книги из ГПНТБ / Энергетическое использование фрезерного торфа

сываёіѵіьіх из топки к корню факела. В свою очередь, интенсивность термической подготовки пыли и ее воспла­ менение будут зависеть от параметров пыли и пылевоздушной смеси х, W?, ц, w, с, состава и характера выде­ ления летучих. Чем крупнее пыль и чем выше ее влаж­ ность, тем больше потребуется времени для ее воспламе­ нения.

Непостоянство во времени параметров, влияющих на отдельные составляющие теплового баланса для пылевоздушной смеси объемом dVi, обусловливает затягива­ ние или ускорение момента воспламенения, что и при­ водит к периодическим изменениям давления газов в топ­ ке. На усиление или ослабление пульсации могут влиять как режимные, так и конструктивные факторы.

На рис. 6-9,а приводится схема факела при подаче основного количества воздуха в топку через амбразуру и части его через верхние шлицы над амбразурой (вто­ ричный воздух).

Если рассмотреть условия термической подготовки для объемов dVi, dV2 и dV3, то можно прийти к выводу, что экранирующее воздействие вторичного воздуха, по­ даваемого из верхних шлиц, должно ухудшить процесс подготовки пылевоздушной смеси в верхней части факе­ ла (для объема смеси dV3) из-за уменьшения концентра­ ции пыли, ухудшения подвода тепла газов и понижения при этом их температуры. Процесс воспламенения пыле­ воздушной смеси в этом случае затягивается, и ядро фа­ кела оказывается расположенным в нижней части топки. На положение ядра факела оказывает влияние также и непосредственное воздействие струи воздуха на поток аэропыли (факел «отжимается» струей вторичного воз­ духа).

На рис. 6-9,6 приводится схема развития факела при подаче воздуха через амбразуру и нижние шлицы. В этом случае процесс термической подготовки из-за экранирую­ щего воздействия вторичного воздуха ухудшается уже в нижней части факела. При этом ядро факела подни­ мается в сторону верхней части камеры в противопо­ ложность схеме подачи воздуха, изображенной на рис. 6-9,а.

Схема подачи воздуха через амбразуру, а также верх­ ние и нижние шлицы показана на рис. 6-9,в. В этом случае факел оказывается зажатым между струями вто­ ричного воздуха, что приводит к ухудшению термической

123

Подготовки пылевоздушной смеси и сокращению фронта воспламенения факела.

При подаче воздуха в топку через амбразуру, нижние шлиды и устье зольной воронки факел и его ядро оказы­ ваются сильно поднятыми, что уменьшает заполнение нижней части топки факелом и сокращает время пребы­ вания частиц топлива в камере (рис. 6-9,г).

На рис. 6-9,0 приводится схема факела при подаче воздуха через амбразуру и шлицы, расположенные на задней стенке топки. Под воздействием струй воздуха, выходящего из задних шлиц, факел и его ядро отжима­ ются от задней к передней стенке топки, что способству­ ет подсосу более высокотемпературных газов к корню факела, а следовательно, ускорению термической подго­ товки и воспламенению пыли.

Размещение ядра факела (при определенном воздуш­ ном режиме) в зависимости от влажности пыли, посту­ пающей в топку, показано на схеме рис. 6-9,е, ж. Терми­ ческая подготовка относительно сухой пыли заканчива­ ется быстро, и ядро факела приближается к передней стенке топки. Наоборот, термическая подготовка влаж­ ной пыли затягивается и ядро факела смещается к зад­ ней стенке топки.

На воспламенение пыли и расположение ядра факела в камере влияет также величина разрежения в топке. При сильном разрежении в топке ядро факела оттягива­ ется к верху топочной камеры (рис. 6-9,з).

Неравномерная подача питателем топлива в мельни­ цу приводит к некоторому увеличению пульсации в вы­ даче пыли в топку (так как изменяется концентрация пыли в пылевоздушной смеси).

