ТЕОРИЯ ГОРЕНИЯ И ТОПОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА

ОБЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КАМЕРНЫХ ТОПОК

Назначением камерного топочного устройства является превращение химической энергии топлива путем его сжигания в тепловую энергию продуктов сгорания. Часть этой энергии передается радиацией топоч­ным экранам, а остальная часть — энтальпия горячих продуктов сгора­ния— используется в конвективных поверхностях нагрева. Топочная камера, предназначенная для сжигания топлива, выполняется полно­стью экранированной. На стенах топки размещаются панели из верти­кальных труб 0 38—60 мм с шагом 8/(1= 1,05-^-1,10. В верхней и ниж­ней части топочной камеры экранные трубы выводятся через стены и присоединяются к коллекторам (трубам 0 219—273 мм). Нижний кол­лектор экрана служит для подачи рабочего тела в экранную систему. Через верхние коллекторы рабочее тело выходит за пределы топки по­сле прохода через экранные трубы, в которых энтальпия рабочего тела повышается. Чтобы интенсифицировать теплопередачу и снизить тем­пературу газов на выходе из топочной камеры, в ней размещают шир - мовые поверхности, а в некоторых случаях двусветные экраны, которые разделяют топочную камеру на несколько секций. Это конструктивное мероприятие также применяется для уменьшения габаритов топочной камеры. Топочными экранами и ширмовыми поверхностями восприни­мается 50% и более тепла, передаваемого в парогенераторе рабочему телу.

Камерная топка парогенератора представляет собой первую по хо­ду продуктов сгорания шахту при П-образной его компоновке, сред­нюю— при Т-образной или нижнюю часть шахты — при башенной. То­почную камеру преимущественно выполняют в виде прямоугольного параллелепипеда. Топки мощных парогенераторов выполняют в плане в виде вытянутого прямоугольного или, реже, более сложного, напри­мер восьмигранного, сечения.

При сжигании твердых топлив с легкоплавкими минеральными примесями необходимо охлаждать продукты сгорания в топочной каме­ре настолько, чтобы температура газов перед фестоном или фестониро - ванной частью конвективного пакета, расположенного в верхнем гори­зонтальном газоходе, была не выше значений, приведенных в табл. 19-1 (не выше температуры начала деформации золы). При этих температу­рах обеспечивается затвердевание содержащихся в газах капелек рас­плавленной золы. В противном случае произойдет шлакование располо­женных за топкой фестона и полурадиационных поверхностей. При расположении ширм в верхней части топки температура на входе в них для шлакующихся топлив принимается не выше 1200°С, для нешлакую - щихся (типа экибастузского угля) — не выше 1250°С, для сильношла- кующихся бурых углей (типа канско-ачинских) и сланцев — не выше 1100°С. В фестонированной части конвективного пакета газы должны охлаждаться не менее чем на 50°С.

С целью предохранения конвективных пучков, расположенных в опускной шахте, от заноса отложениями температура перед ними при­нимается не выше значений приведенных в табл. 19-2.

В топках, предназначенных для сжигания топлив с тугоплавкой золой, газообразных и жидких топлив производится глубокое охлаж­дение газов в связи с тем, что при высоких температурах передача теп­ла топочным экранам излучением более эффективна, чем передача теп-

Ла конвекцией в конвективных поверхностях нагрева. При расчете этих топок оптимальное значение температуры газов на выводе из топки о-пределяется технико-экономическим расчетом.

Шлак, выпадающий в нижней части топочной камеры, непрерывно удаляется в твердом или жидком состоянии. Для твердого шлакоуда - ления в нижней части камеры, придавая экранам фронтовой и задней стен большой наклон (55—60°), выполняют холодную шлаковую ворон­ку. Выпадающий шлак скатывается по экранированным холодным по­верхностям воронки в шлакоприемное устройство, откуда в остывшем состоянии механически удаляется в канал гидрозолоудаления. В паро-

Генераторах с жидким шлакоудалением нижняя часть топочной камеры выполняется в виде пода, через летку которого при высоких темпера­турах шлак удаляется в легкотекучем состоянии. В однокамерных топ­ках с твердым шлакоудалением доля золы, улавливаемой со шлаком, невелика и составляет 0,1—0,15. Основная часть золы уносится продук­тами сгорания через конвективные газоходы и затем осаждается в зо - лоулавливаюшдх устройствах. При жидком шлакоудалении в топке улавливается золы больше, чем при твердом.

