СЖИГАНИЕ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА В ТОПКАХ ПАРОГЕНЕРАТОРОВ

АЭРОДИНАМИКА ТОПОЧНОГО ПРОСТРАНСТВА В ПОЛУОТКРЫТЫХ ТОПКАХ

Аэродинамическую структуру факела на начальном его участке в топке парогенератора ТПП-210А с вихревыми горелками характери­зуют поля, представленные на рис. 3-5, где в качестве примера показа­но распределение осевых составляющих скорости шд./ау0, «массовых скоростей» рх^х/(ру^о) и температур по сечению факела при скоростях пылевоздушной смеси и вторичного воздуха, близких к расчетным зна­чениям для номинальной нагрузки парогенератора.

Сравнение полученных полей скоростей с полями в топочной каме­ре парогенератора ТП-100 (см. рис. 3-І) показало, что в открытых и полуоткрытых топках, оборудованных однотипными горелками, харак­тер полей скоростей в плоскости расположения горелочных устройств, одинаков. Значительная часть сечения камеры парогенератора. ТПП-210А вблизи устья горелок заполнена горящей струей, которая)

Распространяется с большой скоростью. Навстречу основной струе дви­жутся топочные газы в центральной области факела (приосевой зоне рециркуляции) и на периферии его (в пристенной или в межгорелоч - ных зонах). Отмечаются значительные величины скоростей в рецирку­ляционных зонах и практически полное отсутствие областей с малыми скоростями потока в рассматриваемых горизонтальных сечениях топки на уровне расположения горелок.

При движении горящей струи в топочной камере происходит сме­шение ее с топочными газами, вследствие чего ширина ее увеличивает-

Ся, скорости падают, а распределение их по сече­нию становится более рав­номерным. Так, например, на относительном рас­стоянии 1/£)а, равном 0,5 диаметра амбразуры, ве­личина осевой составляю­щей скорости при ау2/^1~

— 1,6 равна примерно средней эквивалентной скорости па выходе из го­релок а>о, а на расстоянии 2,0£)а оиа снижается до 0,5аУ0, [рхЮх/руЩ] макс ~ 0,2 (рис. 3-6,а, кривая 2). На оси топки в месте сопри­косновения струй встреч­ных горелок максималь­ная скорость в факеле со­ставляет примерно 0,Зсоо и превышает среднерас­ходную в данном сечении топки всего лишь на 10%- При этом поле скоростей практически равномерно.

По мере расширения струи зона максимальных скоростей отделяется от оси горелки и приближа­ется к ограничивающей стенке. Далее факел на­чинает смыкаться и на го­ризонтальном участке движется таким образом, что максимум скоростей находится па расстоянии 300—500 мм от экранных поверхностей. Поэтому, несмотря на достаточно большую начальную ско­рость струи и довольно стесненную компоновку горелок, «наброса» факе­ла на боковые экраны не наблюдается.

Вместе с деформаци­ей профиля скорости в ос­новной струе происходит изменение соотношений размеров зон рециркуля­ции и основного потока. Уменьшаются размеры

Зон, в которых движутся газы к устью факела в пристенной области, и на расстоянии //£>а=1,3 пристенная зона рециркуляции исчезает (рис. 3-6,6, кривая 2). Ширина приосевой зоны <в этом сечении достигает максимальных значений, далее она начинает сужаться и на расстоянии //Оа = 2,0 исчезает, а все сечеиие топочной камеры заполняется потоком, движущимся от горелки в глубь топки.

Расход газов в зонах рециркуляции по ходу факела увеличивается, а максимальное значение его в пристенной области (Орец/Оо)^^ » Рав - ное примерно 0,13, достигается на относительном расстоянии ///)а^0,4 от устья. В приосевой зоне максимум рециркуляции наблюдается па расстоянии //£)а = 0,6 при величине (ар. ц/00)^аеквс = 0,32 (рис. 3-6,в, кри­вые 2). Далее по ходу факела размеры зон и расход газов в каждой из них уменьшаются и постепенно зоны рециркуляции вырождаются.

Суммарное относительное максимальное количестро рециркулиру­ющих в устье факела газов при Ш|2/г01~1,6 составляет по массе 1£?рец/0о~0,42, что превышает количество газов, необходимых для вос­пламенения даже пыли АШ. Поэтому при дальнейшем применении ули - точпо-лопатечных горелок для сжигания тощих и каменных углей мож­но рекомендовать уменьшение угла наклона лопатск завихрителей вто­ричного воздуха до величины рл = 50°, что приведет к снижению коэф­фициента гидравлического сопротивления £2 от 4,5 до 3,5.

Дальнейшее изучение характера течения показало, что с увеличе­нием соотношения скорость затухания струи гак же, как в от­

Крытых топочных камерах, увеличивается и соответственно уменьша­ется дальнобойность факела (рис. 3-6,а) Тангенциальные составляю­щие скорости вблизи устья горелок по величине сопоставимы с акси­альными составляющими, но их затухание по длине факела происходит несколько быстрее. В исследованном диапазоне скоростей (до2/^1~

— 1,1 ^-2,0) относительная длина приосевой зоны рециркуляции /Д)а составляет примерно 2,0£>а, а максимальная относительная ширина Ьрец/£>а= (1,4ч-1,7)£)а (рис. 3-6,6). При ш2/ш!^1,6 получено наиболь­шее количество рециркулирующих газов в приосевой области, а также наибольший суммарный расход в приосевой и пристенной зонах факела (рис. 3-6,в).

Проведенные аэродинамические исследования показали, что при принятой компоновке мощных горелок с топкой камера горения паро­генератора ТПП-210А запол-нена активным потоком ^х/^о^О,1), в ко­тором развивается горение, и мощными зонами рециркуляции топочных газов, обеспечивающими устойчивое воспламенение факела в широком диапазоне изменения режимных параметров при сжигании твердого топлива различного качественного состава.