Выбор типа и компоновки горелочных устройств

При сжигании природного газа и мазута в котлах паропроизводительностью более 20 т/ч используют вихревые горелочные устройства с аксиальными или тангенциальными лопатками. В горелках мощностью более 20 МВт воздушный аппарат горелок выполняют двухканальным. Горелки могут выполняться с каналом для газов рециркуляции, который размещается между воздушными каналами.

Камерные топки для сжигания топлива в пылевидном состоянии рекомендуется применять для котлов паропроизводительностью выше 10 кг/с (35 т/ч). При этом сжигание низкореакционных топлив (А, Т, СС) рекомендуется осуществлять в котлах паропроизводительностью не менее 45 кг/с (160 т/ч).

Выбор типа пылеугольных горелочных устройств (прямоточных или вихревых) зависит от паропроизводительности котла, реакционности топлив (т.е. V^daf) и типа СПП. При выборе типа горелок следует учитывать, что гидравлическое сопротивление прямоточных горелок меньше, конструкция и изгото-

 

вление их более просты, но дальнобойность выше, чем вихревых горелок. Поэтому при сжигании торфа, бурых и высокореакционных каменных углей целесообразно использование прямоточных горелок, при условии, что размеры поперечного сечения топочной камеры это допускают.

Прямоточные пылеугольные горелки содержат каналы для подачи в топочную камеру смеси пыли с первичным воздухом (аэросмеси) и каналы для подачи вторичного воздуха (воздушный аппарат).

В прямоточных горелках воздух и аэросмесь движутся параллельно стенкам каналов. Классификация и обозначение типов прямоточных горелок осуществляется в зависимости от размещения каналов аэросмеси:

с односторонним подводом аэросмеси – ГПО;

с чередующимися каналами по горизонтали – ГПЧг;

с чередующимися каналами по вертикали – ГПЧв;

плоскофакельные горелки с центральной подачей аэросмеси, размещением каналов под углом к горизонтали для организации соударения прямоточных потоков – ГПЦпф.

В вихревых горелках потоки первичного и вторичного воздуха или только вторичного воздуха закручиваются улиточным (У) или лопаточным (Л) завихрителем. При обозначении типа горелки вначале указывается тип завихрителя первичного воздуха, а затем – вторичного:

лопаточно-лопаточные, ГЛЛ;

улиточно-лопаточные, ГУЛ;

двухулиточные, ГУУ;

прямоточно-лопаточные, ГПЛ;

прямоточно-улиточные, ГПУ.

В котлах, которые проектировались, начиная с 1980 г. использование горелок с улиточными завихрителями (ГУЛ, ГУУ, ГПУ) не рекомендовалось (ОСТ 108.030-26-78).

Возможные варианты расположения (компоновки) горелок в топке, количество и тепловая мощность их в зависимости от паропроизводительности котла, способа шлакоудаления и

 

типа горелок приведены в таблице П3.

Однофронтальная компоновка вихревых горелок рекомендуется для котлов D £ 117 кг/с (420 т/ч) при сжигании нешлакующих высокореакционных твердых топлив, газа и мазута.

В котлах паропроизводительностью до 88 кг/с (320 т/ч) при сжигании высокореакционных углей и торфа подготовка топлива обеспечивается в системах пылеприготовления с прямым вдуванием молотковыми мельницами и гравитационным сепаратором, а сжигание - с использованием прямоточных низконапорных горелочных устройств с горизонтальным рассекателем, эжекционной амбразурой либо в плоско-параллельных струях (ППС). Горелочные устройства располагаются с фронта топки. Рекомендуемые скорости движения аэросмеси приведены в таблице 1.5.

 

Таблица 1.5 – Скорость движения аэросмеси на выходе из амбразуры горелки топок с ППС, W_абз, м/с

Топливо	Паропроизводительность котла D, т/ч
30-75	75-100	160-210
Фрезторф и сланцы	16-20	20-25	25-30	30-25
Бурые и каменные угли	15-18	18-22	22-26	26-30

 

Топки с однофронтальным расположением горелок наиболее просты. Горелочные устройства размещаются на фронтальной (или задней) стене топки в один или несколько ярусов (Z_{я ³} 1). Такое расположение горелок хорошо компонуется с системой пылеприготовления как с прямым вдуванием, так и с промежуточным бункером, удобно в обслуживании и ремонте.

