RU2468293C1

RU2468293C1 - Atomiser

Info

Publication number: RU2468293C1
Application number: RU2011133476/06A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Евгеньевич Евдомашко; Сергей Иванович Гачков; Владимир Кириллович Тучков; Андрей Дмитриевич Пинтюшенко; Лев Ефимович Герцман
Original assignee: Лев Ефимович Герцман
Priority date: 2011-08-10
Filing date: 2011-08-10
Publication date: 2012-11-27

Abstract

FIELD: power industry.

SUBSTANCE: atomiser includes cylindrical housing with central channel arranged in it and coupling nut screwed on the housing, inside which the following components are arranged: thrust washer; baffle plate made in the form of mushroom with flat top, the cap of which faces the flow of fuel emulsion, the foot of which is fixed on distributing washer into which fuel emulsion distributor is screwed, which has the shape of mushroom with flat top facing the emulsion flow, forming together with internal surface of coupling nut an annular channel ending with circular slot-type channel for outlet of fuel emulsion; besides, coupling nut and emulsion distributor are made from heat-resistant steel; central channel adjoins axial hole of thrust washer having peripheral holes serving as peripheral channels; fuel swirler designed for formation of fuel emulsion and provided with fuel outlet holes adjoins the thrust washer; axial hole of thrust washer is interconnected with swirler; at that, central channel is designed for supply of superheated water, and peripheral channels are designed for fuel (fuel oil) supply.

EFFECT: increasing flame burning efficiency by means of sufficient fuel homogenisation due to its being mixed with atomisation agent - superheated water vapours.

2 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в водогрейных котельных, работающих на мазуте при отсутствии пара.The invention relates to energy and can be used in hot water boilers operating on fuel oil in the absence of steam.

Известна форсунка (а.с. СССР №1268876, F23D 11/04, опубликовано 07.11.86 г., бюллетень №41), содержащая корпус с центральным топливным каналом, снабженным распределительной шайбой с аксиальными отверстиями и периферийными каналами, камеру закручивания с тангенциальными входными каналами в боковой стенке, подключенными к аксиальным отверстиям распределительной шайбы и центральным выходным соплом, при этом тангенциальные входные каналы камеры закручивания подключены к периферийным каналам корпуса, сообщенным с источником распыляющего агента - пара, а камера закручивания выполнена диаметром D=(1,4-1,0) d и длиной L=(0,5-0,7) d, где d - диаметр выходного канала камеры закручивания.Known nozzle (AS USSR No. 1268876, F23D 11/04, published November 7, 86, Bulletin No. 41), comprising a housing with a central fuel channel equipped with a distribution washer with axial holes and peripheral channels, a swirl chamber with tangential inlet channels in the side wall connected to the axial openings of the distribution washer and the central output nozzle, while the tangential input channels of the swirl chamber are connected to the peripheral channels of the housing in communication with the source of the spraying agent - steam, and the swirl chamber is made with a diameter D = (1.4-1.0) d and a length L = (0.5-0.7) d, where d is the diameter of the output channel of the swirl chamber.

Такая конструкция форсунки не может функционировать при отсутствии пара (в водогрейных котельных).This nozzle design cannot function in the absence of steam (in hot water boilers).

