СЖИГАНИЕ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА В ТОПКАХ ПАРОГЕНЕРАТОРОВ

ХАРАКТЕР ГАЗООБРАЗОВАНИЯ

Проведенные исследования [16, 44, 46, 48] показывают, что в топ­ках с вихревыми горелками разных конструкций и разной мощности поля состава газов имеют общий качественный характер.

На близком расстоянии от устья горелок (рис. 5-1) кривая СОг имеет три максимума. Наибольшее содержание С02 наблюдается по всей ширине приосевой зоны рециркуляции. В зонах основного воздуш­ного потока содержание СОг резко снижается и затем снова повышает­ся на границах смешения пылевых и воздушных потоков, где начинает­ся воспламенение топлива. Процентное содержание СО2 в приосевой зоне рециркуляции, в зоне основного потока и на периферии факела зависит как от конструкции горелок, так и от режима их работы. Так, например, при сжигании АШ в топках с улиточно-лопаточными горел­ками при изменении аг от 1,03 до 1,2 содержание СО2 в приосевой зоне на расстоянии 200 мм от амбразуры меняется соответственно от 17 до 14% [16]. Столь высокая концентрация С02 в приосевой зоне показы - васт, что подсос газов к устью факела происходит из глубинных ого слоев. Конструкция горелок влияет в основном на ширину прпоссвой зоны, которая возрастает с увеличением интенсивности крутки и угла раскрытия амбразуры.

В исследованных топочных камерах вследствие интенсивного пере­мешивания и разгорания с внешней и внутренней границы факела поля С02 практически выравниваются по сечению на расстоянии 2,0—2,5£>а от устья.

При сжигании антрацита и тощих углей при аг^1,0 поля Ог в основном зеркально отражают поля СО2. Других составляющих в то­почных газах практически не обнаружено. При аг<1,0, а также при аг>1,0, но при плохом перемешивании пылевоздушных струй (что име­ет место при До2/До1<1,0, неудовлетворительном состоянии горелок и других условиях) в приосевой зоне на горизонтальном участке факела появляется СО, что обусловлено недостаточной скоростью поступления кислорода к зонам горения.

Характер полей состава газа не меняется с изменением теплового напряжения топочного объема (нагрузки котла). На участке факела на расстоянии примерно 3000 мм от устья горелок и выше по вертикали имеет место практически равномерное распределение газов по сечению топочной камеры (рис. 5-2).

Качественный характер распределения полей СОо, Ог и температур при сжигании каменных углей (рис. 5-3) не отличается от характера полей, имеющего место при сжигании малореакциоиного топлива. Но в этом случае вблизи устья горелок в топочных газах обнаружены го­рючие компоненты СО, Н2 и СН4 даже при аг>1,0. Это свидетельству­ет о том, что они являются продуктами термического разложения то - пл ива.

Количественное соотношение в газах СОг, О2, СО, Н2 п ОЬ, зави­сит от режима работы горелочных устройств и прежде всего от коэф­фициента избытка воздуха в горелке аг.

При аг=1,05 на расстоянии 2100 и 3000 мм от устья поля темпера­тур и состава газа начинают выравниваться и содержание горючих компонентов в них заметно уменьшается (рис. 5-3,а).

На расстоянии примерно 13000 мм от устья амбразуры (отметка 17 010) и далее по ходу факела при аг^1,2 (аг>1,0) горючих компо­нентов (С02, Н2 и СН4) в газах не обнаружено [48].

При аг~0,93 в сечении факела, находящемся на расстоянии. 2100 мм от амбразуры, максимальная концентрация горючих компо­нентов при сжигании каменных углей составляет: СО^4,5%, Н2~2,5%

И СН4^0,4% (рис. 5-3,6). Градиенты концентраций С02 н 02, а также достаточно большое количество СО и Н2 наблюдаются еще п на рас­стоянии 3000 мм от устья горелок. Процесс горения при этом затяги­вается по всему топочному объему, увеличивается механический недо­жог и появляются потерн тепла ог химической неполноты сгорания экономичность работы топки снижается (см. рис. 7-1).

Поля состава газов и температур в различных сечениях горизон­тального участка факела при сжигании пыли АШ для одного из харак­терных режимов работы прямоточных длиниощелевых горелок паро­генератора ТП-90 - приведены на рис. 5-4. За рассекателем, вблизи устья горелки, наблюдается обширная приосевая зона с высокой температу­рой и повышенным содержанием С02. В отличие от топок с вихревыми горелками, на периферии факела концентрация С02 незначительна.

На расстоянии 400 мм от амбразуры содержание углекислого газа на оси горелки в зоне за рассекателем составляет 16%, а температура газов 1100—1200°С. В потоке, выходящем из горелки, концентрация С02 снижается до 2%, а температура до 500°С.

Далее по ходу факела до расстояния 2200—2700 мм от устья го­релки ширина зоны с высоким содержанием С02 увеличивается. При этом концентрация С02 сохраняется практически постоянной. Высокое содержание С02 свидетельствует об интенсивном подсосе из топочного объема газов к корню факела, что способствует интенсификации про­грева и воспламенения пыли АШ. Вместе с тем отсутствие градиента 02 по всей длине приосевой зоны вплоть до сечения на расстоянии 2700 мм от амбразуры указывает на слабое горение в этой зоне.

При аг^1,05 СО в газах не обнаруживается, а концентрация кис-

Лорода на всем протяжении пути факела падает (несколько увеличи­вается только вблизи стен).

На вертикальном участке факела, начиная с расстояний примерно 2000 мм над горелками (соответствующих началу зоны максимальных температур), во всех исследуемых режимах получены в основном одно­родные поля состава газов и температур с незначительными градиен­тами только в пристенной области.

В топках с тангенциальным расположением прямоточных горелок характер распределения газов на начальном участке факела отлича­ется от рассмотренного выше. Вблизи амбразуры минимальное значе­ние СОг (максимальная концентрация кислорода) наблюдается на оси горелки и вблизи от нее, а максимум углекислого газа — на периферии факела.

На расстоянии примерно 1300 мм от устья и далее содержание СОг вблизи сси горелки начинает расти, а содержание Ог — падать. На оси топки (между горелками) и в пристенной области концентрация СОг достигает 16%, что свидетельствует о наличии развитых внешних зон рециркуляции к устью топочных газов.

На расстоянии 2500 мм от амбразуры поля состава газов начинают выравниваться. На вертикальном участке факела на расстоянии 6000 мм над горелками и выше имеет место равномерное распределение СО2 и О2 по сечению. При сжигании АШ при аг>1,05 в топочных газах наблюдаются только следы СО.