ТЕОРИЯ ГОРЕНИЯ И ТОПОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА
РАСЧЕТ ПЫЛЕУГОЛЬНЫХ ГОРЕЛОК
Расчет горелок производится после разработки технологической схемы сжигания, выбора и расчета системы пылеприготовления и составления воздушного баланса парогенератора. Совместно с расчетом горелок производится трассировка пылепроводов и воздуховодов, выбор пылепитателей с их расчетом.
Для надежной и экономичной работы парогенератора необходимо обеспечить равномерное распределение воздуха и топлива по горелкам во всем диапазоне рабочих нагрузок. Воздуховоды и пылепроводы должны проектироваться, а пылепитатели выбираться по типу и числу так, чтобы удовлетворить это условие.
Расчет горелок является одним из этапов проектирования топок, который включает также определение способа компоновки горелок на стенах топки, определение объема, сечения и ширины топочной камеры, а также расчет теплопередачи в ней.
В расчет пылеугольных горелок вводит выбор типа и производительности горелки; определение сечения каналов пылевоздушной смеси и вторичного воздуха; расчет закручивающих аппаратов вихревых горелок; определение сопротивления горелки по тракту первичного и вторичного воздуха.
Тип горелки выбирается в соответствии с технологическим и аэродинамическим способом организации пылевидного сжигания по сорту топлива. Число горелок выбирается в зависимости от паропроизводи - тельности парогенератора и способа компоновки горелок.
Количественными характеристиками горелок являются производительность, т. е. количество топлива, подаваемого через нее в топку в единицу времени, Вг, кг/с, и тепловая мощность, выражаемая количеством тепла (2г, МВт, выделяемого этим топливом. Связь между ними имеет вид:
<3Г = ВГ<2РН. 0^-1)
Тепловая мощность горелки определяется по 'формуле
В формуле:
В — расход топлива на парогенератор, кг/с;
Т — число горелок на парогенератор, шт.
Производительность горелки определяют по расходу данного рода топлива на горелку, Вг, кг/с:
Для получения сравнительных данных горелок, предназначенных для различных топлив, производительность их относят к одному сорту твердого топлива, чаще всего к АШ.
Производительность горелки 2}усл, кг/с, также условно определяют по количеству пара, вырабатываемого на одну горелку:
Выходное сечение канала пылевоздушной смеси при подаче угольной пыли отработанным сушильным агентом Ти м2,
Г< ^о. с.а I /1273 р0 до
1_~ тМх 273 рх' (1о-0)
В формуле:
Уо. с.а — количество влажного отработанного сушильного агента,
Определяемое соответственно по (14-43), м3/с;
I — доля отработанного сушильного агента, используемого в качестве среды для транспорта пыли в горелки;
И — температура и давление транспортирующего агента,
°С, МПа;
№1 — скорость пылевоздушной смеси на выходе из горелки, м/с;
Ро — 0,1013 МПа (760 мм рт. ст.).
При подаче пыли горячим воздухом
Где VI — количество первичного воздуха, м3/с.
В установках с подачей пыли отработанным сушильным агентом количество первичного воздуха определяется по формулам (17-15), (17-17) и (14-51) и проверяется по рекомендуемым значениям, приведенным в табл. 20-1; в установках с подачей пыли горячим воздухом— выбирается по той же таблице.
Выгодное сечение канала вторичного воздуха ^2, м2>
Р^ш1ЧР-тг (18'7)
В формуле:
Уг — расход вторичного воздуха, м3/с;
1^2—скорость вторичного воздуха, м/с.
Количественное разделение воздуха на первичный и вторичный и выбор скорости их выхода из горелок производятся в зависимости от реакционных свойств топлива, типа горелок, способа их расположения на парогенераторе и условий организации зажигания в рассматриваемой топке. Рекомендуемые скорости первичного и вторичного воздуха на выходе из горелок приведены в табл. 18-1, составленной на основании статистических данных длительной экономичной эксплуатации парогенераторов в зависимости от сорта топлива и типа топочного и го - релочного устройств.
|
Таблица 18-1 Скорости пылевоздушной смеси вторичного №2 и сбросного воздуха на выходе из горелок [Л. 3]
1 При угловой комгганот е горелок. 2 Для бурых углей. 3 Скорость в шлицах. * Скорость в живом сечении между лопатками. |
В топках с прямым вдуванием горелки рассчитываются по количеству отработанного сушильного агента и воздушному балансу при номинальной нагрузке парогенератора, а также при одной или большем числе отключенных мельниц. Отключение мельниц бывает связано с их ремонтом, профилактическим обслуживанием, с уменьшением нагрузки парогенератора и др. В топках с промбункером и шаровыми барабанными мельницами расчет производится при номинальной производительности парогенератора и работе всех мельниц на оптимальной нагрузке.
Сопротивление горелки по тракту первичного или вторичного воздуха Ар, Па,
В формуле:
£ — коэффициент сопротивления по первичному или вторичному воздуху;
^ и р — выходная скорость и плотность первичного или вторичного воздуха, м/с и кг/м3.
