Расчет котлов и котельных установок

КАМЕРНЫЕ ПЫЛЕУГОЛЬНЫЕ ТОПКИ

Технологические способы организации сжигания ха­рактеризуются определенным вводом топлива и воздуха в топку.

В большинстве систем пылеприготовления транспортирование топлива в топку осуществляется первичным воздухом, являющимся только частью общего количества воздуха, необходимого для про­цесса горения. Подача вторичного воздуха в топку и организация взаимодействия его с первичным осуществляются в горелке.

Горелки предназначены для ввода в топку и перемешивания топлива и воздуха, обеспечения устойчивого воспламенения и вы­горания смеси. Они должны отвечать следующим требованиям: герметичности соединения с топкой; ремонтопригодности;

Обеспечивать устойчивое горение на сниженной нагрузке и при использовании резервного топлива (газа или мазута).

В зависимости от принципа организации процесса ввода пыле - воздушной смеси пылеугольные горелки можно разделить на три типа: вихревые, прямоточные и плоскофакельные.

КАМЕРНЫЕ ПЫЛЕУГОЛЬНЫЕ ТОПКИ

Принцип работы вихревой горелки (рис. 28) следующий. По­токи первичного / и вторичного II воздуха вводят в топку через кольцевые концентрические каналы, в которых установлены за - вихрители. Направление крутки потоков одинаковое. Характер­ной особенностью такого течения является сопоставимость по величине всех трех составля­ющих скорости: аксиальной (продольной) оуа, касательной, wx (окружной) и радиальной wr. Наличие касательной составля­ющей скорости приводит к за­метному расширению струи, образующей в пространстве параболическое тело вращения. В центральной внутренней ча - . сти 1 струи образуется зона раз­режения, величина которой определяется втулочным отно­шением т = D0/Da и скоростью потоков на выходе из горелок. Под действием перепада давле - Рис_ 28. Схема стабил„3ац„„ процесса нии возникают обратные токи горения в прямоточной вихревой го - высокотемпературных продук - релке

КАМЕРНЫЕ ПЫЛЕУГОЛЬНЫЕ ТОПКИ

S а 7 6

A)

Ji a iy / If

КАМЕРНЫЕ ПЫЛЕУГОЛЬНЫЕ ТОПКИ

S)

КАМЕРНЫЕ ПЫЛЕУГОЛЬНЫЕ ТОПКИ

A.

Рис. 29. Вихревые горел­ки:

КАМЕРНЫЕ ПЫЛЕУГОЛЬНЫЕ ТОПКИ

■ I

Тов сгорания (см. изменение скорости ша), обеспечивающие стабилизацию воспламенения пылевоздушной смеси. При дви­жении первичный / и вторичный II воздух перемешиваются, и процесс горения распространяется на внешнюю поверхность 2 струи.

В зависимости от конструкции завихрителей различают го­релки улиточно-лопаточные, улиточно-улиточные, лопаточно - лопаточные, прямоточно-улиточные и прямоточно-лопаточные. В названии сначала указывают тип завихрителя по первичному воздуху.

В вихревой горелке подводы первичного I и вторичного II воз­духа индивидуальные (рис. 29). Соединения / и 2 с пылепроводами и воздухоподводящими коробами фланцевые. Подвод вторичного II воздуха может быть как верхним, так и нижним, а подвод первич­ного / воздуха — только верхним, что объясняется необходимо­стью предупреждения отложений пыли в пылепроводе. Каналы 3 первичного и 4 вторичного воздуха кольцевые концентрические. Центральный канал 5 диаметром D0 служит для ввода мазутной форсунки 6, а также для обеспечения заданного втулочного от­ношения т = D0/Da. Подача воздуха осуществляется только при работе форсунки.

Завихрители первичного воздуха могут быть улиточными 9 (рис. 29, а), аксиально лопаточными 10 (рис. 29, б). Прямоточное движение пылевоздушной смеси допускается для каменных и бурых углей с выходом летучих V 30 %. В этом случае в вы­ходной части горелки предусматривается диффузорный участок 11 с углом раскрытия 15—20

4. Схемы заверителей и формулы для расчета параметра п крутки

Схема

Параметр крутки п

У~2 (Щ + ЩУ

КАМЕРНЫЕ ПЫЛЕУГОЛЬНЫЕ ТОПКИ

TgP

VDl-D

КАМЕРНЫЕ ПЫЛЕУГОЛЬНЫЕ ТОПКИ

КАМЕРНЫЕ ПЫЛЕУГОЛЬНЫЕ ТОПКИ

Вид А

Щ

При числе лопаток z^^ 16

П V ГЦ — Р

X

2 Ьпг„

Sin Рл

Закрутка вторичного воздуха осуществляется улиточными или лопаточными завихрителями тангенциального или аксиального 10 типа. Каждая горелка соединена элементом 7 с топкой.

