Расположение горелок на стенках топочной камеры

Полнота выгорания топлива, условия эксплуатационно-надежной работы топки в значительной степени определяются размещением пылеугольных горелок. Наибольшее распространение для обычных однокамерных топок получило фронтальное (рис. 12.8, а), встречное (рис. 12.8,6) и угловое (рис. 12.8, в) расположение горелок.

При фронтальном расположении горелок примерный характер аэродинамики топки показан на рис. 12.9, а. По выходе из отдельных горелок струи первоначально развиваются самостоятельно, а затем сливаются в общий поток. При движении к задней стенке струя подсасывает из окружающей среды топочные газы, масса ее значительно увеличивается, а концентрация окислителя снижается. При ударе факела о заднюю стенку может иметь место ее шлакование. В связи с этим при фронтальном расположении наиболее целесообразно применение вихревых горелок с относительно коротким широким факелом.

При встречном расположении горелки (рис. 12.9, б и в) могут располагаться как на противоположных боковых, так и на фронтальной и задней стенках, возможна встречно-лобовая и встречно-смещенная их компоновка. При встречно-лобовой ориентации горелок (рис. 12.9, б) в топке получается концентрированный удар встречных потоков. Часть общего потока направляется в верхнюю половину топки, часть опускается в холодную воронку. При неравенстве импульсов возникает асимметричность течения в вертикальной плоскости и результативный факел приближается к одной из стен, что может вызвать ее шлакование.

При встречно-смещенной компоновке горелок по схеме МЭИ (рис. 12.9, в) горящие потоки взаимно проникают друг в друга. При этом имеет место лучшее заполнение факелом топочного объема, обеспечивается принудительный подвод теплоты к корню факела, улучшается выгорание топлива при бесшлаковочном режиме работы экранов. В случае применения встречно-смещенной компоновки горелок более целесообразными являются щелевые горелки.

При угловом расположении горелок возможны следующие схемы их установки (рис. 12.10): диагональная, блочная, тангенциальная.

При таком размещении горелок воз никает ряд конструктивных трудностей. Наблюдается также шлакование стенок. При тангенциальном расположении горелок при взаимодействии струй образуется единый закрученный поток, направляющийся вверх и вниз топочной камеры. По центру топки образуется область несколько пониженного давления, что стабилизирует положение факела. Наличие крутки потока сохраняется вплоть до выхода из топки. При вытянутой форме сечения топки в плане может иметь место искажение аэродинамики потока, сопровождающееся шлакованием стенок. Поэтому при тангенциальной компоновке горелок целесообразно, чтобы горизонтальное сечение топочной камеры по форме приближалось к квадратному.

При фронтальном, встречном и угловом расположении горелки по высоте топки могут размещаться в один-два и более ярусов.

Количество горелок размещенных в топке, определяется на основе следующих расчетов. Тепловая мощность топки Qтт , МВт,

                                            Qтт = Bp Qнр                                                  (12.1)

где Вр - общий расчетный расход топлива на котел, кг/с;

Qнр - теплота сгорания топлива, МДж/кг.

Тепловая мощность горелки Qг, МВт,

                                                  Qг = Вг

Qнр                                                  (12.2)

где Вр—расход топлива на одну горелку, кг/с.

Количество горелок

                                            п = Вр/Вг.                                                   (12.3)

С увеличением паропроизводительности котла количество горелок увеличивается.

Так, для котла производительностью 20,8 кг/с (75 т/ч) при тепловой мощности топки около 60 МВт применяют две-три вихревые горелки при фронтальном и две-четыре горелки при встречном их расположении; при угловой компоновке применяют четыре прямоточные горелки. Для котла производитель, 89 кг/с (320 т/ч) при тепловой мощности топки 290 МВт применяют 6÷8 встречных или 16 угловых горелок.

По конфигурации факела различают топки с U-образ-ным факелом (рис. 12.1, а) и L-образным факелом (рис. 12.1, б). Наибольшее распространение нашли топки с L-образным факелом. По способу удаления шлака различают пылеугольные топки с твердым (гранулированным) и жидким шлакоудалением.

