ФОРСУНКА

Форсунка - это устройство для распыления жидкости. В котлостроении используется для распыления мазута с целью равномерного и более полного его сгорания в основных в топках котлов, камерах сгорания тепловых двигателей, в том числе реактивных. Мелкий распыл, хорошее перемешивание с окислителем и надежная стабилизация горения — условия, обеспечивающие быстрое и экономичное сжигание жидкого котельного топлива. В зависимости от метода распыления различают форсунки механические, паровые, ротационные, паромеханические и комбинированные. В механических форунках используется кинетическая энергия струи мазута, создаваемая топливным насосом. Существуют различные типы форсунок, применяемых для подачи мазута, и их распылителей (иногда их называют насадками). Мазут под давлением 2,5—3,5 МПа поступает в распыливающую головку, в которой установлен завихритель — распылитель с тангенциальными отверстиями, закручивающий поток мазута. Через эти отверстия он поступает в центральную камеру головки, а оттуда через располоенное в центре отверстие с большой скоростью и сильным завихрением выбрасывается в топочную камеру, где, взаимодействуя с газовой средой, распыляется на мелкие капли. Производительность мощных механических форсунок достигает 12 т/ч и более. Достоинство механических форсунок в том, что распыление топлива происходит без водяного пара, недостаток — ограниченный диапазон возможного регулирования производительности. Ее обычно регулируют дросселированием топлива, что связано с понижением давления - перед головкой форсунки и, как следствие, ухудшением распыления. Для обеспечения нормальной работы механической форсунки мазут в зависимости от его влажности подогревают до температуры 100—120 С. Диапазон регулирования производительности форсунки — 100—60%. Перед механической форсункой топливо должно быть очищено от механических примесей, иначе отверстия форсунки будут забиты.
При необходимости надежной очистки топлива применяют паровые пневматические форсунки, в которых мазут распыливают струей пара (или воздуха). Первую совершенную пневматическую форсунку, которая применяется до сих пор, создал в 1877 инженер В.Г. Шухов. В паровых форсунках высокий эффект распыления обеспечивается большой скоростью истечения струи пара (до 1000 м/с), увлекающей с собой струйки предварительно подогретого мазута, подаваемого примерно под таким же, как и распыливающий агент, давлением. Расход пара составляет 0,5—0,8 кг на 1 кг топлива. Форсунку устанавливают в горелку, через которую подается закрученный в ее регистре воздух. Достоинства паровых форсунок — простота, высокое качество распыления в широком диапазоне производительности (100—20%); недостатки — большой расход пара (3—5% и более производительности котла), низкая производительность, увеличение объема продуктов сгорания, сильный шум, снижение температуры в топке из-за охлаждающего действия пара. Паровое распыление применяют для розжига пылевидного топлива или распыления мазута в мощных механических форсунках при малой нагрузке.
Основной элемент ротационных форсунок — отполированный изнутри распыливающий стакан, вращающийся на полом валу с частотой 5000—7000 об/м. По трубке внутри вала топливо через отверстия в гайке попадает на внутреннюю поверхность стакана, распределяется по ней тонким слоем и разбрызгивается, стекая с края стакана под действием центробежной силы. Попадая в поток первичного воздуха, проходящего через лопаточный завихритель, пленка топлива распадается на мельчайшие капли, выносится в топочный объем и воспламеняется. К потоку топливовоздушной смеси подводится вторичный воздух. Ротационные форсунки сложнее в эксплуатации, чем механические и паровые, но обладают по сравнению с ними преимуществами: хорошо распыливают топливо в диапазоне изменения нагрузки 100—20%, не требуют тонкой очистки мазута от примесей и работают при его низком давлении.
Паромеханические форсунки работают экономично в широком диапазоне регулирования, без ухудшения распыления достигают глубины регулирования до 10% номинала производительности. Сконструированы они так, что при нагрузке выше 80% работают как механические, при более низкой — как паровые. Паромеханиеские форсунки мало отличаются от механических. В них два канала: мазутный и паровой. При малой нагрузке используется пар, который, пройдя паровой канал, систему отверстий в корпусе форсунки и паровой завихритель, встречается с мазутом, распыляя его. Одновременно с паровым действует и механическое регулирование, которое при низком давлении не обеспечивает получения капель должного размера. Производительность паромеханических форсунок — до 5—7 т/ч. Для совместного сжигания мазута с газом выпускают комбинированные круглые закручивающие горелки, которые просты по конструкции, оборудованы механизмом, отключающим при сжигании одного вида топлива подачу другого. Для эффективного сжигания мазут необходимо тщательно перемешать с воздухом, который нагнетается через воздушные регистры, обеспечивающие его интенсивное завихрение и подачу со скоростью 25—30 м/с в узком сечении амбразуры. По числу воздушных потоков различают одно- и двухпоточные регистры; по характеру потоков — с закручиванием (крутка воздушного потока происходит в лопаточном или улиточном аппарате) и незакручиванием потока. Воздушные регистры для мощных форсунок должны допускать глубокое регулирование подачи воздуха - в соответствии с расходом топлива.
В системах вентиляции и кондиционирования воздуха форсунки используют для распыления воды в форсуночных камерах кондиционеров. Распыленная на мелкие капли, она образует дождевое пространство, в котором достигается большая площадь контакта с воздухом. Конструктивно форсунки для кондиционеров разделяют на прямоточные с осевым входом и угловые с тангенциальным подводом воды, подаваемой под определенным давлением. Разбрызгивание достигается за счет придания воде одновременно поступательного и вращательного движения. Входное отверстие имеет различные диаметры, значения которых определяет тонкость распыла. Предпочтение отдается форсункам большого диаметра как менее засоряемым. Распространены широкофакельные форсунки с диаметром отверстия 9 мм.