2.4 Вихревой и факельный способы сжигания древесной биомассы

2.4.1 Вихревой способ сжигания

Вихревой способ сжигания заключается в сжигании измель­ченных высокореакционных топлив во взвешенном состоянии во время витания их частиц в топочной камере по круговым или петлевым траекториям. Вращательное движение газовой среды в топочной камере создается нижним подводом первичного воз­духа тангенциально закругленной внутренней поверхности этой камеры.

Вихревой способ с точки зрения требований к степени дис­персности сжигаемого топлива занимает промежуточное место между слоевым и другими способами сжигания во взвешенном состоянии (факельным, циклонным и пр.).

Для вихревых топок характерным является наличие дожига- тельных колосниковых решеток, на которые выпадают круп­ные частицы топлива, скорость витания которых существенно превышает вихревую скорость газовой среды в топочном объеме.

Анализ сил, действующих на отдельную частичку в вихревом потоке [18], показывает, что скорость движения газовой фазы относительно поверхности частицы возрастает с увеличением скорости вращения газового вихря и с уменьшением радиуса вращения. Отсюда можно сделать вывод, что для повышения интенсивности гетерогенных процессов тепло- и массообмена желательно увеличивать скорость вихревого движения газовой среды в топочной камере и уменьшать радиус кривизны траек­тории частиц. В этом состоит основной принцип интенсифика­ции процессов сгорания в топочных устройствах вихревого спо­соба сжигания.

Областью применения топочных устройств вихревого типа является сжигание топлива с высоким выходом летучих и со средней степенью измельченности. Успешно сжигаются в вихре­вых топках опнлки и стружки.

2.4.2 Топочные устройства, работающие с применением вихревого способа сжигания топлива

В Советском Союзе получили распространение вихревые то­почные устройства для сжигания фрезерного торфа, опилок, стружек и другого мелкого топлива. Наиболее известной кон­струкцией топки такого типа являлась топка ЦКТИ системы А. А. Шершнева (рисунок 12). Топливо из расходного бункера 1 пи­тателем 2 через канал 3 подается в вихревую топочную ка­меру 4. Воздух, поступающий из воздухоподогревателя через сопла 7 навстречу падающим частицам топлива, обеспечивает вихревое движение газов в топочной камере 4. Мелкие частицы топлива при этом подсушиваются, воспламеняются и выносятся в камеру 10, где завершается процесс горения. Более крупные, тяжелые частицы топлива выпадают из вихревого потока и по­падают на решетку 5, где догорают в слое благодаря воздуху, подаваемому через короб 6. Крупные частицы, вынесенные из камеры 4 в камеру 10, также выпадают из потока газов и скап­ливаются на дожигательной решетке 9, где и сгорают в потоке вторичного воздуха, подводимого через короб 8.

Примерно 70 % воздуха, необходимого Для сжиганйя топ­лива, подводится через сопла, а 30 % подается под дожигатель- ные решетки.

Для обеспечения экономичной работы котлоагрегата с вих­ревой топкой необходимо: скорость первичного воздуха на вы­ходе из сопла 7 поддерживать на основном режиме работы котла в пределах 30...40 м/с, регулировать подачу вторичного дутья так, чтобы коэффициент избытка воздуха в конце топки был в пределах а= 1,2... 1,3, поддерживать температуру дутье­вого воздуха в пределах от 200 до 250 °С.

Рисунок 12. Принципиальная схема вихревой топки ЦКТИ системы А. А. Шерш­нева

Основным недостатком топки Шершнева является шлакова­ние стенок топочной камеры и вообще затруднения с удалением шлака. Для устранения этого в ряде случаев топочную камеру экранируют трубами, включенными в систему циркуляции котла.