ТЕОРИЯ ГОРЕНИЯ И ТОПОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА

ТОПКА С ПЫЛЕКОНЦЕНТРАТОРОМ

Более значительное улучшение технологической схемы сжигания высоковлажных бурых углей с №п>3%кг/МДж достигнуто в топке с прямым вдуванием введением в систему пылеприготовления нового устройства-п ылеконцентратора. Для улучшения условий зажи­гания и горения зона воспламенения и ядро горения факела разгруже­ны от основной массы отработанного сушильного агента и водяных па­ров, выделяющихся при сушке топлива в системе пылеприготовления.

В топке с пылеконцентратором (рис. 19-8) сушка топлива произ­водится газами с температурой 900—950°С, отбираемыми из верхней ча­сти топки. Через газозаборное окно 1 и газоход 2 газы поступают в су­шильную камеру 3, куда по течке 4 пылепитателем 5 подается топливо. Из мельницы-вентилятора 6 отработанный сушильный агент с пылью направляется в пылеконцентратор 7. Пройдя расположенный в пыле - концентраторе аксиальный закручивающий аппарат 8 большая часть пыли (80—85% всего количества) отбрасывается на периферию потока •и с небольшим количеством отработанного сушильного агента, порядка 25—35%, через горелки 9 направляется в топку. Оставшееся небольшое количество тонкой пыли с большей частью отработанного влажного сушильного агента направляется в топку через сбросные горелки 10, которые располагают выше основных. В основные горелки воздух посту­пает по воздуховоду И.

Для регулирования распределе­ния воздуха между основными и сбросными горелками предусмотре­на возможность подачи вторичного, воздуха в сбросные горелки.

В нижней части топочной каме­ры в зоне до сбросных горелок, т. е. в основной зоне горения, создаются благоприятные температурные и' концентрационные условия для го­рения основной массы пыли (см.. § 17-2). Благодаря повышению

Адиабатической температуры горе­ния, которая может быть подсчита­на по формуле (17-7), в основной зоне процесс горения интенсифици­руется и усиливается радиационная; теплоотдача.

В этой зоне горения топоч­ной камеры сгорает угольная пыль с влажностью Н? пл, до которой она была подсушена в системе пыле - приготовления; одновременно с угольной пылью подается неболь­шая часть отработанного сушильно­го агента и выделившихся водяных паров. Улучшение условий горения в этом случае по сравнению со сжи­ганием топлива с влажностью можно характеризовать уменьшением его начальной влажности до некоторой условной №уСЛ [Л. 57].

Условную влажность определяют отнесением общего количества влаги, поступающей в основную зону горения с долей I отработанного сушильного агента (/АН?) и с приготовленной пылью

К массе угольной пыли, считая, что в нее входит и влага в количестве /Д№, т. е.

Й7пл ЮО—ГР /АГ + Тоо ^

^Усл = -

После несложных преобразований для определения условной влажности получаем окончательную формулу:

100 — (ТРР — 1ГПЛ) + Шлл (100 — ТРР)

I

— (Ц7Р — ТРПЛ) + 100 — ТРР

Однако горючая смесь, подаваемая через сбросные горелки, сильно - забалластирована отработанным сушильным агентом, что ухудшает условия ее выгорания и может привести к увеличению механического* недожога.

Разделение топлива и воздуха на два потока с различной концен­трацией пыли, подаваемых через основные и сбросные горелки, услож­няет эксплуатацию топок с гтылеконцентратором. В них значительно труднее выдержать требуемое соотношение «топливо — воздух», необ­ходимый воздушный баланс, характеризуемый значениями коэффициен­тов избытка воздуха в основной зоне горения, в смеси, подаваемой че­рез сбросные горелки и для топки в целом, и регулирование воздушного режима.

Обеспечение необходимого распределения воздуха между основны­ми и сбросными горелками осложняется возможными изменениями рас­пределения пыли в пылеконцентраторе, а также изменением присосов воздуха в системе пылеприготовления. Поэтому несмотря на то что в качестве сушильного агента используются топочные газы, для регули­рования воздушного баланса в систему пылеприготовления подается некоторое количество горячего воздуха через воздуховод 12 (рис. 19-8).

