ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2265157
ГОРЕЛКА ИНСИНЕРАТОРА
Имя изобретателя: Соловьев Геннадий Васильевич
Имя патентообладателя: Соловьев Геннадий Васильевич
Адрес для переписки: 192242, Санкт-Петербург, ул. Турку, 2, корп.1, кв.216, Г.В. Соловьеву
Дата начала действия патента: 2004.01.05
Изобретение предназначено для сжигания отсепарированных нефтесодержащих
отходов, образующихся при эксплуатации кораблей. Горелка инсинератора состоит из
нескольких форсунок для подачи нефтеотходов и дизельного топлива, распыливаемого
воздухом. Воздушная форсунка, снабженная завихрителем, расположена перед форсунками
нефтеотходов и дизельного топлива, причем форсунка нефтеотходов расположена ближе, и
обе топливные форсунки имеют возможность изменять расстояние по отношению к воздушной,
ось которой к осям топливных форсунок находится под прямым углом, а перед топливными
форсунками установлены жиклеры, диаметр отверстия которых меньше диаметра отверстия
соответствующих форсунок. Изобретение позволяет увеличить эффективность сгорания
топлив и уменьшить вредные выбросы из реактора.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Использование: в судостроении, в частности касается горелочных устройств
судовых инсинераторов, предназначенных для термической утилизации нефтесодержащих
льяльных вод (нефтеотходов), прошедших предварительную сепарацию.
Сущность изобретения заключается в том, что горелка инсинератора содержит три
форсунки, предназначенные для подачи дизельного топлива, нефтеотходов и воздуха,
распыляющего два вида указанных топлив. Форсунка с нефтеотходами расположена ближе,
чем форсунка дизельного топлива к воздушной форсунке и воздушная форсунка по
отношению к топливным форсункам находится под прямым углом. Форсунка воздушная
снабжена завихрителем, закручивающим струю воздуха на выходе, а в топливные форсунки
топливо поступает через жиклеры, диаметр которых меньше, чем диаметр форсунок на
выходе топлив. Жиклеры расположены в верхней части горелки.
Изобретение относится к судостроению, в частности к горелочным устройствам
инсинераторов для утилизации нефтеотходов.
Известны горелки с пневматическими форсунками [1] и форсунки для распыливания
топливной суспензии [2], являющейся прототипом к заявляемому техническому решению. В
этих форсунках топливные каналы расположены в каналах распыляющего газа.
Учитывая особенности горелок утилизаторов, заключающиеся в низком качестве
нефтеотходов и в необходимости иметь, как минимум, две форсунки: на розжиг с дизельным
топливом и на утилизацию с нефтеотходами. Недостатками указанных форсунок являются:
- увеличенный расход воздуха на распыл топлив (воздух на распыл дизельного топлива и
воздух на распыл нефтеотходов);
- сложность конструкции форсунки и системы, изменяющей давление воздуха на форсунку
дизельного топлива и нефтеотходов. Это связано с тем, что вязкость дизельного топлива и
нефтеотходов различная, поэтому и давление воздуха на распыл одной и другой среды
должно быть различным;
- отсутствие завихрителя, закручивающего струю воздуха с распыленным топливом;
- отсутствие жиклеров, уменьшающих давление топлива на выходе из форсунок и тем самым,
приводящем к необходимости увеличения давления воздуха на распыл и как следствие
этого увеличение расхода воздуха.
Указанные недостатки устраняют посредством горелки инсинератора, состоящей из
нескольких форсунок для подачи нефтеотходов и дизельного топлива, распыливаемого
воздухом. Согласно изобретению, воздушная форсунка снабжена завихрителем и
расположена перед форсунками нефтеотходов и дизельного топлива, причем форсунка
нефтеотходов расположена ближе и обе топливные форсунки имеют возможность изменять
расстояние по отношению к воздушной, ось которой к осям топливных форсунок находится
под прямым углом, а перед топливными форсунками установлены жиклеры, диаметр отверстия
которых меньше диаметра отверстия соответствующих форсунок.
|
Топливные форсунки в верхней части снабжены съемными подкладками. Новизна и
положительный эффект в предлагаемой горелке инсинератора заключается в наличии
жиклеров, количестве и расположении форсунок, возможности изменения расстояний между
топливными форсунками и воздушной. Это позволяет расширить диапазон характеристик
утилизируемых нефтеотходов и получить повышенные эксплуатационные характеристики
горелки.