Известна форсунка (патент РФ №2338120, приоритет от 07.05.2007 г.) - ближайший аналог, содержащая корпус с центральным топливным каналом и периферийным каналом распыляющего агента (пара), распределительной шайбой с отверстиями, накидную гайку, внутри которой размещены: упорная шайба, к торцу которой примыкает смеситель топлива с распыляющим агентом (паром), образующий с внутренней поверхностью накидной гайки продолжение периферийного кольцевого канала с отверстиями для его выхода, оснащенный внутренней вставкой с отбойником, наружная поверхность вставки и внутренняя поверхность смесителя образуют внутренний кольцевой канал, причем вставка имеет отверстия для выхода топлива, а входное (осевое) отверстие вставки образует продолжение центрального топливного канала; далее по ходу движения топливной эмульсии расположен отбойник распылителя, закрепленного на распределительной шайбе, в которую ввинчен распределитель топливной эмульсии, образующий с внутренней поверхностью накидной гайки кольцевой канал, заканчивающийся круговым щелевым каналом для выхода топливной эмульсии из форсунки, при этом отбойники и распределитель эмульсии имеют форму гриба с плоским верхом, накидная гайка и распределитель эмульсии выполнены из жаропрочной стали.Known nozzle (RF patent No. 2338120, priority of 05/07/2007) is the closest analogue containing a housing with a central fuel channel and a peripheral channel of a spraying agent (steam), a distribution washer with holes, a union nut, inside of which are located: a thrust washer, to the end of which is adjacent a fuel mixer with a spray agent (steam), forming with the inner surface of the union nut a continuation of the peripheral annular channel with openings for its exit, equipped with an internal insert with a chipper, the outer surface l inserts and the inner surface of the mixer form an inner annular channel, the insert having openings for the exit of fuel, and the inlet (axial) opening of the insert forms a continuation of the central fuel channel; further along the direction of movement of the fuel emulsion, there is a nozzle chipper fixed to a distribution washer, into which a fuel emulsion distributor is screwed, forming an annular channel with the inner surface of the union nut, ending with a circular slot channel for the fuel emulsion to exit the nozzle, while the chippers and emulsion distributor are shaped mushrooms with a flat top, a union nut and an emulsion distributor are made of heat-resistant steel.

Такая форсунка обеспечивает эффективную работу (эффективное горение топлива) только при наличии пара и не может столь же эффективно работать при его отсутствии - при работе в водогрейных котельных.Such a nozzle ensures efficient operation (efficient combustion of fuel) only in the presence of steam and cannot work just as effectively in the absence of steam - when working in hot water boiler rooms.

Целью заявляемого изобретения является создание форсунки для работы в водогрейных котельных (при отсутствии пара), обеспечивающей эффективное сгорание топлива.The aim of the invention is the creation of nozzles for operation in hot water boilers (in the absence of steam), which ensures efficient combustion of fuel.

Поставленная цель достигается за счет того, что в предлагаемой конструкции, содержащей цилиндрический корпус с размещенным в нем центральным каналом, навинченной на корпус накидной гайкой, внутри которой размещены: упорная шайба; отбойник, выполненный в форме гриба с плоским верхом, обращенного «шляпкой» навстречу потоку топливной эмульсии, закрепленного «ножкой» на распределительной шайбе, в которую ввинчен распределитель топливной эмульсии, также имеющий форму гриба с плоским верхом, обращенным навстречу потоку топливной эмульсии, образующий с внутренней поверхностью накидной гайки кольцевой канал, заканчивающийся круговым щелевым каналом для выхода топливной эмульсии, причем накидная гайка и распределитель топливной эмульсии выполнены из жаропрочной стали, при этом центральный канал примыкает к осевому отверстию упорной шайбы, имеющей периферийные отверстия, служащие периферийными каналами, к упорной шайбе примыкает предназначенный для образования топливной эмульсии завихритель топлива с отверстием для выхода последнего, осевое отверстие упорной шайбы сообщено с завихрителем, при этом центральный канал предназначен для подачи перегретой воды, а периферийные каналы - для подачи топлива (мазута).This goal is achieved due to the fact that in the proposed design, containing a cylindrical body with a central channel placed in it, screwed onto the body with a union nut, inside of which are placed: a thrust washer; a fenders made in the form of a mushroom with a flat top facing “hat” towards the flow of the fuel emulsion, fixed with a “foot” on the distribution washer, into which a fuel emulsion distributor is screwed, also having the shape of a mushroom with a flat top facing the flow of the fuel emulsion, forming with the inner surface of the union nut an annular channel ending in a circular slotted channel for the exit of the fuel emulsion, and the union nut and the distributor of the fuel emulsion are made of heat resistant steel whether, in this case, the central channel is adjacent to the axial hole of the thrust washer having peripheral holes serving as peripheral channels, the fuel swirl with the opening for the exit of the latter is adjacent to the thrust washer, the axial hole of the thrust washer is communicated with the swirl, while the central channel it is intended for supply of superheated water, and peripheral channels - for supply of fuel (fuel oil).

