ТЕОРИЯ ГОРЕНИЯ И ТОПОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА
ТОПКА С ПЫЛЕКОНЦЕНТРАТОРОМ
Более значительное улучшение технологической схемы сжигания высоковлажных бурых углей с №п>3%кг/МДж достигнуто в топке с прямым вдуванием введением в систему пылеприготовления нового устройства-п ылеконцентратора. Для улучшения условий зажигания и горения зона воспламенения и ядро горения факела разгружены от основной массы отработанного сушильного агента и водяных паров, выделяющихся при сушке топлива в системе пылеприготовления.
В топке с пылеконцентратором (рис. 19-8) сушка топлива производится газами с температурой 900—950°С, отбираемыми из верхней части топки. Через газозаборное окно 1 и газоход 2 газы поступают в сушильную камеру 3, куда по течке 4 пылепитателем 5 подается топливо. Из мельницы-вентилятора 6 отработанный сушильный агент с пылью направляется в пылеконцентратор 7. Пройдя расположенный в пыле - концентраторе аксиальный закручивающий аппарат 8 большая часть пыли (80—85% всего количества) отбрасывается на периферию потока •и с небольшим количеством отработанного сушильного агента, порядка 25—35%, через горелки 9 направляется в топку. Оставшееся небольшое количество тонкой пыли с большей частью отработанного влажного сушильного агента направляется в топку через сбросные горелки 10, которые располагают выше основных. В основные горелки воздух поступает по воздуховоду И.
Для регулирования распределения воздуха между основными и сбросными горелками предусмотрена возможность подачи вторичного, воздуха в сбросные горелки.
Рис. 19-8. Топка с пылеконцентратором. |
В нижней части топочной камеры в зоне до сбросных горелок, т. е. в основной зоне горения, создаются благоприятные температурные и' концентрационные условия для горения основной массы пыли (см.. § 17-2). Благодаря повышению
Адиабатической температуры горения, которая может быть подсчитана по формуле (17-7), в основной зоне процесс горения интенсифицируется и усиливается радиационная; теплоотдача.
В этой зоне горения топочной камеры сгорает угольная пыль с влажностью Н? пл, до которой она была подсушена в системе пыле - приготовления; одновременно с угольной пылью подается небольшая часть отработанного сушильного агента и выделившихся водяных паров. Улучшение условий горения в этом случае по сравнению со сжиганием топлива с влажностью можно характеризовать уменьшением его начальной влажности до некоторой условной №уСЛ [Л. 57].
Условную влажность определяют отнесением общего количества влаги, поступающей в основную зону горения с долей I отработанного сушильного агента (/АН?) и с приготовленной пылью
Ц7пл |
( 100 |
£ |
Юо — Шр 100— Шпл |
К массе угольной пыли, считая, что в нее входит и влага в количестве /Д№, т. е.
100 100__ №пл |
Й7пл ЮО—ГР /АГ + Тоо ^
100 — Ц7Р, Юо—шпл |
^Усл = -
После несложных преобразований для определения условной влажности получаем окончательную формулу:
100 — (ТРР — 1ГПЛ) + Шлл (100 — ТРР)
(19-14> |
№уел — |
I
— (Ц7Р — ТРПЛ) + 100 — ТРР
Однако горючая смесь, подаваемая через сбросные горелки, сильно - забалластирована отработанным сушильным агентом, что ухудшает условия ее выгорания и может привести к увеличению механического* недожога.
Разделение топлива и воздуха на два потока с различной концентрацией пыли, подаваемых через основные и сбросные горелки, усложняет эксплуатацию топок с гтылеконцентратором. В них значительно труднее выдержать требуемое соотношение «топливо — воздух», необходимый воздушный баланс, характеризуемый значениями коэффициентов избытка воздуха в основной зоне горения, в смеси, подаваемой через сбросные горелки и для топки в целом, и регулирование воздушного режима.
Обеспечение необходимого распределения воздуха между основными и сбросными горелками осложняется возможными изменениями распределения пыли в пылеконцентраторе, а также изменением присосов воздуха в системе пылеприготовления. Поэтому несмотря на то что в качестве сушильного агента используются топочные газы, для регулирования воздушного баланса в систему пылеприготовления подается некоторое количество горячего воздуха через воздуховод 12 (рис. 19-8).