Для улучшения регулировочных характеристик горелок еди­ничной мощностью Qr ^ 50 МВт используют двойные каналы по вторичному воздуху. Кроме того, тангенциальный или осевой завихритель выполняют с изменяющимся положением лопаток. В системах пылеприготовления с прямым вдуванием при тепловой мощности горелок Qr = 40 50 МВт рекомендуется применять сдвоенные горелки по первичному и вторичному воздуху(рис. 29, б). Подвод первичного воздуха осуществляют от различных мельниц. Благодаря этому останов мельницы практически не влияет на число работающих горелок.

Раскрытие факела, количество эжектируемых газов, распре­деление скоростей, дальнобойность в вихревой горелке опреде-

Ляются интенсивностью закручивания потоков, которая оцени­вается параметром п крутки, зависящим от конструкции завихри - теля (табл. 4).

Для струи, выходящей из горелки и состоящей из нескольких кольцевых струй, результирующий параметр крутки горелки

І [w'^ А ра)

_ 1=1 _____________________________

Г = ------------ р---------------- »

SrPB £ М*,) 1=1

Где р — число соосных кольцевых струй; tit — параметр крутки отдельной струи (см. табл. 4); рг — плотность потока /-й струи, кг/м3; Wi — скорость на выходе из канала /-й струи, м/с; Dt рв — диаметр круга, площадь которого равна выходному сечению Ft

Кольцевого канала і-й струи, м; Dr рв -- у D — D — диаметр круга, площадь которого равна выходному сечению горелки, м.

Значения рекомендуемых скоростей по первичному и вторич­ному воздуху в зависимости от типа завихрителей и единичной тепловой мощности Qr горелки приведены в табл. 5.

Параметры крутки потоков по первичному и вторичному воздуху для различных видов топлива и способов его сжигания приведены в табл. 6.

Для котлов паропроизводительностью D < 640 т/ч по вторич­ному воздуху используют как улиточные, так и лопаточные за - вихрители, а для D ^ 640 т/ч — лопаточные. При пі ^ 3 реко­мендуются улиточные завихрители. Для ПісЗ допускается при­менение осевых аппаратов. Для котлов с D < 120 т/ч возможна установка прямоточно-улиточных горелок с рассекателем. Через вихревые горелки целесообразна подача всех видов топлива кроме фрезерного торфа. К недостаткам этих горе­лок следует отнести: повышенное гидравли­ческое сопротивление, конструктивную слож­ность, необходимость выполнения выходной части из жаростойких материалов во избежание ее выгорания, повышенную склонность к сепа­рации топлива, несколько больший (по сра­внению с горелками других конструкций) выброс окислов азота в атмосферу.

В прямоточных горелках в отличие от вих­ревых потоки первичного I и вторичного II воздуха не закручиваются и имеют однона­правленное (спутное) движение (рис. 30). III Касательная составляющая скорости отсутст-

D or» с і вует, а радиальная намного меньше продольной РИС. ijv. LX6M3 pa[1]- _ u >

Боты прямоточной составляющей. Стабилизация воспламенения

КАМЕРНЫЕ ПЫЛЕУГОЛЬНЫЕ ТОПКИ

Горелки осуществляется благодаря эжекции продуктов

Сгорания 1 по периферии 2 струи. Нужная степень перемешива­ния воздуха достигается соответствующим соотношением скорое стей первичного I и вторичного 11 воздуха (см. табл. 5).

По характеру ввода первичного и вторичного воздуха разли­чают горелки с центральным, периферийным, односторонним (рис. 31, а), чередующимся по ширине (рис. 31, б, в, г) или высоте (рис. 31, д) подводом окислителя II и пылевоздушной смеси I, а также частичного их перемешивания (рис. 31, е).

КАМЕРНЫЕ ПЫЛЕУГОЛЬНЫЕ ТОПКИ

Рис. 31. Прямоточные горелки

3 Двойиншннков В. А. ■ др.

Подводы к горелкам первичного / воздуха от пылепроводов 1 или 8 и вторичного II воздуха индивидуальные. Горелки соеди-

КАМЕРНЫЕ ПЫЛЕУГОЛЬНЫЕ ТОПКИ

Няются фланцами 3—5 (рис. 31, а—5) с подводящими пыле - и воздухопроводами. Для равномерного распределения вторичного воздуха II по высоте применяют направляющий аппарат 6. Обычно отношение высоты гор. елки к ширине h/b0 = 2 6. При большей высоте горелки (h > 1,5 м) более целесообразным может быть подвод пылевоздушной смеси I по двум (и более) пылепроводам (рис. 31, а, в) с двухсторонним подводом воздуха II (рис. 31, в).

