ТЕОРИЯ ГОРЕНИЯ И ТОПОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА

ЦИКЛОННЫЕ ТОПКИ

Дальнейшим усовершенствованием двухкамерных топок явились циклонные топки, в которых процесс горения интенсифицируется повы - шеним удельной скорости горения и увеличением времени пребывания частиц топлива в камере сгорания.

Имеются следующие типы циклонных топок: с горизонтальными циклонами; с вертикальными цилиндрическими предтопками; с верти­кальными циклонами.

Топки с горизонтальными циклонами

Топки с горизонтальными циклонами (рис. 21-7) — трехкамерные, состоят из камер сгорания 1, дожигания 2 и охлажде­ния 3. Камера сгорания выполнена в виде цилиндра из кипятильных труб 0 38 мм и устанавливается горизонтально, с внутренней стороны
футерована пластичной хромитовой массой, набитой на шипы 0 10 и длиной 15 мм. Шипы приварены к трубам в шахматном порядке с ша­гом 25 мм. С наружной стороны камеру покрывают металлической обшивкой с термоизоляцией.

В циклонных камерам сжигают угрубленную пыль и дробленку, получаемую дроблением угля в молотковых мельницах до остатка /?5 = = 5-ь10%. В дробленке основную массу составляют частицы размером

0,5—1 мм. Для парогенера­торов небольшой мощности применяют индивидуальную систему дробления, а для мощных — центральную си­стему дробления, откуда дробленка подается в бунке­ра парогенератора.

Для сжигания дроблен - ки применяют вихревую го­релку 4, которую в циклоне устанавливают в центре пе­редней стены, имеющей сла­боконическую форму. Пло­ская задняя стена переходит в коническое сопло-ловушку.

Дробленка угля через горелку подается аксиально первичным воздухом со ско­ростью 30—35 м/с. Количе­ство первичного воздуха со­ставляет 15—20 % от всего воздуха, подаваемого для горения. Вторичный воздух вводится в камеру танген­циально со скоростью, дохо­дящей до 150 м/с, через соп­ла с индивидуальным регу­лированием. Сопла располо­жены на верхней образую­щей циклона и занимают 2/з его длины.

Работы, проведенные под руководством Г. Ф. Кнор­ре [Л. 59] на аэродинамиче­ских стендах, полупромыш­ленных и промышленных установках, позволили выявить аэродинамику и процесс горения в горизонтальной циклонной камере.

'Геометрические особенности циклонной камеры, тангенциальная по­дача всего или большей части воздуха в камеру с большими скоростя­ми при центральном выходе газов через обратное сопло, образующего пазуху, обусловливают структуру циклонного пространственного пото­ка. Вектор скорости в циклонном потоке можно разложить на три ха­рактерные составляющие: осевую скорость Шх, вращательную (танген­циальную) скорость УРг и радиальную скорость л№г. Из них для циклон­ного метода сжигания наибольшее значение имеет вращательная ско­рость. Соотношение характеризует степень отклонения винтово-

462
го потока от прямого течения — крутку потока. В горизонтальных ци­клонах вихревой поток совершает не больше одного оборота.

На рис. 21-8 приведено распределение вращательных скоростей в диаметральном сечении камеры; вдоль по радиусу сильно изме­няется. В общем виде ее изменение описывается уравнением:

ИР^^сопб!, (21-1)

Где г — текущий радиус, м; п — показатель степени, изменяется от +1 до —1.

Бектор максимальной скорости Аммане с местоположением в точке, лежащей на окружности с радиусом, примерно равным гиакс = 7з#ц» делит эпюру скоростей на две части, имеющие различный закон изме­нения от радиуса. В периферийной части потока от г^=Яц до г= = ^макс с уменьшением г скорость вращения увеличивается. В этой об­ласти показатель степени п переменный и изменяется в пределах 1—0; участок с п = соответствует потенциальному вращению.

В центральной части потока от г=г(0 до г = 0 вращательное дви­жение газов близко к квазитвердому, т. е. вращательная скорость уменьшается до нуля на оси вращения согласно закону:

^у - = а) = сопб!, (21-2)

Где со — угловая частота вращения.

Область на участке га — гМакс является переходной.