Анализ аналогов показал, что заявляемая конструкция форсунки является новой. Новизна конструкции заключается в том, что размещенный в корпусе центральный канал предназначен для подачи перегретой воды, а периферийные каналы, образованные периферийными отверстиями упорной шайбы, служат для подачи топлива, а осевое отверстие упорной шайбы примыкает к центральному каналу, а к упорной шайбе примыкает служащий для образования топливной эмульсии завихритель топлива с отверстиями для выхода последнего. В качестве распыляющего агента используется перегретая вода, которая, смешиваясь в завихрителе топлива с мазутом, образует топливную эмульсию (ТЭ), которая в дальнейшем (по пути продвижения) ударяется о нагретую плоскую поверхность «шляпки» отбойника, гомогенизируется, при этом ее дисперсность улучшается в 1,5-2 раза (П.П.Запевалов «Диспергирование жидкостей в эмульгирующих аппаратах сельскохозяйственного производства», МСК, издание Омского СХИ, 1982). При ударе топливной эмульсии о нагретую поверхность распределителя также осуществляется процесс гомогенизации. Далее топливная эмульсия поступает через отверстия в распределительной шайбе в кольцевой канал, а далее через щелевой круговой канал поступает в топку в форме тонкой гомогенизированной пленки, что обеспечивает эффективное сгорание топлива.Analysis of analogues showed that the inventive nozzle design is new. The novelty of the design lies in the fact that the central channel located in the housing is designed to supply superheated water, and the peripheral channels formed by the peripheral holes of the thrust washer serve to supply fuel, and the axial hole of the thrust washer is adjacent to the central channel, and the employee is adjacent to the thrust washer for formation of a fuel emulsion fuel swirl with openings for the outlet of the latter. As a spraying agent, superheated water is used, which, when mixed in a swirl of fuel with fuel oil, forms a fuel emulsion (TE), which subsequently (along the path of advancement) strikes the heated flat surface of the “cap” of the chipper, is homogenized, while its dispersion improves 1.5-2 times (P.P. Zapevalov "Dispersion of liquids in emulsifying apparatus of agricultural production", MSC, Omsk Agricultural Institute, 1982). When the fuel emulsion hits the heated surface of the distributor, a homogenization process is also carried out. Further, the fuel emulsion enters through the holes in the distribution washer into the annular channel, and then through the slotted circular channel enters the furnace in the form of a thin homogenized film, which ensures efficient combustion of fuel.

Из изложенного следует, что при реализации заявляемого технического решения достигается положительный результат, заключающийся в возможности использования предлагаемой форсунки в котельных при отсутствии пара, используя перегретую воду для смешения с топливом, при этом образование ТЭ гомогенизируется при ударе потока о плоские поверхности отбойника и распылителя, обеспечивая эффективное горение факела в топке котла.It follows from the foregoing that when implementing the claimed technical solution, a positive result is achieved, consisting in the possibility of using the proposed nozzle in boiler rooms in the absence of steam, using superheated water for mixing with fuel, while the formation of TE is homogenized when the stream is hit on the flat surfaces of the chipper and atomizer, providing effective burning of a torch in a furnace of a copper.

Таким образом, заявляемое техническое решение характеризуется новой совокупностью существенных признаков, дающих положительный эффект, и обладает признаками соответствия критерию «изобретательский уровень».Thus, the claimed technical solution is characterized by a new set of essential features that give a positive effect, and has signs of compliance with the criterion of "inventive step".