По условиям безотрывного течения, определяемым отсутствием вихрей на диффузорном (по вертикали) участке 2, угол раскрытия а < 9° (рис. 31, а, б). Деление пылевоздушного потока по кана­лам осуществляется с помощью пыледелителя 7 (рис. 31, б) или путем придания подводящему пылепроводу 1 соответствующей конфигурации (рис. 31, д), обеспечивающей - постоянство скоро­сти потока, а следовательно, расхода по каналам, на участке 4-

Сопротивление прямоточных горелок меньше, чем вихревых, они проще в изготовлении, количество образующихся ОКСИДОВ' азота меньше.

' Область применения прямоточных горелок — каменные и бурые угли. Горелки предварительного перемешивания, имеющие камеру смешения 9, применяют в основном для торфа и бурых углей {Ул > 40 %) в сочетании с ММ и гравитационными сепараторами.

К недостаткам прямоточных горелок следует отнести более вы­сокую дальнобойность и худшие условия перемешивания смеси по сравнению с вихревыми.

В плоскофакельных горелках (рис. 32) в результате соударе­ния струй вторичного воздуха 2, ориентированных под углом друг к другу, происходит интенсификация перемешивания топлива и окислителя, увеличивается периметр струи, а следовательно, факела и уменьшается его дальнобойность. Стабилизация горения происходит так же как и в прямоточных горелках при эжектиро - вании горячих продуктов сгорания по поверхности струи. От­личительной конструктивной особенностью вариантов является 66 характер взаимного расположения каналов первичного 1 и вто­ричного 2 воздуха. В горелках конструкции НПО ЦКТИ (рис. 32, а, б) деформация потока происходит в основном в резуль­тате раздавливания струй первичного воздуха вторичным. В го­релках конструкции МЭИ (рис. 32, в) вторичный воздух 2 как бы растягивает изнутри пылевоздушную смесь 1 по периферии. Углы наклона каналов первичного и вторичного воздуха для схемы рис. 32, а, б = 40 - у - 50°, р2 = 50 60°; для схемы рис. 32, в р2 = 20 — 50°. Большие значения р2 принимаются для малореак­ционных топлив. Место пересечения осей струй первичного воздуха в горелке должно обеспечиваться на расстоянии от устья хсл — = (2,2 ч - 2,8) Ьг.

Горелки МЭИ применимы для сжигания каменных и бурых углей, а горелки НПО ЦКТИ (кроме того) — для малореакцион­ных (рис. 32, а) и высокореакционных (рис. 32, б) топлив.

Соотношение скоростей первичного и вторичного воздуха приведено в табл. 5.

Характеристиками камерных топок являются тепловая мощ­ность Q, тепловые напряжения сечения qF, яруса горелок qFn, зоны активного горения qar и объема qv. Одна из основных харак­теристик топочных устройств — их тепловая мощность Q (МВт), т. е. количество теплоты, выделяемое в топке за единицу времени,

Q = BQI.

Где В — количество топлива, сжигаемого в единицу времени, кг/с.

Для интегральной оценки работоспособности топочных уст­ройств и сравнения различных их конструкций между собой ис­пользуют следующую характеристику теплового напряжения. Тепловое напряжение сечения топки, МВт/м2,

QF — Q/F т.

Величина qP характеризует среднюю плотность тепловыделе­ния в сечении топки площадью FT, м2.

Тепловое напряжение яруса горелок, МВт/ма,

<7гя = Q/{z*Fт) = <?>/гя,

Где 2Я — число ярусов горелок.

Значения qF и qFa определяют уровень температур газов в области экранов топки.

При организации сжигания топлива в режиме твердого шлако - Удаления основной задачей является предотвращение шлакования экранов, т. е. налипания на них золовых частиц. Шлакование не только ухудшает условия теплообмена в топке, но и приводит к повышению температур у металла стенок труб экранов. Рост температуры металла стенок особенно нежелателен в топках с жидким шлакоудалением. ,

3* 67


7. Рекомендуемые максимальные допустимые тепловые напряжения топки с твердым шлакоудалением

Тепловое напря­жение, МВт/м'

Топливо

Расположение горелок

- ---- ---------------------

Паропро-

Изводитель - ность котла D, т/ч

Фрон­тальное

: . встреч­ное

Танген­циальное

Яр

Многоярусная

Шлакующие К и Б

Нешлакующие (типа экибастузского) угли v Сланцы северо-запад­ных месторождений Фрезерный торф АШ

КОМПОНОІ

4

1,5

2,5 2

Іка горело

3,0 3,5 3,5—4 5,5

2

2,5 •

К

2

2

До 1000 До 1650 Свыше 1650

Любая »

» .