На фиг.1 изображен общий вид горелки инсинератора; разрезы по сечению А-А, по сечению Б-Б.
Горелка инсинератора, фиг.1, состоит из корпусов с форсунками нефтеотходов 1,
дизельного топлива 2, воздушной 3, фурмы 4, насадки на фурму 5. В верхней части горелки
расположен завихритель воздуха 6 и корпуса с штуцерами для подсоединения трубопровода
7 - штуцер нефтеотходов, 8 - штуцер воздуха, 9 - штуцер дизельного топлива. Детали поз.1-3 и 7-9
закреплены на основании 10, которое в свою очередь установлено на откидывающейся крышке
11. В основании 10 через изоляторы установлены электроды 12, связанные с высоковольтным
трансформатором (высоковольтные провода и трансформатор на чертеже не показаны). Под
штуцерами корпусов с форсунками дизельного топлива и нефтеотходов расположены
подкладки 13 и 14, а в самих штуцерах установлены жиклеры 15 (сечение А-А). Перед воздушной
форсункой установлен завихритель 16 (сечение Б-Б).
|
Работа горелки инсинератора осуществляется следующим образом. В начале ведутся
наладочно-регулировочные работы, которые заключаются в подборе диаметра насадки поз. 5
на фурму. Диаметр насадки обеспечивает подачу необходимого количества воздуха для
горения факела. Затем регулируется расстояние между форсункой дизельного топлива 2 и
форсункой воздушной 3 путем подбора толщины подкладки 13, а также расстояния между
форсункой 1 и форсункой воздушной 3 путем подбора толщины подкладки 14 (сечение А-А).
Приведенная на фиг.1 горелка инсинератора обеспечивает термическую утилизацию в
полости реактора нефтеотходов и (или) твердых горючих отходов. Учитывая эти режимы
работы инсинератора, горелка также должна обладать возможностью регулирования
количества подачи топлив. Так, например, в режиме сжигания только нефтеотходов
топливные форсунки горелки должны характеризоваться следующими параметрами: форсунка
подачи дизельного топлива должна обеспечивать подачу минимального количества этого
топлива, которое идет только на розжиг нефтеотходов, а количество нефтеотходов в этом
режиме должно быть максимальным. Это достигается за счет установки жиклеров 15 в
штуцерах 9 дизельного топлива и 7 нефтеотходов и обеспечивается за счет минимального
проходного диаметра в жиклере дизельного топлива и максимальным проходным диаметром в
жиклере нефтеотходов. В режиме сжигания только твердых отходов (отсутствуют
нефтеотходы) работает только форсунка дизельного топлива. Для обеспечения необходимой
температуры внутри реактора для сжигания твердых отходов в штуцер 9 подачи дизельного
топлива устанавливается жиклер 15, характеризующийся большим проходным диаметром по
сравнению с предыдущим режимом работы. Больший проходной диаметр жиклера обеспечивает
большую подачу дизельного топлива для создания высокотемпературного режима внутри
реактора. В режиме утилизации одновременно с твердыми отходами нефтеотходов,
дизельная форсунка служит только для розжига нефтеотходов, поэтому в штуцер 9 подачи
дизельного топлива устанавливается жиклер 15 с минимальным проходным диаметром. В
штуцер 7 подачи нефтеотходов устанавливается жиклер 15 с номинальным или максимальным
проходными диаметрами, которые выбираются исходя из температуры в реакторе или
количества нефтеотходов, которые необходимо утилизировать.
Рабочий процесс горелки инсинератора организуется в следующей последовательности.
Центробежным вентилятором (на чертеже не показан) в полость, образованную кожухом и
реактором инсинератора, нагнетается воздух, который, пройдя через завихритель 6,
закручивается и поступает через фурму 4 и насадку 5 во внутреннюю полость реактора.