Соответственно распределению вращательные скоростей статиче­ское давление максимально у стенки камеры и уменьшается к ее цен­тру. При сильной крутке в центре циклона давление может понизиться настолько, что из камеры дожигания в циклон устремятся горячие га­зы, создавая обратный осевой поток. Глубина проникновения этого потока зависит от интенсивности крутки. При горении из-за увеличения объема газов и повышения вязкости глубина проникновения обратного потока в глубь циклона уменьшается.

По выходе из сопл струя газов испытывает сопротивление, в связи с чем по мере перемещения газов в циклоне начальный момент коли­чества движения их уменьшается. Имеет место соотношение:

№вхЯц>Шгг. (21-3)

Отношение моментов количества движения газов называется ко­эффициентом сохранения тангенциальной скорости

(2М>

При тангенциальном подводе вторичного воздуха величина е зави­сит также от соотношения площадей сопл и поперечного сечения ци­клона.

Значения е меньше при сжигании угольной пыли, чем при дроблен - ке, вследствие сильного возрастания вязкостного сопротивления из-за повышения температуры и затраты энергии на создание вращательного движения частиц топлива, обладающих сравнительно большой инерци­ей прямолинейного движения. Рассредоточением входа воздуха можно уменьшить падение е по длине циклона.

Сложным является распределение осевых скоростей в циклонной камере. Вращающийся поток в осевом направлении разделяется на два — периферийный направляется в пазуху, делает петлю и возвра­щается, внутренний (центральный) поток, имеющий максимальные осе­вые скорости и занимающий большую площадь, сливаясь с обратным циркуляционным током, из пазухи проходит к выходу через сопло. Обратный осевой ток распространяется на небольшую протяженность или отсутствует. При наличии обратного осевого тока газы из циклона выводят через кольцевое сечение с внешним диаметром, равным отвер­стию сопла, и внутренним 2г0, соответствующим диаметру центральной области подсоса газов. Чем больше степень крутки, тем шире область обратного потока и меньше расходное кольцевое сечение, через которое продукты сгорания попадают из камеры дожигания. При этом больше и выходная осевая скорость.

При сжигании грубой пыли или дроблении в периферийной зоне сиапливается большое иоличество ирупных франций топлива. Эта зона с общим движением потока в пазуху оказывается сильно перегружен­ной топливом и поэтому горение в ней происходит с недостатком воз­духа а<1. При высоких температурах и недостатке воздуха развива­ются процессы газификации топлива. Внутренний слой потока, в осо­бенности при сжигании дроблении, мало загружен топливом, поэтому в нем сравнительно много избыточного воздуха а>1. После разворота в пазухе часть продуктов газификации с периферийным потоком вовле­кается в циркуляционное движение и далее вместе с остальной частью продуктов газификации попадает в осевой выходной поток с избытком свободного воздуха, интенсивно перемешивается с ним и сгорает. На этом участке смешения продуктов, выходящих из периферийной зоны, с осевым выходным потоком также происходит догорание частиц кокса.

Крупные частицы центробежными силами отбрасываются на пери­ферию и, не успев сгореть, достигают стенок и осаждаются на поверх­ностях камеры, смоченных жидким шлаком, где при больших скоростях омывания и высоких температурах интенсивно выгорают.

Однако прилипание частиц к пленке жидкого шлака оказывается недлительным. Значительная доля осевших частиц большими скоро - 464 стями обдувания отрывается и циркулирует в потоке, оказываясь в бла­гоприятны^ условиях для реагирования. Мельчайшие фракции пыли попадают из горелки в центральный поток и прямотоком двигаются к выходу из циклона. На этом пути большая часть их сгорает или га­зифицируется. При более тонком размоле увеличение количества мель­чайших частиц и в связи с этим повышение концентрации топлива в центральном потоке может привести к появлению недожога в потоке. Поэтому при сжигании более тонкой пыли нежелательно применение аксиальных горелок. Для увеличения доли угольной пыли, направляе­мой в периферийный поток, целесообразно пылевоздушную смесь так же, как и вторичный воздух, подавать тангенциально.

Таким образом, согласно теории, разработанной научным коллек­тивом под руководством проф. Г. Ф. Кнорре {Л. 60], циклонный метод сжигания характеризуется газификацией основной массы топлива в пе­риферийной зоне с последующим сгоранием продуктов газификации и недогоревшего кокса в условиях интенсивного смесеобразования в вы­сокотемпературном потоке.