»

■Чг* ■

Шлакующие К и Б Нешлакующие (типа экибастузского) угли Сланцы северо-запад - ных месторождений

1

1,5—2 0,8

1,3 2—2,75

1 і

. 4 1,5—2

Любая »

»

Одноярусное расположение горелок

1,5-2 2,5 '

Шлакующие К и Б Нешлакующие (типа экибастузского) угли

500 420

.2—2,5 3-3,5 І 2,5

* При паропроизводительности котла 320 т/С

8. Допускаемые значения теплового напряжения поверхности экранов в зоне активного горения qar, МВт/м8

Расположение горелок

Топливо

Одпофрон-. тальное

Встречное

Танген­циальное

Шлакующий Б (подмосковный, канско-

Ачинский)

К

К, типа СС

К, типа экибастузского

0,6

0,7—0,8 1

; 1

0,7—0,75

0,8—0,9 '1

Г, 1,15

0,7—0,75

0,8—0,9 1

1,15

Надежная работа топки помимо правильного выбора значений qF и qFn определяется тепловым напряжением зоны активного

Горения, МВт/м2,

' _____________ FiQg_________________

~ 2 (ат + Ьт) har + {l-t - г^'у-фср) aTbT—гГ/Г'

Где ат и Ьт — ширина и глубина топки, м; har = zHhH — высота зоны активного горения, м; при одноярусном расположении го - 68

Релок

Соответственно диаметр и высота амбра­зуры горелки; h„ — расстояние между 0,22 ярусами горелок, м; т|5ср—средний коэф­фициент тепловой эффективности экранов, рассматривается ниже; я|>' — коэффициент, характеризующий отдачу теплоты из зоны активного горения в верхнюю часть топки; при низкотемпературном сжигании топлив (бурые угли при прямом вдувании) г|?' = 0,1, ПРИ высокотемпературном г|)' = 0,2; zr — число горелок; /г — суммарная пло­щадь амбразуры горелок, м2.

Рекомендуемые на основании опыта эксплуатации котлов значения qF и qFn при твердом шлакоудалении, в зависимо­сти от вида топлива, способа компоновки

Горелок и паропроизводительности D котла представлены в табл. 7. Для открытых и полуоткрытых топок, сжигающих АШ, Т и СС сЖШУ^ — 5,2 - f - 6,4 МВт/м2. Допускаемые значения </аг в топ­ках с ТШУ приведены в табл. 8. При ЖШУ ^аг==0,94-М МВт/м2. Объем топки VT, м3, принимается из условия обеспечения нуж­ной степени выгорания топлива по qt и получения допускаемых температур газов в верхней части топки. Отношение тепловой мощ­ности топки к объему VT называют тепловым напряжением объема ( (МВт/м3):

' Qv = Q/V, = BQPJV т. (27)

Допускаемые значения qv зависят от реакционной способ­ности топлива (выхода летучих Vі"), способа шлакоудаления, кон­структивных особенностей топки (для ЖШУ). Зависимости qv от Vr для различных топлив показаны на рис. 33. При малом выходе летучих для догорания коксового остатка требуется больше вре­мени, поэтому высота топки и ее объем имеют большие значения. При ЖШУ температура в зоне горения, особенно в двухкамерных топках за счет уменьшения отвода теплоты, выше, горение про­текает более интенсивно, что позволяет увеличить qv. Для торфа qv < 0,162 МВт/м3, для сланцев qv « 0,118 МВт/м3.

Har — 3Da или har = 3h; Da и h — qv, МВт/м

Топки с твердым шлакоудалением отличаются наличием в них холодной воронки, образованной нижней частью фронтового и заднего экранов, расположенных под углом 52° к горизонту. В хо­лодной воронке происходит охлаждение и грануляция шлака. Твердые частицы по скатам ссыпаются в шлакоприемное устрой­ство. Количество шлака, улавливаемого в топке, составляет 0,05—0,1 общего количества золы топлива. Эффективность работы топок с ТШУ во многом определяется аэродинамикой процесса. Необходимо создать такие условия, при которых температура газов вблизи экранов была бы несколько ниже температуры начала

Рис. 34. Компоновки горелок в топке и поля скоростей продуктов сгорания в плоскости расположения горелок

Размягчения золы, а факел не оказывал бы прямого динамического воздействия на экраны.

По способу размещения горелок 1 различают топки с фрон­тальной, встречной, встречно-смещенной и тангенциальной ком­поновкой (рис. 34).