а—прямоточно-улиточная; б — прямоточно-лопаточная; в — двухулиточная; г — улиточно-лопаточная; д — лопаточно-лопаточная;

I — первичный воздух с угольной пылью; II — вторичный воздух

Рисунок 12.1 - Принципиальные схемы пылеугольных вихревых горелок

1 — улитка вторичного воздуха; 2 — входной патрубок первичного воздуха;

3 — труба первичного воздуха; 4 — наконечник; 5 — конус-рассекатель; 6 — отверстие для мазутной форсунки; 7 — штурвал управления конусом; 8 — рукоятка языкового шибера; 9 — порог

Рисунок 12.2 - Вихревая пылеугольная горелка ОРГРЭС

Рисунок 12.3 - Принципиальная схема прямоточных горелок

а — щелевая горелка; б — сопловая горелка; I — аэросмесь; II — вторичный воздух

Рисунок 12.4 - Щелевая поворотная горелка

1 — патрубок первичного воздуха; 2 — сопло первичного воздуха; 3 —

сопло вторичного воздуха

Рисунок 12.5 - Схема зажигания пылевоздушной смеси:

а — круглая турбулентная горелка; б — прямоточная горелка с внешним вторичным воздухом; в — прямоточная горелка с внутренним вторичным воздухом; I — аэросмесь; II — вторичный воздух

1 — улитка вторичного воздуха; 2 — улитка аэросмеси; 3 — труба аэросмеси; 4 — внутренняя труба; 5 — газовый коллектор

Рисунок 12.6 - Пылегазовая горелка

а — топка с открытой амбразурой; б — амбразура с горизонтальным рассекателем; в — эжекционная амбразура; г—амбразура с плоскими параллельными струями; д — вихревая горелка;

1 — шахта; 2 — амбразура; 3 — сопла вторичного воздуха (верхние); 4 —сопла вторичного дутья (нижние); 5 — сопла вторичного воздуха; 5 — рассекатель; 7 — горелка; 8 — ввод вторичного воздуха

Рисунок 12.7 - Схемы горелочных устройств топок с молотковыми

мельницами

Рисунок 12.8 - Схема расположения горелок в топочной камере

Рисунок 12.9 - Аэродинамика топки с фронтальной (а) и встречной (б, в)

компоновками горелок

а — диагональное; б — блочное (фокусы по большой оси потока); в — блочное (фокусы по малой оси потока); г, д — тангенциальное с вращением в разные стороны

Рисунок 12.10 - Схема движения потоков в топке с угловым расположением горелок

Рисунок 12.11 - Схема топок с U-образным и L-образным факелами

13 ТЕПЛООБМЕН В ЭЛЕМЕНТАХ ПАРОВОГО КОТЛА. МЕТОДИКА КОНСТРУКТИВНОГО И ПОВЕРОЧНОГО РАСЧЕТА

13.1 Теплообмен в элементах котла

По определяющему способу передачи теплоты от газов поверхности нагрева принято условно разделять на радиационные, полу радиационные и конвективные. К радиационным поверхностям относят экраны, фестоны, пароперегреватели, расположенные в топке. Полурадиационными поверхностями являются ширмовые поверхности нагрева - ширмовые поверхности пароперегревателя и испарительные поверхности нагрева, расположенные за топкой. Далее по ходу газов в газоходах котла располагаются конвективные поверхности нагрева: испарительные и пароперегревательные поверхности нагрева, экономайзеры и воздухоподогреватели. К экранам, расположенных в слоевых и факельных топках перенос теплоты радиацией составляет более 90 %, к экранам топок с кипящим слоем 70÷80 %.В ширмовых поверхностях нагрева, расположенных на выходе из топки, тепловосприятие за счет радиации составляет 60÷70 %. Далее теплоты, передаваемой конвекцией, увеличивается и составляет в пароперегревателе 70÷80%, а в воздухоподогревателя—более 95%.

Содержание раздела