Можно условно считать, что нрисосы воздуха в основном происхо­дят в нижней части топочной камеры. Тогда количество воздуха, посту­пающего в основную зону горения, У°-Зв, м3/кг, при газовой сушке со­ставит:

У°в3 = атУ° — Ус*р, (19-15)

В котором общее количество воздуха Усбрв, подаваемого в сбросные

Горелки с отработанным сушильным агентом и в качестве вторичного,

Составляет:

Ус„бр=Д^11л(1-/)+^ф. (19-16)

В уравнении:

ДУПЛ =^-/Спрс = АаплУ° — присосы воздуха в системе пылеприго­

Товления, м3/кг;

— количество организованно подаваемого сушильного агента на 1 кг сырого топлива, кг/кг;

Рс. а — плотность сушильного агента, кг/м3;

-Кпрс — коэффициент, выражающий присос холодного воздуха в си­стему пылеприготовления в долях от количества сушильного агента;

АаПл — присосы в системе пылеприготовления в долях от V°;

Усбр2 = а2сбр^0 — количество вторичного воздуха, подаваемого

В сбросные горелки, м3/кг;

Агсбр — коэффициент подачи вторичного воздуха в сбросные горелки в долях от V0.

Подстановка значений АУПЛ и У“р в (19-16) дает формулу для

Расчета количества воздуха, подаваемого через сбросные горелки, в следующем виде:

У'бр = Да„лУ (1 - /) + а, сбРV*. (19-17)

Обозначив через

Да = Дапл+^Е., (19-18>

Запишем формулу (19-17) в виде:

Увсбр=АаУ°(1—/). (19-17а)

Отнеся количество воздуха, поступающего в основную зону горения У°в3, определяемого по (19-15), к теоретически необходимому количеству

413

Воздуха для сгорания пыли, поступающей через основные горелки, в расчете на 1 кг сырого топлива, получим с учетом (19-17а) выражение для коэффициента избытка воздуха в основной зоне горения

1 Г,1 / Л 1 (19-Г9)

А°.3 = — [ат — (1 -- I) Да]. Коэффициент избытка воздуха в сброснырс горелках

Г/Сбр

П

Асбр:

(Г^г - ' (19'20)

Подставив выражение для У^бр согласно (19-17а) с учетом (19-18), получим:

(19-21)

(Хсбр :

Рис. 19-9. Коэффициент избытка воздуха в основной зоне топки в зависимости от ха­рактеристик пылеконцентратора и Да.

Количественная связь между характеристиками пылеконцентрато­ра: § и /, коэффициентом избытка воздуха в основной зоне горения и величиной Да — приведена в виде номограммы, составленной Г. В. Вълга - новым, на рис. 19-9.

Мерой отклонения воздушного баланса в основной зоне горения от воздушного баланса топки в целом является

Ла0.з —• осо. з—От,

Которая должна поддерживаться в пределах, допустимых по экономич­ности процесса горения.

Подставив в (19-22) значение а0.3 из формулы (19-19), получим для Аа0.3 следующее выражение:

(19-23)

Да0.:

Уравнение (19-23) дает связь по воздушному балансу процесса го­рения в основной зоне, зоне сброса и топки в целом, поэтому может служить основой для получения обобщенных характеристик работы то-

1—1 _ 1—е

Пок с пылеконцентратором. Таковыми могут быть:

Первая показывает соотношение «топливо — воздух» в смеси, по­даваемой через сбросные горелки при данной величине Лапл, вторая — распределение топлива между основными и сбросными горелками.

Количественная связь между обобщенными характеристиками пы~ леконцентратора, коэффициентами избытка воздуха в основной зоне го­рения и в сбросной смеси и величиной Да дана номограммой (рис. 19-10), составленной по формулам (19-19) и (19-21) при ат=1,2.

Характеристики работы пылеконцентратора в совокупности с вели­чиной Да позволяют представить воздушный баланс значениями аСбр и а0.з при данной величине ат.

Согласно (19-22) и (19-23) условию: а0.з<ат, т. е. Дао. з<0, отвечает величина критерия

(>9-24)

Т. е. режим с аСбр>ат-

Условию а0.з>ат, т. е. ао. з>0, отвечает величина критерия

<19-25>

Т. е. режим аСбр<|«т.

Следовательно, на номограмме (рис. 19-10) область выше горизон­тальной линии аСбр=ат отвечает режиму с Дао. з<0, а ниже — Дао. з>0.

Для принятых пределов изменения а0.з допустимые пределы из­менения величины Да и конкретное ее значение можно определить, пользуясь номограммой (рис. 19-10), при принятой величине ат=1,2 и по выбранным значениям характеристик работы пылеконцентратора.