Топки с фронтальной компоновкой (рис. 34, а) конструктивно наиболее просты. Горелки расположены на фронте котла в один или несколько ярусов, что хорошо сочетается с системой пыле­приготовления прямого вдувания. Пылепроводы получаются ко­роткими и практически одинаковой длины. Воздухопроводы и горелки более доступны для обслуживания и ремонта.

Стабилизация процесса горения в случае использования пря­моточных горелок осуществляется благодаря подсосу (эжекции) газов из нижнего вихря, а для вихревых горелок выравниванием поля скоростей (рис. 34, а).

К недостаткам такой компоновки можно отнести: наличие динамического удара потока в задний экран, что может привести к шлакованию;

Малую степень заполнения топки восходящими потоками, а сле­довательно, меньшее время пребывания частиц топлива в топке (подъемный ток газов сосредоточен в основном у задней стены);

Интенсивное охлаждение газов в холодной воронке, влияю­щее на температуру газов нижнего вихря и стабилизацию горения; 70

Неравномерность обогрева экранов факелом (ядро температур смещено к задней стенке).

В связи с этим ограничивается область применения топок с фронтальной компоновкой горелок нешлакующим топливом в со­четании с горелками вихревого типа или предварительного пере­мешивания (для углей с большим выходом летучих и умеренными значениями температуры ix начала деформации золы); максималь­ная производительность котла D С 420 т/ч.

Встречная компоновка (рис. 34, б) рекомендуется для вихре­вых, плоскофакельных и прямоточных горелок, располагаемых в несколько ярусов.

Аэродинамика течения в топке при прямоточных горелках существенно зависит от неравномерности распределения топлива и воздуха по горелкам. Различие в расходах приводит к смещению восходящего потока в сторону горелок с меньшими расходами с последующим ударом о стену. Несоосность установки горелок может нарушить симметричность течения в горизонтальной пло­скости. У вихревых и плоскофакельных горелок вследствие мень­шей дальнобойности и большей площади рассеяния потока аэро­динамика движения более стабильна. Степень заполнения топки восходящими потоками при встречной компоновке выше, чем при фронтальной.

Встречная компоновка применяется для топок, сжигающих АШ, тощие, каменные и бурые угли в котлах паропроизводитель­ностью D ^г 320 т/ч. К недостаткам следует отнести более слож­ную трассировку пыле - и воздухопроводов.

Встречно-смещенная компоновка прямоточных горелок (ВСС) показана на рис. 34, е, г. Основная идея заключается в повы­шении аэродинамической устойчивости системы и повышении ин­тенсивности перемешивания, интенсификации процесса горения. Достигается это смещением горелок противоположных стен топки на величину полушага 0,5S0 в горизонтальной плоскости. В за­висимости от величины (So — bT)/br может быть реализован режим частичного или полного проникновения струй. Восходящие потоки при режиме частичного проникновения струй не контактируют со стенами топки, что снижает вероятность шлакования. Степень заполнения топки восходящими потоками выше, чем при встреч­ной компоновке. Наличие встречного движения способствует интенсификации тепло - и массообмена.

К недостаткам такой компоновки следует отнести чувствитель­ность топочного режима к отключению горелок по топливу, что ограничивает оптимальную область применения схемами пыле­приготовления с промежуточными бункерами. Число ярусов го­релок гя < 2. Максимальная производительность котла с топкой такой компоновки D » 1000 т/ч, применяется для бурых и ка­менных углей. Наиболее эффективно такое расположение горелок в случае периферийной подачи пылевоздушной смеси. Вихревые горелки так не компонуют.

Рис. 35. Схема топки с встречно-смещениым расположением горелок

На рис. 35 представлена топка с ВСС котла паропроизводи - тельностью D — 320 т/ч. Горелки 1 прямоточные, с периферий­ной подачей пыли, одноярусные, располагаются на задней и фронтальной стенках топки. Подвод пылевоздушной смеси к го­релкам осуществляется по пылепроводам 4, имеющим перед го­релкой переходный участок 3, а вторичного воздуха — по инди­видуальным коробам 5, идущим от короба 6 вторичного воздуха. Каждый подводящий воздухопровод снабжен регулирующим ши­бером 2. Для компенсации тепловых расширений воздуховода и короба вторичного воздуха предусмотрены линзовые компенсаторы 8, 10. Короба и пылепроводы крепят с помощью опор 7 и подве­сок 9. В области амбразур горелок экраны топки имеют разводку труб.