Развитие факела в топке с обычной амбразурой при­ ведено на рис. 6-9,и, а с амбразурой с рассекающей по­ ток вставкой — на рис. 6-9,к.

Благодаря рассекателю в амбразуре поток пылевоз­ душной смеси расщепляется на две части, между кото­ рыми образуется зона с повышенным разрежением и интенсивным подсосом высокотемпературных газов.

В последнем случае процесс воспламенения пыли ускоряется как из-за увеличения фронта воспламенения, так и из-за интенсификации подсоса топочных газов.

Основным решающим фактором, влияющим на раз­

124

Для исследования пульсирующего характера горения топлива необходимо рассмотреть условия подготовки пы­ ли (размол и подсушку топлива) и установить ее каче­ ство и ее изменение, аэродинамическую характеристику топки для различных условий топочного режима, темпе­ ратурное и газовое поля в топочной камере, характери­ зующие условия протекания процессов тепловыделения и теплопоглощения.

Р и с . 6-10. П о л е С 0 2 в т о п к е с ш а х т н о - м е л ь н и ч н о й у с т а н о в к о й .

Обычная топка с шахтно-мельничной установкой от­ личается неудовлетворительной аэродинамикой. Перед­ няя часть топочной камеры совершенно не заполняется активными потоками газов. В задних углах топки обра­ зуются циркуляционные контуры, слабо обтекаемые активными потоками газов.

Максимальные температуры в топке обычно развива­ ются у задней ее стенки; в этом же месте наблюдаются минимальные избытки воздуха. Пыль фрезерного торфа, выдаваемая в топку молотковой мельницей, обычно ха­ рактеризуется высокой влажностью (30—45%); в то же время фракционный состав пыли и ее влажность по от­ дельным фракциям весьма неравномерны. При влажно­ сти №п=30%' воспламенение пыли начинается вблизи амбразуры. Однако из-за большого сечения пылевоздуш­ ной струи, выходящей из амбразуры, процесс воспламе­ нения всей массы пыли затягивается. Запаздывание и колебания во времени воспламенения пыли обусловли­ вают весьма неравномерный газовый состав в топочной камере (рис. 6 -1 0 ).

125

Была проведена серия опытов по сжиганию качест­ венно различного торфа (по влажности и степени разло­ жения) при различных режимах работы топки (по рас­ пределению воздуха в ней) и различной равномерности подачи фрезерного торфа в мельницу.

Характер пульсаций давления в толке и шахте (период и амплитуда ко­ лебания давления) изо­ бражен графически на рис. 6-11—6-13.

На рис. 6-13 приведе­ ны синусоидальные кри­ вые, .построенные по опытным данным (сред­ ние величины амплитуд и периодов колебаний дав­ ления) .

Из этих диаграмм вид­ но, что давление в шахте и топке изменяется син­ хронно. Это объясняется тем, что колебания давле­ ния газов из топки в шах­ ту передаются со звуко­ вой скоростью.

Примем за характери­ стику пульсации следую­ щее выражение:

где Еп — скорость изменения давления (пульсации); /ср— средняя амплитуда пульсации, мм вод. ст.; а — частота пульсации, 1/сек; Т — период пульсации, сек.

Значения величин характеристики пульсации, подсчи­ танной по формуле (6 -6 ), приводятся в табл. 6 -1 .

Анализируя полученные данные, можно считать, что наибольшее влияние на пульсирующий характер горения оказывает качество фрезерного торфа.

Так, при сжигании фрезерного торфа с влажностью 1FJ> = 54°/o, степенью разложения Н — 14% средняя ам­

плитуда для топки Г = 17,6 мм вод. cm., средний пери-

126

127

од колебания пульсации газов 7^ = 1 ,4 сек, а характери­ стика пульсации s^=12,6; для шахты /'“= 17,1 мм вод. cm.,

Тш= 1,4 сек и s'" = 12,2.

