Слоевые топки с кипящим слоем

где ω_c – скорость потока в слое, ω_п – скорость потока над слоем, F_п – сила сопротивления потоку над слоем.

Скорость потока в слое выбирается такой, что устойчивость слоя нарушается.

Скорость потока в слое больше скорости витания частицы. Над слоем скорость потока уменьшается, а частица возвращается в слой; т.о. частица топлива совершает вертикальные возвратно-поступательные движения, что приводит к лучшему перемешиванию топлива с воздухом без механической шуровки слоя. Процесс сжигания автоматизируется

Такая топка также используется для сжигания частиц размером δ=20÷30 мм (дробленое топливо). Здесь в 1 м³ слоя содержится ≈ 400÷600 кг топлива, значит, горение устойчивое, скорость его также регулируется расходом вторичного или третичного воздуха. Позволяет успешно сжигать органические вещества с содержанием минеральной части до 80%.

Важным преимуществом топок с кипящим слоем является их экологическая безопасность. Выбросы окислов азота (NO_x) сокращаются на 70-80%, а окислов серы на 50%, за счет связывания серы топлива в гипс (CaSO₄). Перспективна разработка котлов данного типа для сжигания канско-ачинских углей.

Данный тип топки используется в металлургии при обжиге колчедана, медных, цинковых руд, и начинает использоваться в энергетике особенно за рубежом (1995-2003г. Барнаульская ТЭЦ – БКЗ-420-140-560КФ на экибастузском угле.

 

Факельные (прямоточные)

 

F_с> Р

Согласно закону Стокса,

Частицы твердого топлива здесь сгорают, двигаясь в потоке газов, поэтому размер частиц составляет δ=0÷0,2(1,0)мм. В 1 м³ топки сгорает ≈ 20÷30 г топлива, значит, горение чувствительно к нарушениям режима. При использовании топки данного типа не требуется механическая подача топлива и удаление шлаков, может сжигаться любой вид топлива. Процесс горения автоматизируется и может быть использован для создания котлов практически неограниченной тепловой производительности.

Циклонные топки

F_цб – центробежная сила.

Транспорт твердых частиц δ=1÷5 мм (крупный размер частиц позволяет снизить потери энергии на размол) осуществляется закрученным газовоздушным потоком. Скорость потока выбирается такой, чтобы сила сопротивления потоку была больше веса частиц F_с>Р. При этом мелкие частицы, для которых F_с>F_цб, сгорают в газовоздушном потоке, а крупные частицы (F_с<F_цб) отжимаются к внутренней стенке циклона и сгорают на ней. Имеются хорошие условия подвода окислителя, процесс горения интенсивен, проходит при высокой температуре, поэтому внутренняя стенка циклона покрывается огнеупорным материалом. Для циклонных топок характерна высокая доля шлака (а_шл=0,8÷0,9).

К преимуществам относятся хорошие условия смесеобразования и значительное сокращение объема топки по сравнению с факельной.

 

 

 

 

 

 

 

 

Основные показатели топок.

1. Вид топлива.

2. Коэффициент избытка воздуха в топке α_Т.

3.КПД топки, % .

4. Тепловая мощность топки, кВт: .

5. Тепловое напряжение объема топки, кВт/м³: ,

где V_T – объем топки.

6. Тепловое напряжение сечения топки, кВт/м²:

 

 

ЛЕКЦИЯ №10