Можно условно считать, что нрисосы воздуха в основном происходят в нижней части топочной камеры. Тогда количество воздуха, поступающего в основную зону горения, У°-Зв, м3/кг, при газовой сушке составит:
У°в3 = атУ° — Ус*р, (19-15)
В котором общее количество воздуха Усбрв, подаваемого в сбросные
Горелки с отработанным сушильным агентом и в качестве вторичного,
Составляет:
Ус„бр=Д^11л(1-/)+^ф. (19-16)
В уравнении:
ДУПЛ =^-/Спрс = АаплУ° — присосы воздуха в системе пылеприго
Товления, м3/кг;
— количество организованно подаваемого сушильного агента на 1 кг сырого топлива, кг/кг;
Рс. а — плотность сушильного агента, кг/м3;
-Кпрс — коэффициент, выражающий присос холодного воздуха в систему пылеприготовления в долях от количества сушильного агента;
АаПл — присосы в системе пылеприготовления в долях от V°;
Усбр2 = а2сбр^0 — количество вторичного воздуха, подаваемого
В сбросные горелки, м3/кг;
Агсбр — коэффициент подачи вторичного воздуха в сбросные горелки в долях от V0.
Подстановка значений АУПЛ и У“р в (19-16) дает формулу для
Расчета количества воздуха, подаваемого через сбросные горелки, в следующем виде:
У'бр = Да„лУ (1 - /) + а, сбРV*. (19-17)
Обозначив через
Запишем формулу (19-17) в виде:
Увсбр=АаУ°(1—/). (19-17а)
Отнеся количество воздуха, поступающего в основную зону горения У°в3, определяемого по (19-15), к теоретически необходимому количеству
413
Воздуха для сгорания пыли, поступающей через основные горелки, в расчете на 1 кг сырого топлива, получим с учетом (19-17а) выражение для коэффициента избытка воздуха в основной зоне горения
1 Г,1 / Л 1 (19-Г9)
А°.3 = — [ат — (1 -- I) Да]. Коэффициент избытка воздуха в сброснырс горелках
Г/Сбр
П
Асбр:
(Г^г - ' (19'20)
Подставив выражение для У^бр согласно (19-17а) с учетом (19-18), получим:
1 — I 1 — ё |
Да. |
|
|
|
|
|
Количественная связь между характеристиками пылеконцентратора: § и /, коэффициентом избытка воздуха в основной зоне горения и величиной Да — приведена в виде номограммы, составленной Г. В. Вълга - новым, на рис. 19-9.
(19-22) |
Мерой отклонения воздушного баланса в основной зоне горения от воздушного баланса топки в целом является
Ла0.з —• осо. з—От,
Которая должна поддерживаться в пределах, допустимых по экономичности процесса горения.
Подставив в (19-22) значение а0.3 из формулы (19-19), получим для Аа0.3 следующее выражение:
1 — ё |
1 — / 1 — ё |
Да |
Ат — |
Ё |
|
|
|
|
Уравнение (19-23) дает связь по воздушному балансу процесса горения в основной зоне, зоне сброса и топки в целом, поэтому может служить основой для получения обобщенных характеристик работы то-
1—1 _ 1—е
1— ё |
Пок с пылеконцентратором. Таковыми могут быть:
Первая показывает соотношение «топливо — воздух» в смеси, подаваемой через сбросные горелки при данной величине Лапл, вторая — распределение топлива между основными и сбросными горелками.
Количественная связь между обобщенными характеристиками пы~ леконцентратора, коэффициентами избытка воздуха в основной зоне горения и в сбросной смеси и величиной Да дана номограммой (рис. 19-10), составленной по формулам (19-19) и (19-21) при ат=1,2.
Характеристики работы пылеконцентратора в совокупности с величиной Да позволяют представить воздушный баланс значениями аСбр и а0.з при данной величине ат.
1,0 0,75 05 0,25 0 0,25 0,5 0,75 1,0 125 1,5 1,75 20 2,25 25 Рис. 19-10. Зависимость коэффициента избытка воздуха в основной зоне горения и в сбросной смеси от обобщенных характеристик пылеконцентратора и Да. |
Согласно (19-22) и (19-23) условию: а0.з<ат, т. е. Дао. з<0, отвечает величина критерия
Т. е. режим с аСбр>ат-
Условию а0.з>ат, т. е. ао. з>0, отвечает величина критерия
Т. е. режим аСбр<|«т.
Следовательно, на номограмме (рис. 19-10) область выше горизонтальной линии аСбр=ат отвечает режиму с Дао. з<0, а ниже — Дао. з>0.
