Котельные установки

способу подачи воздуха — бездутьевые горелки {подача воздуха вследствие разрежения в топочной камере или конвекции); инжекционные (инжекция воздуха газом или инжекция газа воздухом); дутьевые (подача воздуха принудительная без предварительного смешения газа с воздухом и с предварительным смешением газа и воздуха в горелке); дутьевые с подачей воздуха вентилятором, ротор которого вращается за счет энергии газа;

теплоте сгорания газа —  низкокалорийные горелки для газов с низшей теплотой сгорания менее 8 МДж/м3 (доменный и генераторный газы); среднекалорийные с низшей теплотой сгорания 8...20 МДж/м3 (коксовый газ); высококалорийные с низшей теплотой сгорания более 20 МДж/м3 (газы природные, нефтезаводов и попутные);

характеру смесеобразования — кинетические горелки полного предварительного смешения; частично предварительного смешения (частично завершенного и незавершенного смешения газа и воздуха в пределах горелки); диффузионные   внешнего смешения; диффузионно-кинетические с регулируемой длиной и светимостью факела;

характеру сгорания — пламенные горелки со светящимся факелом; беспламенные (тоннельные и щелевые, импульсные ИЛИ ударные, радиационные);

давлению газа (избыточному) — горелки низкого давления. (до 5 кПа.); среднего (5...30 кПа); высокого давления (выше ЗОкПа);

локализации пламени — сжигание в свободном факеле, огнеупорном тоннеле или камере сгорания; сжигание на огнеупорной поверхности; сжигание в пористой, перфорированной или-зернистой огнеупорной массе.

Помимо указанных классификационных  признаков к ним; можно отнести и возможность сжигания дополнительного вида топлива — комбинированные горелки (газомазутные, пыле-газовые и пылегазомазутные). Причем сжигание этих видов топлива может производиться одновременно или оперативным переходом с одного вида топлива на другой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30. Типы горелок, применяемых для сжигания твердого топлива. Их классификация.

Горелки являются важным элементом топочного устройства, от их работы и размещения в топке  зависит характер смесеобразования, что в сочетании с аэродинамикой топочной камеры определяет интенсивность воспламенения, скорость и полноту сгорания, а следовательно, и тепловую мощность и эффективность топки.

Различают вихревые и  прямоточные пылевые горелки.

Вихревые горелки выполняются следующих видов:

двухулиточные с закручиванием аэропыли и вторичного воздуха в улиточном аппарате,

улиточно-лопаточные с улиточным закручиванием потока аэропыли и аксиальным лопаточным закручивателем вторичного воздуха;

прямоточно-улиточные, в которых аэропыль подается по прямоточному каналу и раздается в стороны за счет рассекателя, а вторичный воздух закручивается в улиточном аппарате ;

двухлопаточные, в которых закручивание потоков вторичного воздуха и аэропыли обеспечивается аксиальным и тангенциальным лопаточным аппаратом.

Вихревые горелки универсальны и применимы для любого твердого топлива, но наибольшее распространение получили при сжигании топлив с малым выходом летучих веществ.

Вихревые горелки создают  более короткий факел по длине и широкий угол его раскрытия, обеспечивают интенсивное перемешивание потоков и глубокое выгорание топлива (до 90…95%) на относительно короткой длине факела. В этом отношении вихревые горелки являются горелками индивидуального действия, каждая горелка обеспечивает качественное сжигание топлива в своей части топочного объема.

Прямоточные горелки из-за более низкой турбулизации потока создают дальнобойные струи с малым углом расширения и вялым перемешиванием первичного и вторичного потоков. Поэтому успешное сжигание топлива достигается взаимодействием струй разных горелок в объеме топочной камеры. Для этого применяются встречное расположение горелок с двух противоположных стен топки или угловое с тангенциальным направлением струй в объеме топки .

Прямоточные горелки  могут быть прямоугольной формы (плоские) или круглые.

 Горелки прямоугольной  формы, особенно вытянутые по высоте, обладают высокой эжекцией окружающей газовой среды с боковых сторон струи. Поэтому такие горелки при внешней подаче аэропыли (рис. 5.9, а) имеют преимущества по условиям воспламенения.

