1 − Тангенциальной; 2 − фронтовой; 3 − встречной
Подовая компоновка по организации смесеобразования и характеристикам горения мало отличается от фронтовой или встречной. Однако особенности сжигания топлива и теплообмена в топке, присущие такой компоновке, способствуют все более широкому её применению. Достоинства подовой компоновки: возможность применения меньшего количества комбинированных горелок большей мощности; например, на котле типа ТГМ-204П установлено двенадцать подовых газомазутных горелок вместо тридцати шести при встречной их компоновке; ядро горения (зона максимальных тепловых потоков) располагается в части топки, где энтальпия водопаровой среды относительно невысока, что повышает надежность экранных труб; локальные тепловые нагрузки снижены за счет наложения факелов и затягивания процесса горения; горение происходит без химнедожога при минимальных избытках воздуха (α < 1,02); более эффективное (на 15…20 %) заполнение факелом топочного объема. Недостатком подовой компоновки является необходимость иметь дополнительное пространство для установки и обслуживания горелочных устройств, располагаемых ниже пода, что приводит к увеличению общей высоты котла.
Процесс смесеобразования в конце горящего факела и на выходе из топки в значительной степени затруднен вследствие расслоения потока, особенно в котлах с П-образной вертикальной компоновкой: факел перемещается к заднему экрану, температура газового потока в сечении возрастает к заднему экрану, а избыток кислорода − к переднему. Причина такого явления заключена в особенностях горячей аэродинамики в поворотной камере газохода: наименее нагретые (наиболее плотные) объемы газов отжимаются при движении в сторону большего радиуса поворота, наиболее нагретые движутся по траекториям меньшей кривизны; температура выше у той части потока, где активнее протекает горение, поэтому в ней содержится меньшее количество непрореагировавшего кислорода.
Расслоение потока
не сказывается на работе топки при α
l,08, но при меньших значениях избытка
воздуха факел может затягиваться в
конвективные поверхности нагрева. Для
устранения явления расслоения потока
используется подача вторичного воздуха
через сопла, установленные в верхней
части заднего фронта котла или верхняя
часть заднего фронта выполняется с
выступом внутрь топки («носом»), который
перекрывает 20…30 % выходного сечения
топки. Однако наиболее радикальной
мерой борьбы с этим явлением следует
считать применение тангенциальной
компоновки горелочных устройств.
Вопросы для самопроверки
1. Какие горелки используются для сжигания пылевидного топлива? В чем особенность конструкции щелевой горелки?
2. Объясните принципы конструирования топок с пылеугольными горелками.
3. Поясните особенности горения смеси топлив.
4. Какие горелки используются при сжигании смеси топлив? Назовите конструктивные особенности этих горелок.
5. Какие устройства для сжигания топлив используются на Вашем предприятии? Опишите их достоинства и недостатки.
Заключение
Из крупнейших угольных бассейнов страны, расположенных за Уралом – Кузнецкого и Канско-Ачинского, последний относится к категории бассейна низкосортного угля вследствие высокой влажности (до 45 %). Вместе с тем этот уголь является одним из самых дешевых в стране, в частности, благодаря возможности его открытой добычи. К низкосортным энергетическим топливам относятся также отходы углеобогащения (шлам, промпродукт), горючие сланцы, торф, растительные отходы и др. Роль низкосортных топлив в топливно-энергетическом балансе страны становится все более существенной, и в перспективе низкосортное топливо станет основным среди твердых органических топлив, сжигаемых на электростанциях.
Достижения современной топочной техники, разработка и внедрение новых технических решений при сжигании высокозольных и высоковлажных топлив, таких как сжигание в кипящем слое, сжигание в виде водоугольных суспензий и др., открывают реальные перспективы высокоэффективного использования топлив низкой калорийности. Разработанные отечественными учеными теоретические основы комплексного использования органических топлив, в том числе низкосортных, практическая реализация новых методов топливоподготовки открывают возможности перехода энергетики страны на новую ступень технического прогресса. При комплексном использовании сегодняшнее низкосортное топливо станет ценнейшим технологическим и энергетическим ресурсом для получения наряду с электроэнергией спектра товарных продуктов и химического сырья.
Вступление России в полосу кризисов, в том числе энергетического, создает предпосылки для развития энергетики на базе использования дешевых и легкодоступных низкосортных местных топлив и горючих отходов. Обычно доля топлива в стоимости отпускаемой теплоты составляет 40 – 60 %. Поэтому переход от использования дорогих энергетических углей, газа и мазута к бесплатным горючим отходам и дешевым местным топливам дает существенные выгоды. Кроме того, применение своих топлив, разработка торфяников и местных месторождений низкосортных углей хотя и потребует затрат на ведение этих работ, но в целом также скажется положительно благодаря открытию новых рабочих мест в удаленных регионах. К тому же сжигание отходов, т. е. огневое обезвреживание горючих отходов, – это наиболее простой и эффективный способ кардинального решения проблемы защиты окружающей среды от загрязнений. Сжигание отходов помогает существенно поднять экономическую устойчивость и рентабельность предприятия еще и за счет исключения затрат на экологические штрафы, на вывоз отходов, мусора и на содержание предприятием пожароопасных свалок отходов.
В структуре себестоимости производства продукции энергетическая составляющая имеет преобладающее значение. Поэтому с учетом резкого удорожания и дефицита высококалорийных энергоносителей возникла необходимость создания технологий и оборудования для получения тепловой и электрической энегии на основе возобновляемых и местных видов топлива (отходы деревообработки, сельскохозяйственного производства, промышленные отходы и т. д.), стоимость которых в настоящее время примерно в 10 – 12 раз ниже стоимости традиционных топлив.
Одним из эффективных направлений использования в энергетике твердых топлив и горючих отходов промышленного и сельскохозяйственного производств является, кроме прямого сжигания в топках, их предварительная переработка в горючие газы различного назначения. Получаемый в газогенераторах газ может быть использован как топливо в энергетических установках, технологических процессах, транспортных и стационарных силовых машинах.
К настоящему времени разработано большое количество разнообразных методов газификации твердого топлива и конструкций газогенераторов в зависимости от назначения газа, качества исходного топлива и конструкций газогенераторов, вида дутья, давлений и т. д. Преимуществом генераторного газа является возможность поддержания высокотемпературных процессов, лучшие условия сжигания и управления технологическим процессом, а также то, что его можно получать из низкосортных, менее дефицитных видов твердого топлива.
Необходим анализ степени воздействия на природную среду всех вредных выбросов энергетических установок при различных технологиях сжигания топлива и, как следствие, достижение экосовместимости технологий.
Выполненные исследования показывают, что одной из таких техноолгий для теплоэнергетики, направленной на защиту атмосферного воздуха и водного бассейна от выбросов NOх, СО, сажи, тяжелых углеводородов, нефтепродуктов и других вредных веществ, является сжигание мазута в виде водомазутных эмульсий (ВМЭ), а также природного газа с применением впрыска в камеру горения сбросных вод.
Сжигание ВМЭ и природного газа с добавлением влаги приводит к снижению уровня температур в зоне максимальной генерации оксидов азота, и следовательно, к значительному (на 30…50 %) снижению их концентрации в дымовых газах. Более глубокого подавления NO можно достигнуть в том случае, если в качестве добавочной влаги вместе со сточными водами использовать растворы азотсодержащих веществ при соответствующей организации процесса сжигания топлва. Для снижения концентрации оксидов серы при сжигании сернистых мазутов в составе добавочных вод можно также использовать раствор или слабую взвесь Са(ОН)2.