При больших величинах <3/У циклона (камеры сгорания), обуслов­ливающих малую удельную величину поверхности охлаждения, прихо­дящуюся на единицу массы газов, возможна более совершенная орга­низация топочного процесса. В этих условиях горение топлива осущест­вляется с малыми избытками воздуха (а= 1,05ч-1,1), незначительными присосами при высоких температурах, достигающих 1800°С и выше, при которых шлак плазится. Капельки жидкого шлака отбрасываются на стены. Со стен, с пленки жидкий шлак медленно стекает вниз и через отверстие в нижней части задней стены циклона стекает в камеру до­жигания. Для лучшего стекания шлака цилиндрическая камера сгора­ния устанавливается с небольшим наклоном в сторону камеры дожига­ния— порядка 5° к горизонту. Наличие пазухи, образованной соплом - ловушкой, препятствует выносу крупных частиц из камеры, которые в пазухе могут циркулировать до полного выгорания. Время пребывания в циклоне увеличивается также благодаря прилипанию частиц на смо­ченных шлаком стенах циклона. Продолжительность горения частиц в циклонных топках практически не связана со временем движения про­дуктов сгорания через циклон.

Из одной или нескольких параллельно работающих циклонных ка­мер продукты сгорания с температурой 1700°С и выше поступают в од­ну общую узкую и высокую дожигательную камеру. Продукты сгорания выходят из горловины камеры сгорания с большой скоростью, доходя­щей до 200 м/с, ударяются в заднюю стенку дожигательной камеры, опускаются вниз и, совершив поворот через шлакоулавливающую ре­шетку, направляются в камеру охлаждения. Удар газового потока в стену камеры дожигания, поворот и проход через шлакоулавливаю­щий пучок обеспечивает эффективное перемешивание с воздухом и глу­бокий выжиг недогоревшего топлива и продуктов неполного сгорания.

Суммарная величина тепловых потерь с химическим и механиче­ским недожогом на выходе из циклона не превышает 10%. Шлак, улов^ ленный при ударе, изменении направления потока и в шлакоулавливакь щем пучке, стекает на горизонтальный под камеры" дожигания, откуда вместе со шлаком, поступающим из камеры сгорания, через летку вы­текает в шлакоудаляющее устройство. Шлакоулавливающий пучок служит также для защиты шлаковой ванны от охлаждения. Камера дожигания, в которой улавливается примерно 10% шлака, также торк- ретирована.

Однако установка циклонов с наклоном оказалась необязательной. Для упрощения конструкции перешли к горизонтальному расположе­нию циклонов. С этой же целью отказались от шлакоулавливающих пучков и на мощных парогенераторах перешли к встречному располо­жению нескольких циклонов на фронтовой и задней стенах нижней ча­сти топочной камеры, суженной в упрощенную камеру дожигания без

Шлакоулавливающего 'пучка (рис. 21-9).

В случае сжигания гру­бой пыли (#9о<30%), обыч­но приготовляемой в биль - ной мельнице, применяются щелевые горелки, распола­гаемые ниже сопл вторично­го воздуха. При этом обес­печивается более устойчивая работа топки при неболь­ших расходах энергии на размол.

Пр и наличии шлако­улавливающего пучка в ци­клонной топке в жидком ви­де улавливается до 85—90% золы, а при отсутствии — 80%; унос не превышает 15—20%. В связи с высоким шлакоулавливанием в этих Рис. 21-9. Топка со встречным расположением го - топках встает вопрос об

Ризонтальных циклонов. использовании физического

Тепла жидкого шлака.

Интенсивность и экономичность топок с горизонтальными циклона­ми при сжигании каменных углей характеризуются следующими пока­зателями. Тепловое напряжение камеры сгорания высокое и достигает 2—6 МВт/м3 [2—5 Гкал/(м3-ч)]. Однако из-за необходимости иметь развитые камеры охлаждения общее тепловое напряжение топок с го­ризонтальными циклонами не превышает СЦУ = 0,23 МВт/м3 [200Х ХЮ3 ккал/(м3-ч)]. Форсировка поперечного сечения циклонной камеры составляет С£/Р= 14-4-21 МВт/м2 [10—12 Гкал/(м2-ч)]. Тепловые потери <7з + #4 не превышают 1 —1,3%. Благодаря низким тепловым потерям и малым избыткам воздуха к. п. д. парогенераторов с циклонными топ­ками составляет 93,5—95%. Сжигание топлива в виде дробленки или грубой пыли одновременно позволяет уменьшить расход электроэнер­гии на размол.