Круглые горелки обычно выполняются с отдельной подачей аэропыли и горячего воздуха (рис. 5.9, б). Встречный наклон двух блоков горелок улучшает перемешивание и сгорание. Такие горелки получили название плоскофакельных.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

31. Конструкция форсунок для сжигания жидкого топлива. Классификация и сравнительная оценка.

Мазут, как любое жидкое топливо, горит в парообразном состоянии. Для интенсификации испарения его дробят, используя энергию собственного движения иди иной среды (пара, воздуха).

Распыл (дробление) мазута производят в форсунках 1, которые в зависимости от способа распыливания бывают: механическими (рис. 53, а), паровыми (рис. 53, б) или паромеханическими.

В механических форсунках  подаваемый из патрубка 4 по тангенциально установленным каналам 3 мазут закручивается в камере 2 и, выходя из прожимного отверстия 1, принимает форму полого конуса, как в вихревых горелках. Под действием трения с окружающей средой быстро двигающийся поток мазута дробится на мелкие капли. Чем мельче дробление, тем быстрее происходит испарение и сгорание мазута. Для создания интенсивной крутки и высоких скоростей истечения в механических форсунках поддерживают высокое давление мазута (3,5-4 МПа).

Паровые форсунки работают на принципе распыла вытекающей в камеру 7 струи мазута высокоскоростным потоком пара из сопла 6. Мазутные форсунки в вихревых горелках устанавливают в центральную трубу 1 (см. рис. 49); в момент отключения мазута (в зависимости от продолжительности) форсунки убираются или для их охлаждения подается воздух.

Рис. 53. Мазутные форсунки: а — механические, б — паровые; 1 — прожимное отверстие, 2 — вихревая камера, 3 — тангенциальные каналы, 4 — патрубок подвода мазута (М), 5 — паропровод (П), 6 — сопла, 7 — камера

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

32. В чем заключается принцип сжигания твердого топлива в кипящем слое? Преимущества и недостатки.

Эти топки занимают промежуточное  положение между топками слоевого сжигания и факельными. Со слоевыми топками их объединяет, прежде всего, возможность сжигания "дробленки" с размером кусков до 10-20 мм и наличие решетки, через которую в слой подается воздух.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 При сжигании в кипящем слое из-за повышенной скорости воздуха нарушается устойчивость частиц в слое, они переходят в состояние «кипения», т.е. переходят во взвешенное состояние. При этом происходит интенсивное перемешивание топлива и окислителя, что способствует интенсификации процесса горения.

Минимальную скорость, при которой начинается псевдоожижение (кипение слоя), называют первой критической скоростью W_кр1; при второй критической скорости W_кр2 аэродинамическая сила становится равной силе тяжести частиц топлива, и начинается их интенсивный вынос из слоя.

Реальные топочные устройства с кипящим слоем работают со скоростями от W_кр1 до W_кр2. Различают топки с обычным, или стационарным кипящим слоем (когда скорость в нем близка к W_кр1) и топки с циркулирующим кипящим слоем (когда скорость близка к W_кр2). В последнем случае из слоя выносится значительная часть недогоревшего топлива, которое затем улавливается в горячих циклонах и возвращается для дожигания.[4]

К основным достоинствам метода сжигания твердого топлива в  кипящем слое относятся следующие:

- обеспечивается высокий коэффициент теплопередачи;

- длительное пребывание частиц в слое позволяет сжигать уголь с повышенной золь остью и отходы производства;

- появляется возможность создать более компактное топочное устройство без системы пылеприготовления, при этом снижаются удельные капитальные затраты на сооружение котельной, а также ремонтные расходы;

- добавка известняка в слой связывает серу топлива с зольным остатком, что уменьшает выбросы сернистого ангидрида с дымовыми газами в атмосферу;

- низкие температуры в слое (800-950°С) обеспечивают отсутствие термических оксидов азота, что в некоторых случаях сокращает выбросы оксидов азота в атмосферу.

