rotates in the outlet nozzle with an angular velocity that increases in radius from layer to layer to the center and, due to shear stresses between the emulsion layers, destroys droplets of fuel oil. The emulsion from the throat 15 of the nozzle 3 is rotated in a channel 16, from where it is discharged into the air by a rotating spray cone. When moving along the throat 15 and channel 16, further destruction of the drops of fuel oil by interlayer shear stresses in the emulsion continues, which contributes to the efficient atomization of fuel oil. The speed of the emulsion to the exit of the channel 16 decreases due to friction against the walls of the channel 16 and internal friction between the layers. The spray jet from the Central hole 4 gives additional acceleration of the emulsion in the axial direction. Thus, the use of this invention allows to improve the quality and efficiency of spraying fuel oil with steam compared to the prototype by pre-spraying fuel into droplets, mixing them with a spray and crushing the droplets with interlayer shear stresses in a rotating emulsion flow.

Claims

A nozzle of vortex atomization of fuel oil by steam, comprising a housing provided with fuel and spray channels, a swirl chamber with an outlet confuser nozzle and a central hole in the bottom in communication with the spray channel, unidirectional tangential holes in the chamber wall, characterized in that one of the tangential holes the tangent to the bottom is communicated with the fuel supply channel, and the remaining tangential openings communicated with the spray channel are uniformly distributed around the circumference and evenly times along the length of the vortex chamber, the diameter of the vortex chamber at the fuel supply point is less than the diameter of the vortex chamber at the nozzle supply point and at the transition point of the chamber with a smaller diameter to the part with a larger diameter, a series of radial holes are made uniformly distributed around the circumference and communicated with the channel spray gun feed.