ТЕОРИЯ ГОРЕНИЯ И ТОПОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА

ОДНОКАМЕРНЫЕ ТОПКИ С ЖИДКИМ ШЛАКОУДАЛЕНИЕМ

Переход на жидкое шлакоудаление впервые был осуществлен за­меной холодной воронки существующих парогенераторов на горизон­тальный или наклонный под с леткой. Так появились одйокамерные топки с жидким шлакоудалением (рис. 21-1), преимущественно вы­полняемые призматической формы или с пережимом.

В топках с жидким шлакоудалением различают три зоны по орга­низации топочного процесса и по состоянию шлаков и золы. Первая из них — зона активного горения топлива и плавления шлаков — занимает нижнюю часть топки, в которой экранные поверхности ошиповывают и покрывают хромитовой массой для уменьшения теплоотдачи к экран­ным поверхностям и обеспечения высоких температур газов, необходи­мых для надежного плавления и свободного стекания шлака по стенам в шлаковую ванну.

С этой же целью горелки размещают невысоко над подом встречно на боковых стенах или в углах топки, а на парогенераторах производи­тельностью 265 кг/с (950 т/ч) и выше — на фронтовой и задней стенах.

Для направления факела на поверхность жидкой ванны горелки иногда наклоняют вниз. Из ванны в легкотекучем состоянии шлак удаляется через летку. Верхней границей первой зоны является область, в которой температура газов выше температуры жидкоплавкого состояния шлаков.

При встречной компоновке горелок применяют прямоточные или вихревые горелки. Вихревые горелки с круглыми и в особенности

С коническими амбразурами большого сечения подвержены сильному нагреву излучением ядра факела и горячими то­почными газами, которые эжектируются к корню раскрывающегося вихревого фа­кела. По этой причине металлические на­конечники горелок часто выгорают.

При компоновке прямоточных горе­лок в углах топки их размещают в 2—4 яруса. Сбросные горелки размещают так­же в углах топки между основными пы­леугольными горелками. Нижний ряд го­релок располагают на высоте 1 м над подом. При направлении осей горелок по касательной к воображаемой окружности 0 1—2 м, в центре топки, ядро факела располагается над серединой жидкой ванны.

В топке с угловыми горелками из-за вращательного движения факела в сред­ней части топки давление понижается и в зону пониженного давления поступают продукты сгорания из верхней части топ­ки. Движущиеся вниз продукты сгорания могут устремиться через летку. в шлако­вую шахту.

Во второй зоне, находящейся выше первой, где температура газов снижается, а вязкость шлака увеличивается, шлак теряет текучесть и становится липким. При отложении шлака на топочных экранах ухуд­шается их тепловосприятие, затрудняется эксплуатация и понижается надежность работы топки. Для нормальной работы топки необходимо, чтобы вторая зона, являющаяся переходной между 1-й и 3-й зонами, отсутствовала или была сокращена до минимальных размеров. Шлако­вание в переходной зоне должно быть предотвращено рациональной организацией топочного процесса и аэродинамики топки.

Третья зона, являющаяся зоной охлаждения, характеризуется уме­ренными температурами газов, обеспечивающими грануляцию шлаков и золы, часть которых может откладываться на топочных экранах. Эти отложения сравнительно легко удаляются обдувкой.

Наличие второй зоны является недостатком открытых однокамер­ных топок с жидким шлакоудалением, в которых зона плавления не отделена от зоны охлаждения.

В однокамерных открытых топках количество улавливаемого шла­ка небольшое и составляет 10—15% золы сжигаемого топлива.

Под топки. Первоначально жидкое шлакоудаление осуществля­ли на действующих парогенераторах при их реконструкции, при этом под выполняли горизонтальным неохлаждаемым. Под выполняли тол­

Щиной 500—1000 мм из керамических материалов (рис. 21-2) для того, чтобы тепловой поток был не выше 1,15 кВт/м2 [И000 ккал/(м2-ч)] и несущая рамная конструкция работала нормально, а температура же­лезной обшивки была не высокой.

Жидкий шлак, стекающий со стен камеры сгорания и выпадающий из топочного пространства, накапливается на поду и непрерывно выте­кает струей через летку круглой или овальной формы в водяную емкость шлакоудаляющего устройства. Летку обычно располагают на

Дине пода, а на парогенераторах большей производительности устанав­ливают две или большее число леток. Для поддежания шлаковой ванны на поду у летки устраивают шлаковый подпор, несколько возвышаю­щийся над поверхностью пода. Летки со шлаковым подпором выпол­няют охлаждаемыми. У неохлаждаемого пода охлаждение летки не связывают с циркуляционной системой парогенератора, а производят технической водой. Расположение летки в центре пода благоприятно в том отношении, что она находится в зоне высоких температур.