Нормальная работа циклонной топки в пределах от 40 до 100% номинальной нагрузки парогенератора может вестись изменением на­грузки циклонов или выключением части их. Регулирование выключе­нием части циклонов позволяет вести работу остающихся циклонов с высокой форсировкой, а следовательно, при высоких температурах и еысокой текучести жидкого шлака независимо от нагрузки парогене­ратора.

Циклонные камеры выполняют диаметром от 1,8 до 4 м, единичная производительность по пару составляет от 10 до 60 кг/с (35—210 т/ч).

Ниже приводятся рекомендации по конструктивным размерам го­ризонтальных циклонных камер. Эти размеры даны в отношении к диа - 466
метру циклона Ац, который принят за определяющий размер (рис. 21-10).

Длина циклона.................................................................................... /,ц=1,25 Вц

Длина сопла •....................................................................................... /с=0,25 Пц

Длина участка установки сопл вторичного воздуха. . /=0,75 Оц

Диаметр сопла • . ..................................................... • с? с=0,44 £>ц

Выступ к равен высоте сопл вторичного воздуха, угол раскрытия передней стены о=130°

По режимным параметрам даются следующие рекомендации: тем­пература подогрева воздуха 350—400°С; избыток воздуха ац= = 1,05-М, 1.

Расход первичного воздуха принимается равным 15% общего рас­хода воздуха на горение при нормальной производительности незави­симо от нагрузки для поддержания постоян­ной скорости на выходе из горелок.

Так как скорость вторичного воздуха на входе в камеру составляет №2= 130ч-150 м/с, то эти топки снабжаются высоконапорными вентиляторами с напором 10—20 кПа. Поэто­му расход энергии на 10—12% выше, чем у обычных (пылеугольных парогенераторов.

Преимуществом горизонтальных циклон­ных топок по сравнению с другими типами циклонных предтопков является возможность сжигания дробленки, а недостатком — высокое гидравлическое сопротивление.

Применение циклонных топок позволя­ет получить компактные топочные устрой­ства.

Так, например, топочное устройство парогенератора блока 50 МВт (рис. 21-9) про­изводительностью 400 кг/с (1470 т/ч) имеет 8 встречно-расположенных горизонтальных циклонов диаметром 3050 мм. Общее тепловое напряжение топочного объема состав­ляет ф/У=0,29 МВт/м3, а тепловое напряжение сечения циклонов — МВт/м2.

По условиям общей компоновки горизонтальные циклонные каме­ры удобно располагать со стороны фронтовой стены парогенератора в один или два яруса в количестве до 5 шт. На парогенераторах мощ­ностью свыше 200 кг/с (700 т/ч) циклонные камеры устанавливают в один ярус на фронтовой и задней стенах топки до 6-—7 шт. на каж­дой стене.

Топки с горизонтальными циклонами рекомендуются для сжигания маловлажных бурых углей и каменных углей с выходом летучих на горючую массу не менее 18—20%, с приведенной зольностью до 1,5% X Хкг/МДж, температурой плавления золы 1450—1500°С и вязкостью шлака при 1430°С не выше 250 П.

Топки с горизонтальными циклонами могут применяться также для сжигания мазута и газов.

Для сжигания углей АШ, ПА и Т топки с горизонтальными цикло­нами не могут быть использованы из-за недостаточно устойчивого за­жигания и недостаточно интенсивного и экономичного сжигания.

Топки с вертикальными цилиндрическими предтопками

Вертикальный циклонный предтопок ВТИ (рис. 21-11} выполняется цилиндрическим £)ц=2,254-3,25 м и высотой (3,5ч-5)/)ц. Экранные трубы предтопка ошипованы и футерованы карборундом.