Для принятых пределов изменения а0.з допустимые пределы изменения величины Да и конкретное ее значение можно определить, пользуясь номограммой (рис. 19-10), при принятой величине ат=1,2 и по выбранным значениям характеристик работы пылеконцентратора.
Как видно из номограммы, с увеличением Да при фиксированных значениях характеристик пылеконцентратора, а также с увеличением ха-
415-
1—/ 1—g, , рактеристики - и с уменьшением —^ (с уменьшением / и увеличением g) при данной величине Да значение аСбр увеличивается, а а0.3 уменьшается.
Благоприятный тепловой режим работы топки с пылеконцентрато - ром имеет место при повышенны^ значениях g, малых и умеренных / (£=0,7-ь0,8; /=0,25ч-0,4) и умеренных избытках воздуха в основной зоне горения а0.3= 1,03-т-1,05. При этом режиме для соблюдения задаваемого избытка воздуха на выходе из топки ат коэффициент избытка воздуха в сбросной смеси должен быть больше, чем ат. Однако при нормальной величине Аапл и сравнительно невысокой влажности топлива для указанных условий аСбр может получиться меньше, чем ат. В этих случаях для обеспечения требуемой величины ат нужно в сбросные горелки подавать вторичный воздух в количестве:
V^6p= arV° - a0.,gV‘ - Да„л (1 - l) V», (19-26)
Которое в долях от V0 определяет величину коэффициента подачи вторичного воздуха в сбросные горелки
О^сбр^ат—§о<о. з—АаПл (1—0 • (19-27)
Тогда общее количество воздуха, подаваемого в сбросные горелки, рассчитывается по формуле ( 19-16) или (19-17). При таких режимах в формулах (19-19) и (19-21) и далее Да принимается по соотношению (19-18).
При больших присосах, имеющих место в недостаточно уплотненной •системе пылеприготовления, при очень влажных топливах и при эффективной работе пылеконцентратора (большие значения g) режим работы топки характеризуется повышенным соотношением «воздух — топливо» в сбросной смеси и пониженным а0.3. Режимы работы топки, в которых аСбр значительно превышает ат, когда имеет место повышенное поступление воздуха в сбросные горелки, неблагоприятны для горения, ибо для поддержания ат на заданном уровне приходится уменьшать количество воздуха, подаваемого в основную зону горения, т. е. уменьшать а0з-
При высокой эффективности работы пылеконцентратора, в особенности при влажных топливах, понижение а0.3 может быть значительным. Это в большей степени имеет место при больших присосах в системе пылеприготовления и газоходе отбора топочных газов и может привести к ухудшению условий горения и снижению экономичности. В таких случая, х в сбросные горелки вторичный воздух не подается, поэтому в выражении (19-18) для Да принимается а2сбр—0. Воздушный баланс топки можно корректировать режимными мероприятиями: снижением эффективности работы пылеконцентратора, увеличением l/g и (1—g)/g, т. е. уменьшением доли топлива и увеличением доли воздуха, поступающих в основные горелки.
С целью уменьшения присосов вся система и в особенности газоход отбора топочных газов должны быть хорошо уплотнены, и в этом газоходе нужно поддерживать небольшое разрежение.
Режим с ао.3>0, т. е. а0.з>ат, может быть при малых присосах в системе пылеприготовления, когда АаПл меньше принимаемых пределов или при уменьшении влажности сжигаемого топлива и ухудшении эффективности работы пылеконцентратора, приводящего к увеличению доли топлива, направляемого в сбросные горелки. В этих случаях а0.3 можно поддерживать в допустимы^ пределах изменением работы пыле - 416
Концентратора в сторону уменьшения его характеристики //§■ и подачей вторичного воздуха в сбросные горелки.
Оптимальный режим топки с пылекоцентратором может быть выбран по условиям получения возможно высокой адиабатической температуры в основной зоне горения при обеспечении выгорания в ней основной массы топлива.
Таким образом, усовершенствование топочных устройств с прямым вдуванием для влажных бурых углей и фрезерного торфа путем применения газовой сушки и улучшения технологической схемы сжигания оказалось связанным с необходимостью иметь в системе пылеприготов - ления достаточное разрежение для отбора газов на сушку и напор для преодоления сопротивления более развитых пылепроводов, высоконапорных горелок и вспомогательных устройств, в частности пылеконцентра - тора. Необходимый для этирс целей напор может быть создан самой мельницей или специально устанавливаемым мельничным вентилятором.