Тепловой режим топочной камеры

Большинство из приводимых показателей относится к камерным топкам, некоторые характерны лишь для твердого топлива (а_ун), другие—только для слоевого сжигания (q_R) и т. п. До рассмотрения особенностей и оптимальных схем сжигания различных топлив отметим, что выбор соответствующих характеристик топочного устройства связан с качеством сжигаемого топлива и принятым способом его сжигания.

 

 

 

ЛЕКЦИЯ 14

ТОПКИ ДЛЯ СЖИГАНИЯ ЖИДКОГО ТОПЛИВА И ГАЗОМАЗУТНЫЕ ПРЕДТОПКИ. ВОПРОСЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ

При использовании в качестве топлива мазута, а также при использовании двух топлив—мазута и газа топочная камера выполняется в форме параллелепипеда с небольшим наклоном пода (рис. 33), холодная воронка в топке отсутствует.

При сжигании мазута совместно с угольной пылью топка имеет экранированную холодную воронку для удаления попадающей в нее золы топлива. Размещение форсунок, а также комбинированных газомазутных горелок на камерных топках может быть фронтальным, встречным и угловым. При сжигании распыленного жидкого топлива воздух в топочную камеру подают вместе с ним. Интенсификация смешения капелек топлива с воздухом достигается применением так называемых «воздушных регистров», обеспечивающих завихривание воздуха и подачу его в топку через амбразуру со скоростью 40—50 м/с.

Рис. 32. Воздушный регистр с завихривающими лопатками

Применяют воздушные регистры с улиточным подводом воздуха и цилиндрические с завихривающими лопатками. На рис. 32 показан регистр с завихривающими лопатками.

Рис. 33. Топочная камера газомазутного котла

Расстояние между форсунками по горизонтали и вертикали зависит от диаметра амбразуры горелок d_а и принимается равным (2,5—3) d_а для обеспечения нормального развития горящего факела. От пода топки ось горелки должна располагаться на расстоянии не менее 3 d_а, а от боковой стенки топки — на расстоянии (2,5...3) d_а.

Глубина топки также выбирается в зависимости от калибра амбразуры. При фронтальном расположении форсунок производительностью 0,06—0,07 кг/с глубина топки должна быть не менее 3 м, а при производительности более 0,14 кг/с—не менее 4 м. При сжигании мазута применяют воздух, подогретый до 200—300°С.

Сгорание мазута необходимо полностью завершить в пределах топочной камеры. При неблагоприятных условиях (нехватка воздуха, плохое перемешивание, низкая температура) из топки вместе с сажей могут выноситься капли неиспарившегося мазута, которые будут отлагаться на относительно холодных поверхностях нагрева котла, снижая его экономичность. Отложения сажи в воздухоподогревателе могут привести к ее возгоранию и пережогу труб, что имеет место на практике при неправильном режиме работы мазутных топок. Отмеченное относится и к пароперегревателю, где также возможно отложение сажи и ее возгорание.

При остановках котла отложения и сажу, которая может содержать оксиды серы, вымывают струей воды, добавляя в нее щелочь во избежание образования кислоты и разъедания металла.

Мазут — топливо малозольное (до 0,3 %), поэтому специальных устройств для удаления золы из топки не предусматривается. Однако при сжигании мазута возникают затруднения с удалением золы с поверхностей нагрева котла, что связано с наличием в отложениях легкоплавких соединений ванадия и щелочных металлов, приводящих к высокотемпературной коррозии труб и подвесок пароперегревателей.

Для нейтрализации коррозионного воздействия продуктов сгорания сернистых мазутов, а также для повышения температуры плавления золы с получением рыхлых, легко удаляемых обдувкой отложений применяют различные присадки. Наибольшее распространение для улучшения эксплуатационных свойств мазута нашли жидкие присадки (органические и водорастворимые минеральные), в частности присадка ВНИИНП-106 и др., добавляемые непосредственно в мазут в количестве 0,5—2 кг на тонну.

Содержащаяся в мазуте сера при сгорании образует в основном сернистый ангидрид SО₂. Незначительная часть серы сгорает до SО₃ — серного ангидрида, который, соединяясь с водяными парами, дает серную кислоту. Пары серной кислоты приводят к существенному повышению температуры точки росы продуктов сгорания.

Для предотвращения низкотемпературной сернокислотной и высокотемпературной ванадиевой коррозии применяют различные способы. Так, для снижения в продуктах сгорания содержания серного ангидрида SО₃ сжигание мазута ведут с предельно малым коэффициентом избытка воздуха α_т, близким к единице. При этом температура точки росы существенно снижается. Снижение коэффициента избытка воздуха приводит также к значительному снижению концентрации оксидов азота NО_Х в продуктах сгорания мазута.

Наряду со сжиганием мазута в обычных камерных топках в последние годы для его эффективного сжигания применяют циклонные предтопки.

Циклонное сжигание мазута нашло применение в энерготехнологических циклонных установках для комбинированной выработки технологической и энергетической продукции. Промышленная эксплуатация таких установок показала возможность совмещения в циклонной камере эффективного сжигания мазута (газа) и высокопроизводительной обработки технологического сырья, в том числе и негорючего с объемной плотностью тепловыделения 5—10 МВт/м³ и более.

Для циклонных топок наиболее целесообразно применение механических форсунок, дающих короткий факел с большим углом раскрытия. Хорошие результаты получены в разработанных МЭИ циклонных установках с расположением форсунок в дутьевых соплах (рис. 25). В этом случае воздух, выходящий из сопла со скоростью 70— 120 м/с, способствует улучшению распыливания мазута. При таком расположении форсунок удается избежать отложения кокса на стенках циклонной камеры.

Жидкое топливо может применяться для котлов любой производительности. Для безопасного, надежного и экономичного сжигания мазута в топках котлов должны соблюдаться соответствующие условия эксплуатации оборудования. Так, зажигание мазутной форсунки производится растопочным факелом лишь после тщательного вентилирования топки и газоходов котла. Применение растопочного факела обязательно и в случае зажигания форсунки при работающих других форсунках. В современных котлах, как уже отмечалось, применяют электрозапальные устройства, намного упрощающие процесс растопки.

Горение мазута в топке должно быть ровным, без хлопков и пульсаций. Причинами плохого горения, в том числе и срыва пламени, могут быть обводненность или низкая температура мазута, неисправность форсунок (коксование сопла), неправильная работа лопаток регистра и т.п. Форсунки должны периодически проверяться, очищаться и заменяться новыми. При расчете топки для сжигания мазута коэффициент избытка воздуха в топке принимают α_т = 1,1, потери теплоты от химической неполноты сгорания q_х.н = 0,5 %, объемную плотность тепловыделения q_v =0,29 МВт/м³. При применении циклонного сжигания мазута, а также воздушных регистров со значительной скоростью воздушного потока, обеспечивающих улучшение условий смесеобразования, объемная плотность тепловыделения может быть значительно повышена.

 

16 Процессы на внешней стороне конвективных поверхностей нагрева.

Учебные вопросы Процессы на внешней стороне конвективных поверхностей нагрева. Занос летучей золой (основные зависимости), образование липких отложений. Абразивный износ металла, допустимые скорости газов. Низкотемпературная коррозия, меры защиты от коррозии.