Недостатки: Капризность в эксплуатации Необходимо тщательно следить за подачей первичного воздуха

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

33. Циклонный способ сжигания твердого топлива. Преимущества и недостатки.

 

Значительная интенсификация процесса горения твердого топлива  или грубой пыли, а также максимальное улавливание золы в пределах топочной камеры достигаются в циклонных топках. Циклонный принцип организации горения твердого топлива был предложен ещё в начале 30-ых годов. В промышленности применяют различные типа горизонтальных и вертикальных циклонных топок дл сжигания мелкодробленого топлива или грубой пыли с жидким шлакоудалением.

Топливо подают в циклонную камеру с первичным воздухом. На схеме показан ввод топливно-воздушной смеси через улитку. Вторичный воздух подают в камеру тангенциально через сопла-щели с большой скоростью (более 100 м/с), обеспечивая движение топливных частиц к стенкам камеры. Образующиеся в циклонной камере вихри способствуют интенсивному смесеобразованию и горению топлива как в объеме циклона, так и на его стенках.

Развиваемая в циклонной  камере высокая температура (1700-1800С) приводит к расплавлению золы и образованию на стенках шлаковой пленки. Жидкий шлак вытекает из камеры через летку. Улавливание золы в пределах камеры составляет 85-90% и более. Отбрасываемые на стенки свежие частицы топлива прилипают к шлаковой пленке, где они интенсивно выгорают при обдувании их воздушным потоком.

В выходной части циклонной камеры имеется пережим (ловушка), через который продукты горения  поступают в камеру дожигания. Наличие пережима приводит к уменьшению уноса. Крупные частицы циркулируют в камере до полной газификации. Выно симые из циклона мельчайшие частицы топлива догорают в камере дожигания.

Длина циклонной камеры составляет 1,2-1,5 её диаметра.

Схема циклонных топок  с жидким шлакоудалением

а) горизонтальная топка

б) вертикальная топка  с нижним выводом газов

в) вертикальная кольцевая  топка с верхним выводом газов

Основными преимуществами являются:

1. Высокая объемная  плотность тепловыделения (q v=1,5-3 МВт/м3), что приводит к сокращению габаритов установки

2. Улавливание в пределах  камеры и удаление в жидком  виде около 85-90% золы топлива,  что дает возможность интенсифицировать работу конвективных поверхностей нагрева и в ряде случаев отказаться от установки газоочистительных устройств

3. Возможность работы  с малым коэффициентом избытка  воздуха (α=1,05-1,1), что приводит  к снижению потери теплоты с уходящими газами

4. Возможность работы  на дробленом топливе или пыли  грубого помола, что позволяет  упростить систему пылеприготовления и снизить расход электроэнергии на топливоприготовление

Основные недостатки:

1. Затруднения при  сжигании углей с малым выходом летучих, а также высоковлажных углей

2. Увеличение потери  теплоты с физическим теплом шлака (более 2%)

3. Повышенный расход  энергии на дутье 

4. Относительно повышенный выход оксидов азота в связи с высокой температурой в циклонной камере

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

34. Преимущества и недостатки прямоточных топок с твердым и жидким шлакоудалением.

 

 

 

 

 

 

 

Топки, в которых выпадающая зола удаляется в твердом (гранулированном) виде, называются топки с твердым шлакоудалением. Отличительной особенностью этих топок является наличие в нижней части топки холодной воронки. Наклон стенок к горизонту составляет около 60◦ для обеспечения сползания гранулированного шлака в шлаковую ванну, которая находится под холодной воронкой. Серьезным недостатком топок с тв шлакоудалением является вынос из топочной камеры в газоходы котла основной массы  золы топлива. Это определяет невозможность значительной интенсификации конвективной передачи теплоты во избежание истирания труб золой при увеличении скорости потока. «-» холодная воронка неблагоприятно влияет на процесс горения, т.к. зона низкой температуры оказывается в непосредственной близости от горелок. Стремятся отдалить горелки от холодной воронки, что приводит к повышению высоты топки. «-» Повышение температуры в области холодной воронки может привести к получению не гранулированного шлака, а вязкой массы, что вызовет шлакование холодной воронки.