Коэффициент сопротивления по тракту вторичного воздуха берется как для чистого газа, а по тракту первичного £1 берется как для запыленного воздуха. Для двухулиточных горелок с цилиндрическим устьем £1 = 5,0, а с коническим устьем — 7,0; для горелки ВТИ с зави - хривающими лопатками—1,85; прямоточно-улиточных при угле раскрытия 120° — 3,0, при угле раскрытия 90° — 2,0; при этом в первом типе горелок скорость относится к устью горелки, а во втором — к сечению цилиндрической части канала; для прямоточно-улиточных горелок с рассекателем БПК-ОР1ГРЭС — 2,2; щелевых горелок с внутренним вводом вторичного воздуха—1,7; сбросных горелок с круглым или прямоугольным сечением — 1,2.
В случае вихревых горелок рассчитывается также и закручивающий аппарат. Этот расчет можно произвести по методике, изложенной в [Л. 55].
После определения размеров каналов горелки для подачи первичного и вторичного воздуха конструируют горелку в целом в соответствии с ее типом применительно к конкретным условиям и рассчитывают конструктивные размеры горелок [Л. 54, 55].
К конструкции пылеугольных горелок предъявляются следующие требования: горелка должна обеспечивать равномерное распределение скоростей и концентрации пыли в пылевоздушной смеси в своем выходном сечении и скорости в выходном сечении вторичного воздуха, малое аэродинамическое сопротивление, удобное расположение и простая конструкция патрубков для присоединения пылепроводов и воздухопроводов, компактность с учетом места установки и конструктивная простота горелки, удобство эксплуатации и ремонта, высокая износостойкость и надежность работы.
После завершения проектирования горелки и выявления ее размеров определяют сопротивление горелки по первичному и вторичному воздуху.
Основным требованием к компоновке вихревых горелок является обеспечение определенных расстояний между горелками и между ними и стенами, необходимых для достаточного раскрытия факелов.
Ниже приводятся эти расстояния в зависимости от величины диаметра выходного сечения амбразуры £>а.
Расстояние от осей крайних горелок до примыкающих стен. . (1,4-М,6)£>а Расстояние от оси нижнего ряда горелок до начала ската воронки.................................................................................................. (1,4-М ,6) Оа
Расстояние от оси нижнего ряда горелок до верха шлаковых
Леток в топках с жидким шлакоудалением.................................... (1,8ч-2,2)£>а
Расстояние между осями горелок по горизонтали:
При однорядном расположении............................................... (2,2-^2,5)£>а
При двухрядном шахматном расположении.......................... (3,5-н4,0)£>а
При двухрядном коридорном расположении.......................... (2,5ч-3,0)йа
Расстояние между осями горелок по вертикали:
При шахматном расположении................................................ (2,0-=-2,5) £>а
При коридорном расположении............................................... (2,5-нЗ)£>а
Расстояние между стенами, на которых установлены горелки. (5ч-6,0)£>а Расстояние до противоположной стены при однофронтальном расположении....... ................................................. (4ч-5)£>а
Компоновку и компоновочные размеры при применении щелевых горелок определяют в зависимости от способа организации пылевидного сжигания и сорта топлива.
В топках с промбункером часть отработанного сушильного агента, а при подаче пыли горячим воздухом — все количество подается в топку через сбросные горелки.
В зависимости от конструкции экранов в топке сбросные горелки могут быть выполнены круглого или прямоугольного сечения. В топках с встречной компоновкой горелок сбросные горелки рекомендуется располагать выше основных горелок на терс же или примыкающих стенах. Выходная скорость в сбросных горелках может быть принята 45 м/с.
Диаметр пылепроводов определяется по количеству сушильно- транспортирующего агента и его скорости, равной 25—30 м/с [Л. 2].
Трассировка пылепроводов и воздухопроводов оказывает влияние на надежность работы топочного устройства. По условиям предотвращения сепарации пыли и равномерного распределения скорости и концентрации пыли во входном патрубке горелок предпочтительной является трассировка с восходящим и нисходящим участками пылепроводов. В случае топочных устройств с прямым вдуванием при такой трассировке с участками, наклоненными под углом 30° к горизонту, скорость пылевоздушной смеси при уменьшении нагрузки может быть снижена до 16 м/с, а при горизонтальных пылепроводах — до 19 м/с.
При трассировке пылепроводов и воздухопроводов стремятся создать одинаковое давление перед горелками, расположенными на различных стенах топки.
Для большей компактности, лучших удобств для обслуживания при одновременном уменьшении капитальных затрат горелки стремятся выполнить с возможно большей производительностью, допустимой по условиям надежной организации топочного процесса, при соответственном уменьшении как их числа, так и числа пылепроводов.
Для равномерной подачи пыли по горелкам и регулирования ее расхода число пылеприводов принимается равным числу пылепитателей и горелок. На топках парогенераторов малой и средней производительности от одного пылепитателя через раздваивающийся пылепровод можно подавать угольную пыль к двум горелкам. К циклонным камерам сгорания двухкамерных топок, например к предтопкам ВТИ, с одной горелкой большой производительности угольная пыль подается по двум пылепроводам.