Тангенциальная компоновка (см. рис. 34, (?) организует дви­жение струй пылевоздушной смеси, вытекающих из амбразур горелок, по касательной к условной окружности диаметром dy. Благодаря такой аэродинамике достигается хорошее заполнение факелом топки и исключается прямой удар потока в экраны. При одном вихре dy — (0,08 - г - 0,12) ат, а в случае образования двух вихрей dy = (0,04 - г - 0,06) ат. Один вихрь могут создавать го­релки, находящиеся по всему периметру. Число ярусов горелок 2Я = 1 ~ 4. Направление крутки потоков в ярусах одинаковое. Горелки отдельных ярусов располагают одну над другой, созда­вая блок. В схемах с прямым вдуванием топлива число горелок должно быть кратным числу мельниц.

Данную компоновку применяют в топках, сжигающих топлива практически всех видов. Плоскофакельные горелки рекомендуется применять на котлах паропроизводительностью D < 420 т/ч. Основной их недостаток —нарушение аэродинамики топки при отключении горелок.

Преимуществами топок с ТЩУ являются простота конструк­ции, обеспечивающая меньшие затраты на изготовление и ремонт, возможность комплектации ее более простыми схемами пылепри­готовления, малая чувствительность к качеству топлива, широ­кий диапазон изменения нагрузок котла. К недостаткам следует отнести невозможность обеспечения нужной экономичности сжи­гания топлив с пониженной реакционной способностью (Уг < 20%). Более высокая концентрация золы по тракту котла приводит к увеличению абразивного изнашивания поверхностей и лопаток дымососа, гидравлического сопротивления газового тракта, коли­чества выбросов частиц золы в атмосферу. Кроме того, возникает необходимость в золоотвалах (площадях для размещения улов­ленной золы), снижаются допускаемые теплонапряжения, а сле­довательно, возрастают размеры топки.

Топки с жидким шлакоудалением (рис. 36) работают в том случае, если температура минеральной части превышает темпе­ратуру Ткт нормального жидкого состояния. Для получения таких условий температура факела Тф > Тнж. Повысить темпе­ратуру факела можно, уменьшив теплоотвод от продуктов сго­рания.

Достигается это покрытием ошипованных труб огнеупор­ным материалом. Из таких экранов делают стены топки в преде­лах активной зоны горения. Для создания повышенных темпера­тур в ряде топок зону горения выделяют в виде отдельной камеры. Нижнюю часть топки располагают под небольшим углом (15°) к горизонту.

Наибольшее распространение среди топок с жидким шлако­удалением получили топки открытого (рис. 36, а) и двухкамер­ного типа (рис. 36, б—е) со встречной компоновкой вихревых, плоскофакельных горелок или с тангенциальной компоновкой прямоточных горелок при односторонней подаче окислителя.

КАМЕРНЫЕ ПЫЛЕУГОЛЬНЫЕ ТОПКИ

Рис. 36. Схемы топок с ЖШУ:

А — открытая; б — полуоткрытая со встречным расположением горелок; « — то же

С v-образным факелом; г — двухкамерная вихревая НПО ЦКТИ; л — двухкамерная с, тангенциальной компоновкой горелок; е — двухкамерная МЭИ с пересекающимися струями; ж, э — с горизонтальным и вертикальным циклонами; 1 и 5 — горелки; 2 — топка; 3 — газоход; 4 — стенка; 6 — подвод воздуха; 7 — выходное окно циклона; 8 — циклон

Тепловые характеристики топок приведены на рис. 33. В топ­ках открытого типа доля золы в шлаке ашл = 0,1 0,15 в полу­открытых с у-образным факелом и двухкамерных вихревых ашл = = 0,2 0,4, в двухкамерных (рис. 36, д, ё) аШЛ = 0,15 ч - 0,2.

Топки с горизонтальными (см. рис. 36, ж) и вертикальными циклонами (рис. 36, з) допускают возможность сжигания пыли угрубленного помола, отличаются высокой степенью форсировки горения в циклонах (qF = 0,76 1,29 МВт/м2, qv = 11,7 - ь 18,7 МВт/м3), большой величиной ашп = 0,5 - г - 0,8. Однако конструктивно они сложны и требуют больших затрат на изго­товление и ремонт.

Топки НПО ЦКТИ и МЭИ по простоте конструкции уступают топкам открытого типа. Они дают наименьшее количество выбро­сов оксидов азота; коэффициент шлакоулавливания ашл < 0,3. В них устанавливают прямоточные горелки (в один ярус). Недо­статок этих топок — ограниченная тепловая мощность горелок при одноярусном расположении.

Применение схемы с у-образным факелом (рис. 36, д) приво­дит к нарушению условий воспламенения в отдельных горелках из-за неустойчивости течения при взаимодействии встречных Струй между собой.

