Котельные установки

Топки с жидким шлакоудалением

В отличие от топок с твердым шлакоудалением в топках с жидким шла­коудалением температуру в нижней части топочной камеры поддерживают та­кой, чтобы обеспечить не только полное расплавление шлаков, но и удаление их в жидком виде через летку. Необходимо, чтобы его температура градусов на 100 превышала температуру его жидкоплавкого состояния (t! IILI + 100), а температура факела должна быть градусов на 100 выше температуры шлака.

Схемы пылеугольных топок с жидким шлакоудалением приведены на рис. 9.21, 9.22. Их выполняют в виде двухкамерных и однокамерных.

Рис. 9.21. Схема двухкамерной топки с жидким шлакоудалением:

1 - камера сгорания и плавления; 2 - камера охлаждения: 3 - котельный пучок; 4 - под камеры сгорания; 5 - водяная ванна для грануляции шлака; 6 - горелки; 7 - шлакоулавливающая решетка

В двухкамерной топке (рис. 9.21) топливо через горелку 6 поступает в камеру 1, стены которой покрыты ошипованными и футерованными (утеп­ленными) экранными трубами. В камере 1 при горении развивается высокая температура, обеспечивающая плавление шлака. Над первой камерой распола­гается вторая камера 2, в которой происходит охлаждение газа и содержащего­ся в нем расплавленного шлакового уноса. Камера охлаждения имеет обычные гладкие экранные трубы.

Камеры плавления и охлаждения разделены шлакосепарирующим пуч­ком труб 7, выполненным из разведенных ошипованных труб, имеющих огне­упорную футеровку. Шлак (жидкий) удаляется через летку.

В однокамерной топке с жидким шлакоудалением (рис. 9.22, а) шлако - сепарацпонный пучок труб отсутствует. Камера охлаждения является непо­средственным продолжением камеры плавления и отличается от нее тем, что экраны в ее пределах не ошипованы и не покрыты огнеупорной футеровкой. Весь низ топки от пода до горелок и выше них на 1-2 м утепляют с помощью ошипованных экранов с набивкой на них хромитовой массы.

В нижней части топки установлены угловые горелки. В отличие от топок с твердым шлакоудалением здесь горелки располагают значительно ниже с целью повышения температуры в районе шлаковой ванны.

На рис. 9.22, 6 представлена схема топки с жидким шлакоудалением ""с пережимом". В этой конструкции легче достигается высокая температура ни­же пережима, необходимая для обеспечения жидкого шлакоудаления.

Из камеры плавления шлак через летку стекает в шлаковый комод, где гранулируется водой.

Под топки может быть ""горячим", т. е. не иметь охлаждения, кроме змеевиков в пороге летки, или ""холодным", когда весь под топки охлаждается трубами настенных экранов (рис. 9.23). Во втором случае при температурном удлинении экранов вниз должен перемещаться и под, что осуществляется либо установкой специальных пружинных опор под подом, либо подвеской пода к экранным трубам. ""Горячий" под обычно покоится на неподвижной металло­конструкции.

Надежность работы топки с жидким шлакоудалением во многом зависит от устройства летки. В современных котлах летка снабжается охлаждающими змеевиками. Края летки в виде порога возвышаются над подом. Шлак, накап­ливаясь, переливается через край в летку.

В отличие от топок с твердым шлакоудалением, где в топочной камере осаждается всего 5-10 % всей золы, в топках с жидким шлакоудалением осаж­дается 30-40% в однокамерных топках и до 60-70 % в двухкамерных. Повы­шенное выделение шлака в топке с жидким шлакоудалением объясняется на­личием на футерованных стенах жидкой липкой пленки шлака, на которой хо­рошо удерживаются попавшие на нее частицы. Более высокое улавливание шлака в двухкамерных топках объясняется наличием шлакоулавливающего пучка между I и II камерами, стенки труб которой также футерованы и покры­ты пленкой шлака. Уловленный шлак свободно стекает по стенкам футерован­ных труб в шлаковую ванну. Повышенное улавливание шлака в топках с жид­ким шлакоудалением вызывается также повышенной агломерацией расплав­ленных частиц в топочном объеме.

В топках с жидким шлакоудалением наблюдается селективное (выбороч­ное) плавление компонентов золы, что приводит к тому, что газы в верхней части топки содержат более тугоплавкие составляющие.

Примером селективного выделения отдельных компонентов минеральной части в топочной камере могут служить канско-ачинские угли.

Опытами, проведенными ОРГРЭС на промышленных агрегатах, установ­лено, что при работе однокамерных топок с жидким шлакоудалением наблю­дается меньшая шлакуемость котельного пучка по сравнению с топками с твердым золоудалением.

Более высокое золоулавливание в топке приводит к снижению золового износа труб и к уменьшению загрязнения труб отлагающейся золой.

Благодаря повышенным температурам в области факела уменьшается длительность процесса воспламенения и горения и улучшается выжиг топлива. При проектировании топок с жидким шлакоудалением потеря тепла от меха­нического недожога (q4) принимается в размере 50 % от q4 при гранулирован­ном шлакоудалении.

Рекомендуется принимать следующие значения коэффициентов избытка воздуха в конце топки: в однокамерных топках с жидким шлакоудалением ат = 1,15-1,2; в конце первой камеры двухкамерной топки ат= 1,1-1,15; на выходе из топки с утепленной воронкой (см. описание ниже) ат = 1,25 (на АШ). То есть коэффициент избытка воздуха в топках с жидким шлакоудалением не­сколько ниже, чем с твердым, это также сказывается на повышении КПД котла (за счет уменьшения потери q2).

При жидком шлакоудалении имеют место более высокие тепловые напряжения топочного объема. Так, в однокамерных топках при сжигании ка-

Q з з

Менных углей допускаются тепловые напряжения —- до 800-10 кДж/м ч, а

Среднее тепловое напряжение двух топок в двухкамерной топке - до 1000-10 кДж/м ч (смотри нормы).

В топках с жидким шлакоудалением создаются условия для резкого сни­жения присоса воздуха в нижней части топки, так как наличие монолитного пода уменьшает неплотности.

В топках с жидким шлакоудалением потеря с физическим теплом шлака довольна велика. При многозольном топливе эта потеря может достигать 2-3 %. Это один из недостатков топок с жидким шлакоудалением.

Жидкий и подвижный шлак активно разъедает огнеупорные материалы. Для устранения этого на поду поддерживается слой шлака порядка 200 мм. Нижняя часть слоя охлаждается, загустевает или даже застывает. Это предо­храняет под от разъедания.

Одним из недостатков топок с жидким шлакоудалением является ограни­чение минимальной нагрузки переходом шлака из жидкого в тестообразное и даже в твердое состояние.

Вытекание шлака из летки может прекратиться также при попадании в шлак большого количества несгоревших частиц углерода, так как последний резко увеличивает вязкость шлака.

В настоящее время основным недостатком топок с жидким шлакоудале­нием является образование окислов азота, вредно воздействующих на живые организмы. Эти окислы начинают образовываться при температуре выше 1400 °С. Увеличение избытка воздуха способствует образованию окислов азота.