Паровые котлы ТЭС

Конструкции топочных камер

Условия сжигания природного газа и ма­зута имеют много общего, что позволяет вы­полнять топочные камеры для этих видов топ­лива одинаковой конструкции. Как правило, в таких топочных устройствах основным топ­ливом является мазут, а резервным — природ­ный газ. Близость характеристик сжигания га­за и мазута выражается в следующих пока­зателях.

3. При практическом отсутствии внешней влаги в топливах образуются близкие объемы продуктов сгорания при работе парового кот­ла как на мазуте, так и на газе, что позволяет эксплуатировать те же тягодутьевые машины II;' разных ТОПЧКЗ/: .

2. Горенке мазута и газа происходит в па­рогазовом состоянии (гомогенная среда) по законам ЦРР (см. § 4.2). Интенсивность го­рения в обоих случаях определяется условия­ми перемешивания, а максимально допусти­мые тепловые напряжения топочного объема имеют близкие значения (300 кВт/м3 — для мазута и 350 кВт/м3 — для природного газа). Поэтому при одинаковой паропроизводитель - ности котла для этих топлив могут быть при­няты одинаковые размеры топочных камер.

3. Практическое отсутствие золы при сжи­гании этих топлив (мазут имеет Лс<;0,3%) исключает вероятность шлакования настенных экранов и необходимость в шлакоудалении. Поэтому для обоих видов топлива под топки выполняют горизонтальным или слабонаклон­ным с выполнением толі ко лазов для ремонт­ных работ (рис. 8.1).

<Г" Б)

Рис. 8.1. Виды топочных камер газомазутных паровых котлов.

А—открытая топка с однофронтальными многоярусными горелками; б— топка с пережимом и встречным (двухфронтальным) расположением горелок; в — открытая топка с встречным двухъярусным расположением горелок; г — топка с встречными циклонны­ми предтопкани; д — топка с подовыми горелками прямоточного или вихревого типа (пунктирные линии).

4. Более легкие условия перемешивания •воздуха с топливом в газовом состоянии обес­печивают практически полное сжигание топ­лива при высоких тепловых напряжениях с низкими избытками воздуха аГОр—1,02-4-1,05 при одинаковой температуре его подогрева (Ь. в=250-4-300°С). Это позволяет выполнять комбинированные газомазутные горелки с близкими объемными расходами воздуха и практически равным сопротивлением.

Интенсивное горение этих видов топлива нриводит к образованию относительно неболь­шой по размерам зоны ядра факела вблизи горелок, которая для мазута характеризуется достаточно высоким уровнем температур и значительной интенсивностью теплового пото­ка на настенные экраны. Это создает опас­ность перегрева металла труб и развития вы­сокотемпературной коррозии, а также ведет к образованию высокой концентрации окислов азота в ядре факела.

По профилю газомазутные топочные камеры мо­гут быть открытого типа, с пережимом и с циклонными предтопками (рис. 8.1). Большинство выпускаемых га­зомазутных паровых котлов оборудуются традицион­ными призматическими топками с однофронтальным или двухфронтальным (встречным) расположением горелок. Горелки при однофронтальной установке размещают в несколько (три-четыре) ярусов. Такая компоновка дешевле и удобнее в обслуживании, однако не обеспе­чивает равномерного заполнения топки факелом и не­приемлема для топок с небольшим размером по глу­бине (менее 6 м) ввиду значительного роста темпера­туры газов и теплонапряжения заднего экрана.

При встречном расположении горелок обеспечива­ются лучшие условия работы экранов. При этом фа­кел концентрируется в центральной высокотемператур­ной области топочной камеры. Встречное движение факелов способствует турбулизации при выгорании топ - дива в концевых участках факела и при прочих рав­ных условиях приводит к повышению теплонапряжения в зоне ядра факела на 20—30%. Наличие пережима способствует турбулизации потока в зоне ядра факела и в зоне дожигания топлива на выходе из камеры го­рения.

Для снижения интенсивности тепловых потоков на экранные поверхности топочной камеры в опытной се­рии паровых котлов для блоков 300 МВт было пред­ложено вынести основное горение топлива в циклонные предтопки (рис. 8.1,г), размещенные встречно. За счет высокой турбулентности вихревого потока в пределах циклона обеспечиватся сгорание 85—90% топлива. Экраны самих циклонов ошипованы и футерованы кар­борундовой огнеупорной изоляцией. Однако связанные с этим рост температуры факела и теплового потока на экраны нежелательны. Поэтому такой профиль то­почной камеры не оптимален для этих видов топлива.

Известно, что факел газового топлива обладает меньшей излучающей способностью, н при переводе кот­ла с мазута на природный газ тепловоспрнятие то­почной камеры снижается, а температура продуктов сгорания на выходе из топки становится выше. Это расхождение температур при номинальной нагрузке для топочных камер открытого типа составляет около 100°С, что неизбежно сказывается на изменении тепловой ра­боты последующих поверхностей нагрева и прежде всего перегревателя. В открытых топочных камерах с многоярусными однофронтальными горелками для вы­равнивания температуры газов за топкой пользуются изменением положения ядра факела: при сжигании природного газа работают ка нижних двух-трех ярусах горелок, а на мазуте переходят на верхние ярусы, в более поздних конструкциях осуществлена рецирку­ляция газов в топку.

В последнее время для уменьшения ло­кальных тепловых потоков на топочные экра­ны предложено подовое расположение горе­лок в открытой топочной камере с регулиро­ванием степени крутки вторичного воздуха (рис. 8.1,(5). При этом на мазуте за счет малой степени крутки горение факела растягивается на большую высоту топки, локальные тепло­вые потоки на экраны заметно снижаются, а температура газов на выходе из топки по­вышается. При сжигании природного газа сте­пень крутки увеличивают, при этом факел расширяется и укорачивается.