Более надежным в работе является охлаждаемый под (рис. 21-3), в котором систему охлаждения выполняют из труб, вклю­чаемых в циркуляционную систему парогенератора. Охлаждаемый под выполняют наклонным под углом 10—15° к горизонту и футерованным, что способствует лучшему удалению шлака и увеличивает длительность возможной работы топки при режиме с твердым шлаком на низких нагрузках. В нижней части пода выполнена летка с выходным отвер­стием примерно 500x800 мм для выпуска жидкого шлака. Во избежа­ние размыва края летки в ряде случаев окантованы змеевиковым хо­лодильником. Опасны прорыв и вытекание большой массы жидкого ■шлака через летку в водяную ванну, вызывающие повреждение обору­дования и пожары. Охлаждаемый под выполняется также в виде горя­чей воронки, у которой наклонными являются стены, образующие под топки. В этих топках шлак удаляется непосредственно со стен без дальнейшего плавления в жидкой ванне, поэтому шлак вытекает менее расплавленным. Для устранения этого недостатка в нижней части горя­чей воронки устраивается небольшой горизонтальный под, создающий условия для образования шлаковой ванны.

Для создания благоприятных условий получения жидкого шлака в удаления его из топки нижнюю часть однокамерной топки, которая является камерой сгорания и плавления шлака, выделяют пере­жимом.

Пережим выполняется экранами фронтовой и задней стены топки (рис. 21-4). Топки с пережимом относятся к однокамерным полуоткры­тым топкам. Следующая за камерой сгорания камера охлаждения

Призматической формы переходит к го­ризонтальному конвективному газо­ходу.

Камеру сгорания выполняют со сравнительно небольшим объемом. В ней экранные поверхности футеро­ваны— покрыты огнеупорной массой. Футеровка экранов уменьшает интен­сивность теплоотдачи в камере сгора­ния, а пережим сокращает отдачу теп­ла радиацией в камеру охлаждения. В результате этого в камере сгорания устанавливаются высокие температу­ры, стабилизирующие воспламенение и способствующие выгоранию основной массы пыли в ней (полнота сгорания доходит до 90—95%), что имеет боль­шое значение для сжигания малореак­ционных топлив, а также благоприятно для надежного плавления и удаления шлаков, в особенности при понижен­ных нагрузках. В камере сгорания до­стигаются высокие температуры газов 1600—1800°С, высокое тепловое напря­жение объема В фрн/Ук. с = 600-^1000 кВт/м3 и улавливание до 30—40% золы в виде жидкого шлака.

В топках с пережимом парогенераторов блоков 300 МВт обычно - применяют вихревые горелки, которые устанавливают встречно на фрон­товой и задней стенах камер сгорания в два яруса.

Камера охлаждения полностью экранирована открытыми трубами. В камере завершается выгорание топлива и обеспечивается охлаждение - продуктов сгорания до температуры на выходе, при которой гранули­руется вся зола.

Размещение зоны плавления в камере сгорания практически осво­бождает топки с пережимом от зоны перехода, подверженной шлако­ванию.

Футеровка камеры горения защищает также экранные трубы от высокотемпературной коррозии и способствует более равномерному распределению лучистого тепла между трубами экрана и экранами различных стен.

Для футеровки к экранным трубам приваривают стальные шипы (прутки) 0 10 и высотой 15—25 мм, после чего поверхность труб по­крывают огнеупорным материалом — хромитовой или карборундовой массой.

Футерованные покрытия экранов работают в тяжелых температур­ных условиях при химическом воздействии жидких шлаков и газовой среды, приводящих к обгоранию и разрушению огнеупорной набивной массы и самих шипов. Длительность службы ошипованных экранов за­висит от ряда факторов: температуры в топке, геометрических размеров и материала шипов, контактного сопротивления передаче тепла между металлом и набивной массой и их коэффициента теплопроводности.

При прочих равных условиях уменьшение длины шипов до 10— 15 мм и увеличение коэффициента теплопроводности набивной массы до А,>6 кВт/мк позволяет повысить надежность ошипованных топоч­ных экранов.