Источники энергии для котельных установок промышленных предприятий

Источником энергии для котельных установок различного назначения на промышленных предприятиях являются природные и искусственные топлива, в твердом, жидком и газообразном состояниях, теплота отходящих газов теплотехнологических установок, теплота экзотермических превращений, выделяющаяся в отдельных технологических процессах, теплота охлаждаемых элементов высокотемпературных технологических рабочих камер, теплота охлаждаемого технологического продукта и т. п. Находят некоторое применение и нетрадиционные возобновляемые источники энергии, в частности солнечная энергия, геотермальная энергия и др. Широкое применение для получения пара и горячей воды в последние годы находит теплота, выделяющаяся при реакциях распада атомных ядер тяжелых элементов (уран, плутоний).

Горелки – служат для ввода в топку воздуха и топлива, последующего их перемешивания, обеспечения устойчивого воспламенения горючей смеси. По аэродинамическому способу ввода компонентов горючей смеси горелки подразделяют на вихревые, прямоточные и плоскофакельные, по типу сжигаемого топлива — на пылеугольные, газомазутные, газовые, мазутные и комбинированные (пыль, газ или пыль и мазут).

Пылеугольные вихревые горелки применяют для сжигания практически всех видов твердого топлива, за исключением фрезерного торфа.

Горелки имеют закручивающие аппараты, устанавливаемые в каналах ввода пылевоздушной смеси и воздуха.

В зависимости от конструкции закручивающих аппаратов различают: лопаточно-лопаточные – (ГЛЛ), улиточно-лопаточные (ГУЛ), улиточно-улиточные (ГУУ), прямоточно-лопаточные (ГПЛ) и прямоточно-улиточные (ГПУ) горелки. Первым после индекса Г (горелка) указывается тип закручивающего аппарата по первичному воздуху.

Рис.15. Классификация горелок

Направление вращения потоков первичного и вторичного воздуха одинаково, при этом по внутреннему каналу (каналам) подается пылевоздушная смесь.

Конструктивные схемы вихревых горелок показаны на рис. 15.

Рекомендуемое число горелок на котел, значения скоростей по первичному w₁ и вторичному w₂ воздуху приведены в табл. 1.13, 1.14 (справ. Т.3).

Интенсивность перемешивания, дальнобойность факела, стабилизация горения в вихревых горелках во многом зависят от крутки потоков, определяемой конструктивным параметром крутки п_к закручивающих аппаратов.

Рис.16. Закручивающие аппараты: а – аксиально – лопаточный;

б – тангенциально-лопаточный; в – улиточный

 

Рис.17. Вихревые горелки

Для аксиально - лопаточных завихрителей (рис. 16, а)

Для горелки, состоящей из нескольких кольцевых концентрических каналов, суммарная крутка потока горелки

(3.1)

крутки, плотность потока, кг/м³, скорость потока, м/с, и диаметр круга, эквивалентного площади i-го канала горелки; р — общее число кольцевых каналов.

(см.рис.16)

Для прямоточного подвода пылевоздушной смеси п_к = 0.

Численные значения рекомендуемых параметров крутки приведены в табл. 1.15 (Справ. Т.3).

При выполнении горелок с двойными каналами по первичному или вторичному воздуху параметр крутки во внутреннем канале принимается равным 75—85 % параметра крутки во внешнем канале. В контактирующих каналах параметр крутки по вторичному воздуху должен быть больше, чем по первичному.

Втулочное отношение m =D₀/D_а для бурого и каменного углей равно 0,3 (для углей марки СС m = 0,2). Для слабореакционных топлив m = 0,2—0,25, для сдвоенных горелок m = 0,3—0,35. При тепловой мощности горелки Q_г ≥ 70 МВт для углей марок АШ, ПА и Т m = 0,35—0,5, а для каменных и бурых углей —0,34.

Во избежание обгорания лопаток направляющих аппаратов их заглубляют внутрь амбразуры на величину L = (0,3...0,4)D_а.

В топках с жидким шлакоудалением амбразуры выполняют цилиндрическими, при твердом шлакоудалении и сжигании углей с V^daf > 30 % (кузнецкие Г, Д, ГСШ) канал первичного воздуха может быть прямоточным, а выходная часть иметь диффузорный участок с углом раскрытия 15—20° и длиной до 300 мм.

Горелки изготавливают из стали 3; улитки по первичному воздуху могут быть литыми; выходную часть амбразуры во избежание обгорания насадки выполняют из листовых сталей 03Х25Н2510Т или 20Х23Н18.

Прямоточные горелки классифицируют по способу ввода первичного и вторичного воздуха. Различают горелки с односторонним вводом (ГПО), а также с чередующимися (Ч) по высоте вводами пыли и воздуха по горизонтальным (ГПЧг) и вертикальным (ГПЧв) каналам.

 

ЛЕКЦИЯ 9

10 МАЗУТНЫЕ ФОРСУНКИ

По способу распыливания жидкого топлива форсунки можно разделить на три основные группы: механические; с распыливающей средой; комбинированные.

В механических форсунках распыливание осуществляется главным образом за счет энергии топлива при продавливании его под значительным давлением через малое отверстие — сопло (рис. 18, а), или за счет центробежных сил, создаваемых при закручивании топлива (рис. 18, б), или при вращении элементов самой форсунки (рис. 18, в). дальнейшее размельчение полученных капель происходит под воздействием давления окружающей среды.

В форсунках с распиливающей средой распыливание топлива осуществляется главным образом за счет энергии движущегося с большой скоростью распыливателя — пара или воздуха (рис. 18, г и д).

В комбинированных форсунках (рис. 18, е) распыливание топлива осуществляется за счет совместного использования энергии топлива, подаваемого под давлением, и энергии распиливающей среды.

Дроблению выходящей из форсунки струи топлива способствуют возникающие в ней пульсации (колебания), интенсивность которых зависит от скорости истечения струи. Волновые колебания благоприятствуют распаду струи на отдельные капля. Дальнейшее дробление капель при их движении происходит вследствие превышения давления окружающей среды над силами поверхностного натяжения, стремящимися сохранить сферическую форму капель.

Рис. 18. Схема форсунок для распыливания жидкого топлива:

а – прямоструйная; б — центробежная; в - с вращающейся чашей; г - высокого давления; д — низкого давления; е — комбинированная