4. Горелочные устройства

Горелочные устройства (горелки) предназначены для образования горючей смеси (топлива с воздухом) в топочной камере и по принципу действия делятся на вихревые и прямоточные. В вихревых горелках угольная пыль и вторичный воздух в виде закрученных потоков вводятся в топочную камеру и смешиваются. В прямоточных горелках поток угольной пыли подается в топку вдоль их оси без закрутки, а вторичный воздух может закручиваться в устройстве улиточного ввода или подаваться без закрутки. Горелки располагаются на стенках топки в один или несколько рядов по высоте либо по ее углам.

Рис.1. Схемы прямоточных щелевых горелок с круглыми Соплами ТКЗ (а) и тремя вертикальными щелями ВТИ (б)

Щелевая (прямоточная) горелка с круглыми соплами схематически изображена на рис. 1(а), а щелевая (прямоточная) горелка с тремя вертикальными щелями — на рис. 1(б). В горелке, изображенной на рис. 1(б), через среднюю щель проходит вторичный воздух, а через крайние — первичный. Вторичный воздух подается и в нижнюю часть боковых щелей для предотвращения выпадения угольной пыли и лучшего перемешивания потока. При расположении горелок вблизи углов топки выходящие из них струи воздуха создают круговое движение газов в центре топки.

При аксиальном (осевом) расположении горелок (рис. 2, а) воздушные потоки сталкиваются в центре топочной камеры, в результате одна часть горящей угольной пыли направляется вверх, а другая— поворачивается вниз, а далее, двигаясь снова вверх, проходит вблизи ввода в топку еще не загоревшейся пылеугольной смеси.

Рис. 2.

При тангенциальном расположении горелок (рис. 2, б) воздух направляется по касательным к воображаемому кругу в центре топки вызывая вихревое движение горящих частиц угольной пыли. Вихревые горелки, получившие широкое распространение, имеют две или одну улитку.

Вихревая горелка ТКЗ (рис. 3, а) имеет две улитки. В меньшую улитку 2 вводится пылевоздушная смесь, в большую 1— вторичный воздух. Оба завихренных потока раздельно по кольцевым каналам 4 и 5 поступают в топку. Мазутная форсунка 3, используемая при растопке и малых нагрузках котла, устанавливается в центральной трубе. Продольный разрез пылегазовой горелки, предназначенной для сжигания угля и природного газа, представлен на рис. 3,б.

Рис.3. Схемы двухулиточных пылеугольной (а) и пылегазовой (б) вихревых горелок.

1, 3- мазутная форсунка, 4,5- кольцевые каналы для пыли и воздуха, 6- обмуровка, 7- кольцевой коллектор природного газа, 8-труба для ввода природного газа, 9- наконечник газового электрозапальника, А,Б- зоны начала и окончания воспламенения топлива, В- направление движения топочных газов.

Зажигание горючей смеси в топке происходит благодаря топочным газам, которые имеют очень высокую температуру. Для растопки котла, работающего на твердом топливе, используют газ или мазут, и когда топка хорошо прогреется, переходят к сжиганию угольной пыли.

Газообразное топливо вводят в топку также вихревыми или прямоточными горелками. Так как состав и теплота сгорания разных видов газообразного топлива различны, для их сжигания используют разнообразные горелочные устройства.

Мазут сжигают с помощью распыливающих форсунок. Широкое распространение получили форсунки с паровым распыливанием мазута, применяемые в качестве растопочных, и форсунки с механи­ческим распыливанием, устанавливаемые на котлах, где мазут является основным топливом. Для совместного сжигания газа и ма­зута имеются специальные газомазутные горелки.

4-1 ВИХРЕВЫЕ ПЫЛЕУГОЛЬНЫЕ ГОРЕЛКИ.

Конструкции вихревых пылеугольных горелок отличаются большим разнообразием. Характерной особенностью этих горелок, благодаря которой они были названы сначала «турбулентными», а в последнее время – «вихревыми», является закручивание одного или нескольких воздушных потоков в горелке с помощью различного рода завихрителей, в результате которого на выходе из горелки образуется вихревое движение вокруг осевой линии со своеобразной аэродинамической структурой. Вихревое движение значительно интенсифицирует смешение потоков топлива и воздуха с горячими топочными газами, обеспечивает необходимый прогрев и воспламенение пылеугольного факела на коротком расстоянии от устья горелки.

Угольную пыль в горелки подают в смеси с транспортирующим агентом, в качестве которого применяется воздух или топочные газы. Воздух, подаваемый совместно с угольной пылью, принято называть первичным. Остальной воздух, необходимый для горения, подается отдельно от первичного и называется вторичным.

Существует несколько типов завихрителей для закрутки воздушных потоков, основными являются улиточные и лопаточные. Лопаточные завихрители, в свою очередь, бывают аксиальными и тангенсальными и, в зависимости от возможности регулирования закрутки, подразделяются на регулируемые и нерегулируемые.

Применение той или иной конструкции пылеугольной горелки в значительной степени определяется теплотехническими свойствами сжигаемого угля. Для бурых и каменных углей с большим выходом летучих (V^г≥30%) завихрители в горелках устанавливаются только по вторичному воздуху, а первичный подают прямотоком. Это обуславливается тем, что данные угли достаточно хорошо воспламеняются в факеле без закрутки первичного воздуха. Установка завихрителей усложняет конструкцию горелки, значительно увеличивает гидравлическое сопротивление, уменьшает межремонтный период работы из-за интенсивного абразивного износа завихрителей угольной пылью.

Аэросмесь. Вторичный воздух.

Рис.4 Вихревая пылеугольная горелка лопаточно-лопаточного типа.