Используют топки с ЖШУ для топлив с малым выходом летучих (Ул < 20 %) или для сильно шлакующих топлив с низ­кими температурными характеристиками золы. Надежность ус­ловия обеспечения выхода жидкого шлака достигается при тем - 74 пературе факела Тф на выходе из активной зоны горения, при

Которой пленка жидкого шлака пода имеет динамическую вязкость |іпл «20-^-32 Па. с.

Основным преимуществом топок с ЖШУ является возможность экономичного сжигания малореакционных топлив типа АШ, Т и СС. Величина qA в топках с ЖШУ ввиду более высоких температур в зоне горения на 30 % ниже, чем в топках с ТШУ. Габариты топки при высоких значениях qv получаются меньше. Уплот­нение нижней части топки исключает присосы в ней воздуха. Кроме того, у таких топок меньше абразивный износ поверхно­стей нагрева и расходы на золоулавливание. Получаемый шлак в виде гранул может быть использован в строительных конструк­циях и при дорожных работах. Однако топки с ЖШУ отличаются большой конструктивной сложностью и повышенными затратами на изготовление; более энерго - и металлоемкими установками системы пылеприготовления с промежуточным бункером; поте­рями qe с теплотой жидкого шлака; большой чувствительностью к качеству топлива, небольшим диапазоном регулирования на­грузки котла (100—70 %); повышенным выбросом оксидов азота в атмосферу.

Расчет горелок включает в себя определение числа горелок и их размеров. Число гг горелок выбирают в зависимости от при­нятой схемы сжигания, типа горелки и способа их размещения в топке (табл. 9).

Размеры горелок зависят от их числа и рекомендуемых вы­ходных скоростей ш»х и w2. Исходными данными для расчета яв­ляются характеристики топлива, его расход, способ сжигания. Объемы вторичного Уц и первичного Vi воздуха определяют из воздушного баланса топки.

Площади сечений F2 для прохода вторичного воздуха и первичного воздуха соответственно равны:

F - Уп (273 + tn)

Р ^ V(273 + t,) (9q.

Fl=z----------- 273^ ' ^

Где trB и tj — температура соответственно горячего и первичного воздуха, °С.

Связь между площадями и Fz и размерами каналов первич­ного и вторичного воздуха в горелках различной конструкции Дана в табл. 10. В вихрены горелках с двухканальными вводами пылевоздушной смеси и вторичного воздуха проходные площади соответствующих сдвоенных каналов выполняются равными между собой.

Для вихревых горелок в зависимости от вида топлива прини­мают втулочное отношение т = DJDа, а в зависимости от мощ­ности горелки и системы пылеприготовления — число каналов для

|0. Связь между площадями Fj и F3 и геометрическими размерами каналов первичного и вторичного воздуха

Горелка

Уравнения связи

Вихревая с одноканальним под­водом первичного и вторичного

Воздуха

F,=

То же, при двухкаиальном под­воде вторичного воздуха

То же, для сдвоенной горелки

Прямоточная плоскофакельная

(рис. 32, а, б) То же (рис. 32, в)

Прямоточная горелка с односто­ронним подводом окислителя (рис. 31, а)

То же, с периферийным подво­дом пылевоздушной смеси То же, с чередующимися по вы­соте каналами первичного и вто­ричного воздуха (см. рис. 31, 6, в, г)

F, = 0,785 [^-(mDa)2]; F2 = 0,785[Dl - (4 + 6,f ] F,= 0.785 {d-(mDsf, 0,785[Dg — d f [(d2-62f-

-(di + Sj)2] 0,785 [(dj)2 — (d) +S/2) + d2r

0,785{Z>* -4 + (d2 ~ fi2)2 -

F1 =* l,57di; F2=l,57d|

Fj = 2hbi;.Ft - hb2 Fі — Afti", F2 = A6a

Fx = 2hbi, Fjj = Ab,

F,=

= = Л*

Без учета толщин разделительных перегородок.

Ввода первичного и вторичного воздуха. По формулам, приведен­ным в табл. 10, определяют геометрические размеры каналов пер­вичного и вторичного воздуха. Для прямоточных горелок прове­ряют выполнение условия по относительной величине горелки hlbP (табл. И).

Для всех компоновок горелок ширину топки ат по фронту и ее глубину Ьт определяют на основании рекомендаций табл. 11 с проверкой выполнения условия qF <3 Значения lqF

Берутся по табл. 7. При числе ярусов горелок г„ ~ 1 по уравне­нию (26) определяется величина qar и проверяется выполнение условия <7аг <5 [<7ар]> гДе допускаемая величина [<?аг] берется из табл. 8. "

При числе ярусов г„ >2 из уравнения (26) при условии 9аг = [даг 1 находят расстояние hH между ярусами горелок.