Подается сжатый воздух в штуцер 8, фиг.1, который, пройдя по корпусу, попадает в
завихритель 16 (сечение Б-Б) и, закручиваясь, выходит из воздушной форсунки 3. На
электроды 12, фиг.1, подается высоковольтное напряжение, образующее искру между концами
электродов. Через штуцер 9 подается дизельное топливо, которое проходит через жиклер 15,
выходит из форсунки 2, распыливается воздухом, выходящим из форсунки 3, и воспламеняется
от искры между электродами 12. Хороший распыл дизельного топлива обеспечивается
правильной регулировкой расстояния между воздушной и дельными форсунками,
расположением осей этих форсунок в районе 90 градусов, закруткой воздуха, выходящего из
форсунки 3, и низкой скоростью истечения дизельного топлива из форсунки 2 за счет
меньшего диаметра жиклера 15 по сравнению с выходным диаметром сопла форсунки 2.
Понижение скорости дизельного топлива из форсунки требует на распыление более низкого
давления воздуха, а значит и меньший расход сжатого воздуха, что улучшает
характеристику горелки и всего инсинератора в целом. Наличие жиклера 15 (сечение А-А)
характеризуется положительным эксплуатационным эффектом, который заключается в том,
что отпадает необходимость в чистке форсунки, так как в горелке наиболее возможным
местом засорения является проходное отверстие жиклера. Учитывая его местоположение
отпадает необходимость открытия горелки, так как для продувки жиклера необходимо
освободить штуцер 9 и извлечь жиклер. После воспламенения дизельного топлива
отключается высоковольтное напряжение от электродов 12 и искра гаснет. Затем подаются
нефтеотходы, которые через штуцер 7, жиклер 15 (сечение А-А) выходят из форсунки 1,
распыляются воздухом, выходящим из форсунки 3 и воспламеняются от факела дизельного
топлива. Хорошее распыление нефтеотходов достигается теми же конструктивными
элементами, что и для дизельного топлива. После воспламенения нефтеотходов подача
дизельного топлива прекращается.
Новизна и положительный эффект предложенной горелки инсинератора заключается в
наличии форсунок для подачи дизельного топлива, нефтеотходов и сжатого воздуха, в
расположении форсунок относительно друг друга, в наличии и расположении жиклеров в
топливных форсунках и возможности изменения расстояний топливных форсунок
относительно воздушной. При этом обеспечивается возможность настройки оптимальных
режимов работы горелки при различных параметрах утилизируемых нефтеотходов,
облегчается обслуживание горелки, снижается расход сжатого воздуха и улучшается
распыл топлив, что влечет за собой эффективность сгорания и уменьшение вредных
выбросов из реактора. Постоянный обдув холодным воздухом топливных форсунок исключает
возможность закоксовывания их выходных отверстий.
Предлагаемое техническое решение реализовано в «Установке сжигания корабельных
отходов» (УСКО), разработанной ФГУП «ЦНИИТС» по заказу Управления кораблестроения ВМФ.
ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Кулагин Л.В., Охотников С.С. Сжигание тяжелых жидких топлив. М.: «Недра», 1967, с.209-216.
2. А.с. №5307996 кл. F 23 D 21/00 «Форсунка для распыливания топливной суспензии».
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Горелка инсинератора, состоящая из нескольких форсунок для подачи
нефтеотходов и дизельного топлива, распыливаемого воздухом, отличающаяся тем, что
воздушная форсунка, снабженная завихрителем, расположена перед форсунками
нефтеотходов и дизельного топлива, причем форсунка нефтеотходов расположена ближе,
и обе топливные форсунки имеют возможность изменять расстояние по отношению к
воздушной, ось которой к осям топливных форсунок находится под прямым углом, а перед
топливными форсунками установлены жиклеры, диаметр отверстия которых меньше
диаметра отверстия соответствующих форсунок.
Версия для печати
Дата публикации 21.02.2007гг
вверх
|