К недостаткам однофронтальной компоновки относятся:

- возможность динамического удара в задний (или фронталь-

 

ный) экран котла и шлакование экрана;

- скоростная неравномерность топочных газов в поперечном сечении топки, т.к. подъемный поток газов отжат к задней (или фронтальной) стенке;

- сокращение времени пребывания части топлива в топке в результате скоростной неравномерности потока и, следовательно, возможность повышения потерь q₃ и q₄;

- интенсивное охлаждение газов в холодной воронке, что влияет на температуру нижнего вихря и стабилизацию горения;

- повышение локального теплонапряжения заднего экрана в результате смещения ядра факела к задней (или фронтальной) стенке топки;

Встречная компоновка рекомендуется для плоско-факельных, вихревых, и прямоточных горелок, расположенных преимущественно в несколько ярусов (Z_я ³ 2).

Степень заполнения топочного объема восходящим потоком и равномерность распределения теплоты по поперечному сечению топки выше, чем при однофронтальной компоновке. Однако при встречной компоновке горелок более сложная трассировка пыле- и воздухопроводов, чем при однофронтальной.

Аэродинамика движения топочных газов в топке при применении прямоточных горелок зависит от равномерности распределения топлива и воздуха по горелкам. Различие в расходах топливовоздушной смеси может привести к удару о противоположную стенку. При использовании вихревых или плоско-факельных горелок аэродинамика движения газов в меньшей мере зависит от неравномерности распределения топлива и воздуха по горелкам, т.к. дальнобойность факелов у этих горелок меньше, чем у прямоточных.

Встречное расположение горелок целесообразно для котлов производительностью D ³ 320 т/ч.

Встречно - смещенная компоновка (ВСС) прямоточных горелок обеспечивает повышение аэродинамической устойчивости топочного процесса и интенсификации тепло-

 

массообмена вследствие повышения интенсивности перемешивания топливо-воздушных потоков и степени заполнения восходящими потоками топочного объема. Компоновка ВСС применяется для котлов паропроизводительностью от 160 т/ч до 1000 т/ч при сжигании сильно шлакующих бурых и каменных углей.

Недостатком такой компоновки является нарушение топочного режима при отключении горелок. Она не применяется при подготовке пыли в системах с прямым вдуванием и использовании вихревых горелок. Целесообразно в этом случае использование прямоточных горелок с односторонним подводом окислителя по высоте типа ГПО_В.

Тангенциальная компоновка применяется при необходимости организации движения пылевоздушной смеси, вытекающей из амбразур прямоточных горелок, по касательной к условной окружности диаметром d _у. В топке образуются вертикальные вихри продуктов сгорания топлива, чем достигается хорошее заполнение факелом топочного объема, а также исключается возможность удара факела в стены.

Возможна организация в топке одного или двух вихрей:

при одном вихре d _у = (0,08 ¸ 0,09) a;

при двух вихрях d _у = (0,04 ¸ 0,06) а,

где а – ширина топки, м.

При этом глубина топки в составит:

при одном вихре в = (0,8 ¸ 1,2) а;

при двух вихрях в = (0,4 ¸ 0,6) а.

Тангенциальная компоновка горелок применяется для котлов D ³ 75 т/ч. Число ярусов горелок Z_Я от 1 до 4. Направление крутки потоков в ярусах одинаковое. Горелки отдельных ярусов располагаются одна над другой, образуя блок горелок. При использовании систем с прямым вдуванием число горелок кратно числу мельниц.

Основной недостаток тангенциальной компоновки горелок - нарушение аэродинамики топки при их отключении.

Для организации тангенциальной компоновки возможно применение прямоточных горелок (типов ГПО, ГПЦпф, ГПЧг, ГПЧв). Плоско-факельные горелки ГПЦпф рекомендуется применять на котлах паропроизводительностью не более 420 т/ч (117 кг/с).

Рекомендации по выбору типа и расположения горелок приведены в приложении П табл.П3.