Производительность циклона по пару 16—20 кг/с. Для парогенератора £) = 700 кг/с (2500 т/ч) блока 500 МВт принято 12 предтопков с произ­водительностью каждого 58 кг/с (208 т/ч). При парогенераторах про­изводительностью до 66 кг/с (240 т/ч) предтопки располагают перед фронтом, а при большей — встречно со стороны боковых или фронтовой

И задней стен, в ряде случаев вписан­ными в общую камеру охлаждения.

В нижней части предтопка, при­мыкающей к камере охлаждения, тру­бы разведены в четырехрядный шлако­улавливающий пучок. Летка 0 500 мм на дне предтопка образована его эк­ранными трубами. Основные конструк­тивные соотношения предтопка приве­дены на рис. 21-12.

Топка с вертикальными предтоп - ками предназначена для сжигания пы­ли угрубленного размола АШ, ПА, ка­менных и бурых углей, имеющих бла­гоприятные температурные и вязкост­ные характеристики золы и шлака [Л. 60].

Особенностями вертикальных ци­линдрических предтопков являются большее развитие их высоты и отсут­ствие на выходе обратного сопла с па­зухой. Последнее обстоятельство ис­ключает образование обратного коль­цевого вихря и циркуляционного дви­жения в районе выходного отверстия. В связи с увеличенной высотой полу­чается более умеренное объемное теп­ловое напряжение предтопка С}/Уц= = (1,1 - г-1,8) МВт/м3 по сравнению с го­ризонтальными циклонами.

В вертикальном цилиндрическом предтопке, так же как в горизон­тальных циклонах, горение организуется в вихревом потоке. Для этого применяются вихревые горелки с лопаточными завихрителями. Горелки размещаются аксиально по одной штуке на потолке каждого предтоп­ка. Вторичный воздух полностью или частично подается через горелки. Во втором случае остальная часть вторичного воздуха подается через сопла, расположенные на боковой поверхности предтопка в его верхней части.

Исследования аэродинамики цилиндрических предтопков были проведены на холод­ных моделях. На рис. 21-13 приведена эпюра распределения вращательных скоростей, имеющих наибольшее значение для организации топочного процесса. При большой относительной длине предтопков поток в камере делает около 1,5 оборота. При тан­генциальном подводе всего воздуха вектор максимальной вращательной скорости по­лучается на окружности с /"макс = (0,6-ьО,8)7?ц, а в случае подачи вторичного воздуха через горелки И?, макс сдвигается к оси предтопка гМакС= (0,25-ь0,5)^ц.

Топочные устройства с вертикальными цилиндрическими предтопка - ми испытаны в длительной эксплуатации при сжигании как высокоре­акционных, так и малореакционных топлив, при этом были получены положительные результаты.

Горелочное устройство выполняется в зависи­мости от сорта сжигаемого топлива. Для высоко­влажных бурых углей (Wp=35-^40%) применяют вихревые горелки ВТИ. Для этих топлив была при­менена полуразомкнутая схема сушки с промежу­точным бункером и размолом в молотковых мельни­цах. До поступления в мельницы топливо подсуши­вается до Wv= 12% сушильным агентом с темпера­турой 750—800°С. Сушильный агент образуется сме­шением газов с температурой 1000°'С, отобранных из верхней части камеры охлаждения, с горячим воздухом. Отработанный сушильный агент сбрасы­вается в камеру охлаждения. Парогенератор на указанном топливе 'производительностью 61 кг/с был снабжен тремя предтопками диаметром 2292 мм и высотой 10 м. Первичный горячий воздух с уголь­ной пылью и вторичный воздух со скоростями соот­ветственно 20—30 и 35—40 м/с подают через вихре­вые горелки (рис. 20-9) с лопаточными завихрите - лями на выходе из каналов первичного и вторично­го воздуха.