На фиг.1 приведена предлагаемая форсунка, на фиг.2 - разрез по А-А. Форсунка содержит трубчатый корпус 1, на который навинчена накидная гайка 2. В корпусе 1 размещен центральный канал 3. Периферийные каналы 4 образованы периферийными отверстиями в упорной шайбе 5. К осевому отверстию 6 шайбы 5 примыкает центральный канал 3. К шайбе 5 примыкает завихритель 7 топлива для первичного смешения паров воды с топливом с отверстиями 8 для выхода последнего и конфузорным выходом 9. Далее по ходу ТЭ размещены: камера смешения 10 (для вторичного смешения паров воды и топлива) с диффузорным выходом 11, к которому примыкает камера 12, также снабженная диффузорным выходом 13, в котором размещен отбойник 14, закрепленный на распределительной шайбе 15 с отверстиями 16 для выхода ТЭ; в шайбу 15 ввинчен распределитель ТЭ 17, образующий с внутренней поверхностью накидной гайки 2 кольцевой канал 18, заканчивающийся круговым щелевым каналом 19 для образования факела ТЭ при выходе последней в топку котла. Элементы 9-12 в предмет изобретения не входят и в формуле изобретения не отражены. Накидная гайка 2 и распределитель 17 выполнены из жаропрочной стали.Figure 1 shows the proposed nozzle, figure 2 is a section along aa. The nozzle comprises a tubular housing 1 onto which a union nut is screwed 2. A central channel 3 is placed in the housing 1. The peripheral channels 4 are formed by peripheral holes in the thrust washer 5. The central channel 3 is adjacent to the axial hole 6 of the washer 5. The fuel swirl 7 is adjacent to the washer 5 for primary mixing of water vapor with fuel with openings 8 for the outlet of the latter and confuser output 9. Further along the FC are: a mixing chamber 10 (for secondary mixing of water vapor and fuel) with a diffuser outlet 11 adjacent to the chambers 12, also provided with a diffuser outlet 13, wherein the bump stop 14 is placed, mounted on the distribution washer 15 with holes 16 for the output TE; a TE 17 distributor is screwed into the washer 15, forming an annular channel 18 with the inner surface of the union nut 2, ending with a circular slotted channel 19 to form a TE torch when the latter enters the boiler furnace. Elements 9-12 are not included in the subject matter of the invention and are not reflected in the claims. The union nut 2 and the distributor 17 are made of heat-resistant steel.