11. Характерные размеры компоновки горелок

Характерные размеры компоновки горелок

Тип горелвд^

Вихревая, встречная, : фронтальная!

Прямоточная, тангенциальная

Шаг между горелка­ми S0, м

ЖШУ

Гя = 1 (1,8+ 0,2Ar)Da, гя=2 (1,8 + 0,35/гГ) D^ ТШУ

Гя > 2 (2,4 + 0,35ЛГ) Da

Расстояние от оси крайней горелки до экранов Si, м

ЖШУ 0,70а ТШУ S0

Высота горелки h, м

Da

ТШУ

<6&г ЖШУ <4&г

Расстояние между ярусами "горелок hR, м

Не менее SQ

HJbT > 2,5 | Обязательна проверка выпол

Ширина топки 'яг, м

2S1+(Jh 1 )S0,

0,07-0,08 тя0< < 103 т/ч

0,05-0,06 ДЛЯ D > > 1,6-103, т/ч

Глубина топки Ьт, м

ЖШУ >5 Da ТШУ »6,5Da

П

АТ/гв

Для котлов малой мощ­ности ат/6т ^ 1,2

Эоверка выполнения условия

Расстояние от обра­зующей нижнего яру­са горелок до пода топки или начала ги - ба холодной воронки Агб, м

ТШУ (0,9—1,1) Da

ЖШУ (1,3—1,7) £>а

(2-2,8) 6Г

Примечания: 1) чрсло ярусов горелок гя — 1; 2) число вихрей zB = 1 3) условный диаметр окружности dy =. (0,14-^-0,18) ат при ЖШУ и dy = (0,08+ нии шести-восьми горелочных блоков в плане и гв = 1 не должны отличаться

78

СПособ компоновки

Плоскофакельнай, встречная

Прямоточная, ВСС

Прямоточная, фронтальная

(4- 5)6,, ЖШУ

(4—6) bv

(4-6) Ьт

(3,5— 4) Ьр ТШУ

So — bv > і M

(4-6) Ьг

>1,5S0

>0,8

(4-6) Ьт

(2-4,5) Ьг

(2-6) 6Г

>8ЬС

>4h

Нения условия < [far

)

^(Іг-1)*

2S*+(V О50

25t + (2Г - О S0

(12—14)ЬГ

ТШУ

S0—bp 0,10—0,15

>а8-20) Ьг

ЖШУ

So—bp 0,18-4-0,22

(3-4) Ьг

>0,5Л, но не менее 1 м

Яли гв == 2; для котлов D < 320 т/ч применимы плоскофакельные горелки; °>1) ат при ТШУ; .4) углы расхождения между осями горелок при расположе - бодее чем на 10°. ,

После проверки условия (?аг < [^аг] для одноярусной компот' новки и определения Ая для многоярусной компоновки по реко­мендациям табл. 11 находят расстояние /ггб от образующей ниж­него яруса горелок до пода или угла ската холодной воронки и составляют эскиз компоновки горелок в топке.

Расчет котлов и котельных установок

ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

В барабанных котлах отвод теплоты от экранов топки осуществляется путем организации циркуляции воды в замкну­той гидравлической системе (контуре), состоящей из обогревае­мых труб, объединенных вверху барабаном, а внизу коллектором (см. рис. …

КАМЕРНЫЙ СПОСОБ СЖИГАНИЯ ТОПЛИВА

ПОДГОТОВКА ТВЕРДОГО ТОПЛИВА К СЖИГАНИЮ Слоевой способ сжигания топлива характеризуется относительно невысокими скоростями процесса горения, пони­женной его экономичностью и надежностью. Поэтому он не нашел применения в котлах большой производительности. Камерный …

ОБОРУДОВАНИЕ ЗОЛОУЛАВЛИВАНИЯ, ЗОЛО-, ШЛАКОУДАЛЕНИЯ

При сжигании твердых топлив в продуктах сгорания содержится значительное количество золы, выброс которой в ат­мосферу ведет к загрязнению окружающей среды, ухудшает сани­тарно-гигиенические условия жизни человека. 144 Рис. 98.| Электрофильтр Для …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел. +38 05235 7 41 13 Завод
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 067 561 22 71 — гл. менеджер (продажи всего оборудования)
+38 067 2650755 - продажа всего оборудования
+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи всего оборудования
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Скайп: msd-alexandriya

Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Представительство МСД в Киеве: 044 228 67 86
Дистрибьютор в Турции
и странам Закавказья
линий по производству ПСВ,
термоблоков и легких бетонов
ооо "Компания Интер Кор" Тбилиси
+995 32 230 87 83
Теймураз Микадзе
+90 536 322 1424 Турция
info@intercor.co
+995(570) 10 87 83

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.