2.8. Топочные устройства

Топочным устройством называется совокупность форсунки, воздухонаправляющего аппарата и элементов, необходимых для управления и регулирования подачи топлива. Топочное устройство может работать либо в позиционном режиме (включено-выключено), либо в пропорциональном режиме (при плавном регулировании расхода топлива и соответствующего количества воздуха).

В последнем случае важное значение приобретает глубина регулирования форсунки – отношение максимально возможной ее производительности к минимально возможной при условии, что во всем диапазоне изменения расхода топлива качество распыливания остается нормальным. В значительной степени качество распыливания зависит от давления топлива перед форсункой – грубо говоря, чем оно больше, тем мельче капли распыленного топлива, т.е. качество распыливания выше. Однако производительность судовых котлов должна меняться в широком диапазоне по мере изменения нагрузки котла. Т.е. при уменьшении отбора пара из котла давление топлива нужно уменьшать для уменьшения его подаваемого количества. Расчеты и опыт эксплуатации котлов показывают, что при работе механической центробежной форсунки (описание см. ниже) при минимально допустимом давлении топлива 1МПа (и при 10% подачи топлива) для обеспечения 100% подачи топлива давление необходимо увеличить до 100 МПа, что является очень большим давлением (1000 атм.!). Так как давление топлива перед форсунками составляет не более 7 МПа (и то редко), центробежная форсунка обладает малой глубиной регулирования и поэтому изменение нагрузки котлов в широком диапазоне осуществляется следующими способами:

• установкой на одном котле нескольких форсунок (расход топлива меняется не только изменением его давления, но и количеством работающих форсунок);

• применением паромеханических форсунок, в которых давление топлива можно снижать до 0,2÷0,3 МПа без ухудшения качества распыла;

• применением усложненных центробежных форсунок, оборудованных каналами для отвода части топлива из вихревой камеры форсунки обратно в расходную емкость.

Наибольшее распространение получили механические центробежные и паромеханические форсунки. Паровые форсунки (струя топлива разбивается на мелкие капли струей пара) сейчас не применяются из-за большого расхода пара, хотя они очень просты по устройству (почти как трубка в трубке) и обладают большой глубиной регулирования.

На рис. 20 показана нерегулируемая центробежная форсунка, распыливающая часть которой состоит из распылителя 1, вставки 2, втулки 3 и головки (наконечника) 4. Распылитель форсунки (рис 20, б) имеет четыре тангенциальных канала 8, по которым топливо поступает в вихревую камеру 10 и приобретает вращательное движение. При выходе из отверстия 9 топливо, в результате сложного поступательно-вращательного движения, образует полый топливный конус, состоящий из капелек.

Паромеханические форсунки имеют и топливные и паровые тангенциальные каналы, ведущие к распыливающей части. Расход пара в таких форсунках в 8–10 раз меньше, чем в паровых, а глубина регулирования намного превышает глубину регулирования механических центробежных форсунок.