Завихритель горелки имеет винтовую поверх­ность, образованную установкой лопаток лучами перпендикулярно цилиндрической поверхности мундштука горелки, наклоненными под некоторым углом к плос­кости выходного сечения. Такой подачей первичного и вторичного воз­духа при небольших скоростях обеспечивается интенсивное вращение

Факела. При тонкости помола Rqo=40-^50%, ■^200=204-30% и i#5oo=3-f-8% удельный расход электроэнергии на размол и транс­порт топлива составляет 8—10,5 кВт-ч/т. Напор вторичного воздуха составляет 0,16—0,2 кПа. При температуре горячего воздуха 450°С коэффициент избытка возду­ха на выходе из предтопка 0'%= 1,05-4-1,1 и за пароперегревателем а//пп=1,2; при теп­ловом напряжении объема предтопка Q/Vnp= 1,16-г-1,85 МВт/м3 и его сечения Q/F= 11,6-4-18,5 МВт/м2 потери тепла со­ставляли: <7з+<74 + <7бшл<1,3%, (<7з + <74<

<0,5%)- Температура газов в предтопкебы­ла на уровне 1550—1600° С и при темпера­туре за пучком 1450—1500RC обеспечивала надежное вытекание жидкого шлака.

Опытами установлено, что бурые угли с приведенной влажностью Ws=,43-f - 1,65%-кг/МДж и температурой плавления золы /3<1290°С при температуре горячего воздуха /г. В^350°С возможно сжигать в предтопках и при схеме пылеприготовления с прямым вдуванием.

При сжигании бурых и каменных углей с большим выходом летучих вторичный воз­дух частично подается через аксиальные

Горелки, а остальная часть его через тангенциальные сопла, которые размещают на боковой поверхности предтопка в его верхней части.

Этим обеспечивается большая подача воздуха в зону воспламене­ния и более ранее перемешивание горящего топлива с воздухом. Пы­левоздушная смесь подается с большой степенью крутки для интенси­фикации процесса горения и увеличения шлакоулавливания, чему так­же способствует увеличение скорости воздуха.

Для сжигания каменных углей, в частности кизеловских, кузнецких и их промпродуктов обогащения, также применяют вихревые горелки с лопаточными зави^рителями, через которые подают 20% воздуха с угольной пылью и 40—50% воздуха в качестве вторичного. Остальное количество воздуха подается через сопла, касательно расположенные на боковой поверхности предтопка ниже горелок со скоростью 50 — 60 м/с. При таком способе ввода воздуха давление первичного воздуха составляет 2—2,5 кПа, а вторичного—1,2-г-1,6 кПа, т. е. обеспечивает­ся умеренное сопротивление предтопка.

Опыт длительной эксплуатации показал, что при тонкости помола кизеловского угля i? go=40-f-45%, температуре горячего воздуха 245 — 270°С, а"пр= 1,05-г-1,1, Q/Vnp =■ 1,39ч-1,89 МВт/м3, Q/Fn р =■ 13,9-:- 18,5 МВт/м2 и общем тепловом напряжении всей топки QIV = = 0,278 МВт/м3 в предтопке выгорало 96—97,5% топлива. Потери на выходе из циклона были: <7зпр = 1,54-3%; ^4пр=1°/о, а общие тепловые потери топки составляли <73+ <74 = 0,4ч-0,5%. Температура факела у лет­ки в зависимости от нагрузки, избытка воздуха и температуры плавле­ния золы колебалась в пределах 1550—1770^0.

Сжигание кузнецкого угля и промпродукта его обогащения совер­шается устойчиво и с такой же высокой экономичностью, как и кизе­ловских углей. Вследствие сравнительно низкой температуры плавления у этих топлив шлаки хорошо вытекали при температуре за пучком 1500—1550°С.

При сжигании углей с малым выводом летучих, в частности АШ, для обеспечения надежного зажигания через горелку подается угольная пыль с 15—20% воздуха со скоростью 20—25 м/с, а весь вторичный воздух подается тангенциально через сопла, расположенные на цилин­дрической части ниже горелки со скоростью 50—60 м/с. Сушильный агент сбрасывается в камеру дожигания. С этой же целью в верхней части, где располагается зона воспламенения, диаметр предтопка уве­личен до 3000 мм при диаметре нижней части 2270 мм. Сужение каме­ры в нижней части также способствует сохранению крутки вдоль ка­меры. При оптимальном значении а"пР = 1,0 ч-1,04, Q/Fnp=0,96 ч - 1,6 МВт/м3 и тонкости помола i?9o = 7-f-10%, механический недожог со шлаком в предтопке составлял <74шл = 9%, а степень выгорания топли­ва— 90%. При температуре в конце предтопка 1600°С и выше шлак вы­текает хорошо. В вертикальных циклонных предтопках шлакоулавли - вание высокое, при бурых и каменных углях оно составляет 75—80%, а при АШ — 60—65%.