Как видно из номограммы, с увеличением Да при фиксированных значениях характеристик пылеконцентратора, а также с увеличением ха-

415-

1—/ 1—g, , рактеристики - и с уменьшением —^ (с уменьшением / и увеличе­нием g) при данной величине Да значение аСбр увеличивается, а а0.3 уменьшается.

Благоприятный тепловой режим работы топки с пылеконцентрато - ром имеет место при повышенны^ значениях g, малых и умеренных / (£=0,7-ь0,8; /=0,25ч-0,4) и умеренных избытках воздуха в основной зоне горения а0.3= 1,03-т-1,05. При этом режиме для соблюдения зада­ваемого избытка воздуха на выходе из топки ат коэффициент избытка воздуха в сбросной смеси должен быть больше, чем ат. Однако при нормальной величине Аапл и сравнительно невысокой влажности топ­лива для указанных условий аСбр может получиться меньше, чем ат. В этих случаях для обеспечения требуемой величины ат нужно в сброс­ные горелки подавать вторичный воздух в количестве:

V^6p= arV° - a0.,gV‘ - Да„л (1 - l) V», (19-26)

Которое в долях от V0 определяет величину коэффициента подачи вто­ричного воздуха в сбросные горелки

О^сбр^ат—§о<о. з—АаПл (1—0 • (19-27)

Тогда общее количество воздуха, подаваемого в сбросные горелки, рассчитывается по формуле ( 19-16) или (19-17). При таких режимах в формулах (19-19) и (19-21) и далее Да принимается по соотношению (19-18).

При больших присосах, имеющих место в недостаточно уплотненной •системе пылеприготовления, при очень влажных топливах и при эффек­тивной работе пылеконцентратора (большие значения g) режим работы топки характеризуется повышенным соотношением «воздух — топливо» в сбросной смеси и пониженным а0.3. Режимы работы топки, в которых аСбр значительно превышает ат, когда имеет место повышенное поступ­ление воздуха в сбросные горелки, неблагоприятны для горения, ибо для поддержания ат на заданном уровне приходится уменьшать количе­ство воздуха, подаваемого в основную зону горения, т. е. уменьшать а0з-

При высокой эффективности работы пылеконцентратора, в особен­ности при влажных топливах, понижение а0.3 может быть значительным. Это в большей степени имеет место при больших присосах в системе пылеприготовления и газоходе отбора топочных газов и может приве­сти к ухудшению условий горения и снижению экономичности. В таких случая, х в сбросные горелки вторичный воздух не подается, поэтому в выражении (19-18) для Да принимается а2сбр—0. Воздушный баланс топки можно корректировать режимными мероприятиями: снижением эффективности работы пылеконцентратора, увеличением l/g и (1—g)/g, т. е. уменьшением доли топлива и увеличением доли воздуха, поступаю­щих в основные горелки.

С целью уменьшения присосов вся система и в особенности газоход отбора топочных газов должны быть хорошо уплотнены, и в этом газо­ходе нужно поддерживать небольшое разрежение.

Режим с ао.3>0, т. е. а0.з>ат, может быть при малых присосах в си­стеме пылеприготовления, когда АаПл меньше принимаемых пределов или при уменьшении влажности сжигаемого топлива и ухудшении эф­фективности работы пылеконцентратора, приводящего к увеличению до­ли топлива, направляемого в сбросные горелки. В этих случаях а0.3 можно поддерживать в допустимы^ пределах изменением работы пыле - 416

Концентратора в сторону уменьшения его характеристики //§■ и подачей вторичного воздуха в сбросные горелки.

Оптимальный режим топки с пылекоцентратором может быть вы­бран по условиям получения возможно высокой адиабатической темпе­ратуры в основной зоне горения при обеспечении выгорания в ней основ­ной массы топлива.

Таким образом, усовершенствование топочных устройств с прямым вдуванием для влажных бурых углей и фрезерного торфа путем при­менения газовой сушки и улучшения технологической схемы сжигания оказалось связанным с необходимостью иметь в системе пылеприготов - ления достаточное разрежение для отбора газов на сушку и напор для преодоления сопротивления более развитых пылепроводов, высоконапор­ных горелок и вспомогательных устройств, в частности пылеконцентра - тора. Необходимый для этирс целей напор может быть создан самой мельницей или специально устанавливаемым мельничным вентилятором.