Твердое шлакоудаление рекомендуется для сжигания фрезерного торфа, сланцев, всех бурых углей, особенно с тугоплавкой золой /о> >1400°С), каменных углей с Уг>12% и Лп>1,43.

В верхней части задней стены топки иногда выполняют выступ, который улучшает заполнение камеры факелом и способствует более равномерному омыванию газами ширм и первых пакетов конвективных поверхностей нагрева.

Камерная топка должна быть экономичной в работе, обеспечивая высокую полноту сгорания топлива при возможно меньшем коэффи­циенте избытка воздуха для повышения к. п. д. парогенератора, на­дежной в работе в пределах нагрузки от 50 до 100% для высокореакци­онных топлив и 60—100% для малореакционны, х при непрерывной кам­пании парогенератора 3000—4000 ч и работе его в течение 2 лет без капитального ремонта.

Обеспечивая возможность сжигания различных видов топлив, ка­мерная топка должна иметь малые капитальные, а также эксплуата­ционные затраты, связанные с расходом энергии на подготовку топлива к сжиганию, на подачу топлива и воздуха в топочную камеру, на уда­ление газов и шлаков, а также с расходом на ведение эксплуатации и ремонт.

С увеличением мощности парогенератора объем топочной камеры увеличивается пропорционально кубу ее линейного размера, а поверх­ность стен — квадрату его. Вследствие этого поверхность размещаемых на стенах камеры экранов, приходящаяся на единицу ее объема, с уве­личением производительности парогенератора уменьшается и для обеспечения допустимой температуры газов на выходе из топки при­ходится значительно увеличивать габариты топочной камеры по срав­нению с габаритами, необходимыми по условиям горения топлива. Су­щественным является увеличение радиационной теплопередачи в топоч­ной камере и усиление положительно влияющей на нее интенсификации процесса сжигания пылевидного топлива с целью избежания чрезмер­ного увеличения габаритов топочной камеры парогенераторов большой производительности. Для снижения стоимости камерную топку целе­сообразно выполнять правильной геометрической формы.

На энергетических парогенераторах применяют различные системы пылеугольных топочных устройств, которые можно свести к нескольким основным типам, представленным на рис. 17-2 схемой классификации.

Тип топочного устройства выбирается в зависимости от физико-хи­мических свойств и состава топлива (горючей массы, минеральной части и влаги), производительности и конструкции парогенератора с учетом экономичности и надежности работы, а также стоимости парогенерато­ра и его ремонта.

Антрацитовый штыб, полуантрациты, тощие и твердые каменные угли целесообразно сжигать в камерных топках с промбункером. Бу­рые и каменные угли с высокой влажностью, большой зольностью и с высокой температурой ее плавления, сланцы и фрезерный торф — в камерных топках с прямым вдуванием и в основном с твердым шла- коудалением.

Для сжигания бурых углей, фрезерного торфа, сланцев и камен­ных углей с выходом летучих Уг^30% и Кпо^>1,2 широкое распростра­нение получили топки с прямым вдуванием с молотковыми мельница­ми, а в случае сжигания высоковлажных бурых углей и фрезерного торфа применяются мельницы-вентиляторы. Эти топки усовершенство­вались от установок с открытыми амбразурами до топки с высокона­порными горелками.

При сжигании шлакующих топлив с легкоплавкой золой, а также - низкореакционных топлив с благоприятными температурными и вязко­стными характеристиками золы и шлака, например назаровские угли Канско-Ачинского бассейна, применяют топки с жидким шлакоудале - нием.

Растопка пылеугольных топок обычно производится на мазуте. Растопочные мазутные форсунки устанавливают внутри пылеугольных горелок или под ними на той же или на примыкающей стене.