Эксплуатация цилиндрически^ предтопков выявила лучшую их при­способленность к сжиганию малореакционных топлив (Vr< 10%) и топ­лив с более тугоплавкой золой, чем горизонтальных циклонов.

Угрубление помола АШ до i?9o=12-f-20% не вызвало увеличения <74, но привело к значительному уменьшению заноса перегревательных поверхностей мельчайшей золой.

Вертикальные цилиндрические предтопки отличаются высокой эко­номичностью работы, выгорание топлива достигает 97—98% при сжи - 470

Гании бурых и каменных углей и 90% при сжигании АШ. Коксовый остаток догорает в футерованной части камеры охлаждения. Суммар­ные топочные потери при сжигании бурых и каменных углей небольшие и составляют +<74 — 0,5%, а при сжигании АШ — #4 — 3%.

Расчетные характеристики циклонных и двухкамерных топок при­ведены в табл. 21-2.

Вертикальная циклонная топка

Вертикальная циклонная топка (рис. 21-14) предназна­чена для сжигания угрубленной угольной пыли (Rm^Z30-^40%). Каме­ра сгорания выполнена в виде вертикального циклона и расположена: под камерой охлаждения. Циклонная камера и присоединительная гор­ловина 1, в нижней части которой размещается шлакоулавливающая

Решетка, а верхняя—служит камерой дожига­ния, экранированы и футерованы. Камера охлаждения выполнена с открытыми экра­нами.

Прямоточные щелевые горелки 2 располо­жены тангенциально на боковых стенах в верхней части камеры сгорания. Первичный воздух с угольной пылью подается через го­релки со скоростью 25—35, а вторичный — 40—60 м/с. Продукты сгорания из циклонной камеры выходят через горловину 1 вверх, пере­ходя последовательно в камеру дожигания и охлаждения. Горловина в виде центрально - установленного цилиндра, низко опущенного в камеру сгорания, выполняется из экранных труб, включенных в контур циркуляции паро­генератора.

Углублением внутреннего цилиндра в ци­клон достигается ввод вращающегося факела в него так, чтобы и при малых нагрузках горя­чие продукты сгорания омывали дно циклона,

Обеспечивая высокий нагрев и текучесть-

Удаляемого жидкого шлака. Это мероприятие* также увеличивает улавливание золы в цик­лоне.

В результате осуществления тангенциального ввода струи пыле­воздушной смеси и аксиального выхода продуктов сгорания в этой ци­клонной камере достигается высокое шлакоулавливание. Даже без' шлакоулавливающей решетки до входа продуктов сгорания в горлови­ну улавливается 75—80% шлака.

По имеющимся эксплуатационным данным примерно 90% пыли, сгорает в непосредственной близости от горелок. Оставшиеся 10% наи­более грубой пыли догорают в камере дожигания. Более крупные ча­стицы удерживаются в камере сгорания и выгорают при большей ско­рости омывания потоком газов. Тепловое напряжение объема верти­

Кального циклона составляет Q/V= l-i-1,4 МВт/м3, а сечения Q/F = =3,5ч-4 МВт/м2.

Парогенераторы с вертикальными циклонами выполняют паропро - изводительностью до 125 кг/с (450 т/ч) с числом циклонов от одного - до четырех и одной камерой охлаждения.

Так, например, для парогенератора - производительностью 50 т/ч применен один) циклон 0 3700 мм и горловиной 0 2100 мм; тепловое напряжение объема этого цик­лона МВт/м3, сечения — СЦР=4 МВт/м2. Степень улавливания золы в цикло­

Не 75—80%.

Циклоны допускают снижение нагрузки до 30% при высокой, эффективности сжигания топлива. Благодаря вводу топлива и воздуха с умеренными скоростями гидравлическое сопротивление этих циклонов, невелико.

В итоге можно отметить следующие общие основные характери­стики работы топок с различными циклонными камерами сгорания.. Циклонные камеры работают с высокой форсировкой: тепловое напря­жение объема камеры достигает СЦУЦ=3,5—7 МВт/м3, а поперечного сечения камеры — (2//^= 12ч-16 МВт/м'2, т. е. во много раз превышает тепловое напряжение факельных топок.