Форсунка работает следующим образом. Часть форсунки, в которой размещены отбойник 14, распределительная шайба 15 и распределитель ТЭ 17 расположены в амбразуре топки котла. По центральному каналу 3 к форсунке подается перегретая вода, а по периферийным каналам 4 - топливо (мазут). При этом масса перегретой воды может составлять до 30% массы топлива. Это обеспечивает высокую эффективность сжигания мазута (см., например, книгу И.А.Тув «Сжигание обводненных мазутов», Судостроение, Ленинград, 1968, стр. 3). Пары воды выполняют роль распыляющего агента. Через осевое отверстие 6 в упорной шайбе 5 перегретая вода поступает в завихритель топлива 7. Топливо поступает в завихритель 7 по периферийным каналам 4 через отверстия 8. В завихрителе 7 осуществляется первичное смешение топлива и паров воды. В результате образуется смесь паров воды и топлива, которая через конфузорный выход 9 попадает в камеру смешения 10, в которой топливо и пары воды вторично смешиваются, а далее через диффузорный выход 11 смесь поступает в камеру 12, скорость перетекания эмульсии уменьшается, давление увеличивается, происходит схлопывание пузырьков пара, образовавшиеся капли воды смешиваются дополнительно с топливом, образовавшаяся топливная эмульсия через диффузор 13 движется к отбойнику 14. Эмульсия ударяется о нагретую плоскую поверхность «шляпки» грибообразного отбойника 14. При этом осуществляется процесс гомогенизации ТЭ, позволяющий улучшить дисперсность в 1,5-2 раза (П.П.Запевалов «Диспергирование жидкостей в эмульгирующих аппаратах сельскохозяйственного производства», МСК, издание Омского СХИ, 1982), а затем через отверстия 16 в распределительной шайбе 16 ТЭ поступает к распределителю 17, эмульсия ударяется о плоскую нагретую поверхность распределителя 17, где также осуществляется гомогенизация ТЭ. Далее через кольцевой канал 18 эмульсия попадает в круговой щелевой канал 19, обеспечивающий струю ТЭ в форме тонкой хорошо гомогенизированной пленки, что обуславливает эффективное горение факела.The nozzle works as follows. The part of the nozzle in which the chipper 14, the distribution washer 15, and the TE 17 distributor are located are located in the embrasure of the boiler furnace. Overheated water is supplied to the nozzle through the central channel 3, and fuel (fuel oil) is supplied through the peripheral channels 4. The mass of superheated water can be up to 30% of the mass of fuel. This ensures high efficiency of burning fuel oil (see, for example, I.A. Tuv's book “Burning of Watered Fuel Oil”, Shipbuilding, Leningrad, 1968, p. 3). Water vapor acts as a spray agent. Through the axial hole 6 in the thrust washer 5, superheated water enters the fuel swirl 7. The fuel enters the swirl 7 through the peripheral channels 4 through the holes 8. In the swirl 7 the primary mixture of fuel and water vapor is carried out. As a result, a mixture of water and fuel vapors is formed, which through the confuser outlet 9 enters the mixing chamber 10, in which the fuel and water vapors are mixed again, and then through the diffuser outlet 11 the mixture enters the chamber 12, the flow rate of the emulsion decreases, the pressure increases, occurs the collapse of vapor bubbles, the resulting water droplets are mixed additionally with the fuel, the resulting fuel emulsion through the diffuser 13 moves to the chipper 14. The emulsion hits the heated flat surface of the mushroom’s head different baffle 14. In this case, the process of homogenization of fuel cells is carried out, which allows to improve the dispersion by 1.5-2 times (P. P. Zapevalov “Dispersing liquids in emulsifying apparatus of agricultural production”, MSC, edition of the Omsk Agricultural Institute, 1982), and then through the holes 16 in the distribution washer 16, the fuel cell enters the distributor 17, the emulsion strikes the flat heated surface of the distributor 17, where the homogenization of the fuel cell is also carried out. Further, through the annular channel 18, the emulsion enters the circular slotted channel 19, which provides a TE stream in the form of a thin, well-homogenized film, which determines the effective combustion of the torch.

Заявляемая форсунка является промышленно применимой, так как включает в себя реально существующие элементы, изготовление и монтаж которых не вызывает затруднений.The inventive nozzle is industrially applicable, as it includes real-life elements, the manufacture and installation of which is not difficult.

Заявляемая форсунка по принципу действия, обеспечиваемому новой совокупностью существенных признаков, позволяет осуществлять хорошую гомогенизацию топливной эмульсии при работе в водогрейных котлах, обеспечивая при этом высокую эффективность горения топлива.The inventive nozzle according to the principle of action provided by a new set of essential features, allows for good homogenization of the fuel emulsion when working in hot water boilers, while ensuring high fuel combustion efficiency.

Claims

An injector comprising a cylindrical housing with a central channel located therein, a union nut screwed onto the housing, inside of which: a thrust washer; a fenders made in the form of a mushroom with a flat top facing “hat” towards the flow of the fuel emulsion, fixed with a “foot” on the distribution washer, into which the distributor of the fuel emulsion is screwed, also having the shape of a mushroom with a flat top facing the flow of the emulsion, forming from the inside the surface of the union nut annular channel ending in a circular slotted channel for the exit of the fuel emulsion; moreover, the union nut and the emulsion distributor are made of heat-resistant steel, characterized in that the central channel is adjacent to the axial hole of the thrust washer having peripheral holes serving as peripheral channels, the fuel swirl with holes for the exit of the latter is adjacent to the thrust washer with axial holes the hole of the thrust washer is communicated with the swirl, while the central channel is designed to supply superheated water, and the peripheral channels to supply fuel (fuel oil )