Судовые паропроизводящие установки

Типы топочных процессов и их особенности

Топочным процессом называется совокупность физических и химических явлений, связанных со сгоранием топлива в топках паровых котлов.

Горение топлива в топке сопровождается интенсивным теплообменом за счет излучающей способности факела с экраном и первыми рядами конвективного трубного пучка. Таким образом топка котла выполняет двойную функцию; обеспечивает полное сгорание топлива в объеме топочного пространства и осуществляет лучистый теплообмен между факелом и поверхностями нагрева, непосредственно примыкающими к топке. Т. е. горение топлива и теплообмен протекают как единосвязанный топочный процесс.

Характер процессов образования горючей смеси топлива и воздуха определяется в основном аэродинамической структурой потока. Поэтому в классификацию топочных процессов положен аэродинамический принцип организации процесса.

Существующие топочные процессы можно разделить на три основных типа;

• слоевой процесс характерен тем, что поток воздуха, движуЩиЙся через

Проточную камеру топки, встречает на своем пути слой твердого

Кускового топлива, реагируя с которым превращается в поток горячих

Продуктов сгорания.

Характерными особенностями слоевого топочного процесса являются;

- значительный запас топлива в слое, соизмеримый с часовым расходом топлива, что обеспечивает устойчивость процесса горения;

- большие размеры кусков топлива во избежание их уноса с потоком воздуха;

- зависимость форсировки процесса горения только от скорости обтекания частиц топлива воздушным потоком;

- небольшая удельная мощность (максимальное количество топлива, которое можно сжечь на 1 м площади);

- периодичность процесса, связанная с забросом новой порции топлива и удалением шлаков и золы;

- низкая маневренность;

- трудность механизации и автоматизации процесса.

Из-за значительного количества недостатков и в связи с массовым переходом на сжигание жидкого топлива в судовых паровых котлах слоевые топки фактически исчезли из практики морского флота.

В - воздух; Т - топливо; ДГ - дымовые газы; К - колосниковая решетка;

Ф - форсунка; ВНУ - воздухонаправляющее устройство; П - питатель; С - сопло.

• факельный процесс характеризуется непрерывным движением топливных частиц вместе с газовоздушным потоком, в котором эти частицы сгорают во взвешенном состоянии. В виде факела сжигают газообразное, жидкое и измельченное до пылевидного состояния твердое топливо. Топливо в топку подается через топочные устройства, представляющие собой совокупность форсунки и воздухонаправляющего устройства. Конструкция топочного устройства предполагает тонкое дробление или распыливание частиц топлива, тщательное перемешивание его с потоком воздуха, надежное воспламенение топливовоздушной смеси и качественное сгорание топлива в пределах топочного объема.

Характерными особенностями факельного процесса являются;

- малый запас горючего в топочном объеме, что делает процесс менее устойчивым;

- равенство времени пребывания частиц топлива в топке и времени их сгорания;

- следование частиц топлива вместе с газовым потоком;

- легкая управляемость процессом горения.

Основными условиями осуществления интенсивного факельного процесса являются; тонкий распыл (или размол) топлива; хорошее перемешивание его с воздухом, турбулизация факела и всего топочного объема.

• вихревой (циклонный) процесс является дальнейшим развитием факельного способа сжигания пылевидного твердого топлива. Он основан на использовании центробежного эффекта, возникающего при вращательном движении газовоздушного потока. Мелко раздробленное,

До частиц размером 2^4 мм, твердое топливо (торф или уголь) поступает вместе с небольшим количеством первичного воздуха через питатель в цилиндрическую камеру с выходным горлом. Основной (вторичный) воздух поступает с большой скоростью через сопла, обеспечивая образование в камере устойчивого циклона (вихря). Циркуляционное движение заставляет частицы топлива двигаться по локализованному контуру топочного объема столько раз, сколько нужно для их газификации и полного сгорания.

Циклонные топки обладают высокой эффективностью и нашли широкое применение в стационарных установках при сжигании каменных углей, торфа и отходов производства.

В судовых и корабельных паровых котлах применяется исключительно факельный способ сжигания жидкого топлива.