В связи с этим малые удельные величины поверхностей охлажде­ния, приходящихся на единицу расходной (секундной) массы продук­тов сгорания, утепление стен циклонных камер и малые избытки воз­духа обеспечили высокий пирометрический уровень процесса горения, позволяющего надежно удалять шлаки в жидком виде при сжигании - топлив с тугоплавкой золой при работе парогенераторов как при но­минальной, так и пониженной нагрузке.

Путем отключения отдельных циклонов можно вести работу паро­генератора в широком диапазоне нагрузок — от 40 до 100% номиналь­ной производительности при устойчивом выходе и удалении шлаков. Это позволяет пойти на некоторое угрубление помола. Но в ряде слу­чаев, в особенности при повышенной тугоплавкости шлаков, может ока­заться выгодным иметь более тонкий помол для обеспечения высокого, пирометрического уровня. При значительном шлакоулавливании в ци­клонных камерах замечается существенное утонение фракций летучей золы и как следствие повышение интенсивности заноса конвективных поверхностей сыпучими отложениями.

Высокая паропроизводительность и компактность делают перспекг тивными циклонные камеры для мощных парогенераторов.

[1] = П. г - 0,51/го + У™ (2-53)

[2] = -£-• (МО)

Ґ<?3/2 '

[4] Аналитическая и гигроскопическая 1^ги влажность топлива очень близки по своей величине.

[5] К эталонному топливу близко подходит по своим свойствам донецкий антраци­товый штыб марки АШ, принимавшийся ранее за эталонное топливо.

[6] Расчетной или максимально-длительной производительностью мельницы назы­вается ее производительность £Расч, определяемая ИЗ соотношения -#маСЧ =/Сз-£пг/£м— = /С3--в”0М, т/ч, где 5ПГ, т/ч — расход топлива парогенератором при расчетной или максимально-длительной его паропроизводительности; 2М — число мельниц на пароге­нераторе; £“ом =Впг/2м, т/ч — номинальная производительность мельницы, т. е. коли­чество топлива, приходящееся на одну мельницу; Кз —коэффициент запаса, равный 1,1 для ШБМ при установке с пылевым бункером и 1,2 при системе пылеприготовления с прямым вдуванием.

[7] Ш-50 в настоящее время не выпускаются

*+ Производительность ШБММ-70 на АШ пои влажности топлива сушонки не более 3%.

[8] Объем воздуха в м3 при температуре 0°С и давлении 0,1013 МПа.

[9] Энергетическая загрузка мельницы определяется величиной потребляемой ею энергии, которая в шаровых барабанах мельницы зависит от количества загружаемых шаров, а в молотковых — от загрузки топливом.

18—541 273

[10] При проектировании системы пылеприготовления со среднеходными мельницами, с мельницами'вентиляторами или с быстроходно-бильными мельницами задачей расчета мельницы является выполнение поверочного расчета для варианта типоразмера мельни­цы, предварительно (ориентировочно) выбранного по табл. 13-4 для МВС, табл. 13-5 для ББМ и табл. 13-6 для М-В.

При этом в результате расчета определяется производительность проверяемого типоразмера мельницы для заданного топлива и принятой (по указанным в гл. 12 ре­комендациям) тонкости помола, а также потребляемой мощности и удельного расхода электроэнергии, а в случае мельницы-вентилятора — также и потребного напора.

[11] Эту скорость часто называют скоростью витания.

[12] В данном случае масса газов в 1 м3 при температуре 0°С и давлении 0,1013 МПа.

[13] Объем воздуха в м3 при температуре 0°С и давлении 0,1013 МПа (760 мм рт. ст.).

[14] Каждая молотковая мельница снабжается самостоятельным регулятором пер' вичного воздуха (РПВ).

[15] См. книгу Волковинский В. А., Роддатис К. Ф., Харламов A. A. .Мельницы-вентиляторы. М., «Энергия», il971. 288 с.

[16] При сжигании полуантрацитов в котельных агрегатах, предназначенных для АШ, величи­на <74 уменьшается до 3%.