пульсаций, что и торф с относительно небольшой влаж­ ностью и малой степенью разложения. При W $= 53,5 %

Режимные условия работы топки также существенно влияют на пульсацию. Так, при подаче воздуха в топку только через мельницу (первичного воздуха) пульсация ха­

рактеризовалась следующими данными: Г^=8,Ьммвод.[ст.,

Уменьшение пульсации во втором случае объясняется лучшими аэродинамическими характеристиками топки, обеспечивающими более интенсивное смешение газов и их подсос к корню факела, а следовательно, и более бла­ гоприятными условиями воспламенения пылевоздушной смеси.

Изменение скорости движения ленты питателя (т. е. изменение порционности подачи топлива в мельницу)

128

Хутье в шлгЩьтѴ расположенные под амбразурой, следует выключать.

Характер пульсаций в топке зависит от конструкций ■амбразур, приводимых, на рис. 6-14.

Основным фактором, вызывающим пульсацию' факе­ ла, является изменение качества сжигаемого топлива (главным образом его влажности)., приводящее к измене­ нию качества пыли, выдаваемой в топку (Wu, Raa цт..д..).. В значительной мере это усиливается неудовлетворитель­ ным конструктивным оформлением открытых амбразур ^большое сечение, отсутствие разноса факела и т. п.) и неудовлетворительной организацией воспламенения пы­ левоздушной смеси в топке (неудовлетворительная аэро­ динамика потоков газов в топке, не обеспечивающая соответствующего подвода тепла к корню факела и пр.).

Основным мероприятием по уменьшению пульсаций

.должно явиться обеспечение мощного подсоса высокотем­ пературных топочных газов, получаемое, например, :в схеме организации двухступенчатого сжигания топлива, ;тде благодаря расположению горелок по углам камеры іи соответствующей подаче вторичного воздуха проис­ ходит соударение.потоков и поворот газов к корню фа­ кела.

Ослабление пульсаций может быть достигнуто так­ же изменением конструкции амбразуры (например, устройством вставок или подводом воздуха в корень (факела), более глубокой подготовкой топлива (главным образом его подсушкой) и лучшей организацией аэроди­ намики топки.

Рациональная конфигурация топки, подача воздуха и конструкия амбразуры (Л. 13]. На протекание топочного

Рассмотрим влияние конфигурации топочной камеры (для фронтально расположенных мельниц).

Рациональная форма топочной камеры должна обес­ печить протекание процесса горения при минимальных

.избытках воздуха ат, необходимое время пребывания ча­ стицы топлива в топочном объеме, хорошее перемешива­ ние пыли с воздухом, наименьшую вероятность образо­ вания очагов шлакования в топке и наибольшие тепло- ;вые напряжения топочной камеры.

На рис. 6-15 схематически приводятся потоки газов в различных камерных топках, сжигающих фрезерный торф. Как видно из. рис. 6-15,а, в обычной топке с шахт­ но-мельничной установкой активными потоками.газов омывается всего лишь около 2/з топочного объема.

Такое заполнение топки активной струей газов при­ водит к образованию в ней замкнутых циркуляционных областей, в которых турбулентная диффузия, являющая­ ся основным интенсифицирующим фактором скорости реагирования кислорода с горючими элементами частицы пыли, снижается. Отсутствие притока необходимого ко­ личества кислорода в циркуляционные области приводит к тепловым потерям от химического недожога, а обра­ зующаяся полувосстановительная среда способствует возникновению шлакования.

Несовершенное заполнение топочной камеры актив­ ными потоками газов ведет к ограничению общей тепло­ вой нагрузки топочной камеры Q/VT.

Наличие закороченных путей движения частиц топли­ ва в топочной камере приводит к сокращению времени пребывания их в топке. Преждевременный вынос несго­ ревших частиц пыли в газоходы котлоагрегата обуслов­ ливает появление механического недожога, а в случае повышенных температур газов при входе потока в кон­ вективную часть котла вызывает шлакование конвектив­ ного пучка.

На рис. 6-15 приводятся применяемые в настоящее время на крупнейших электростанциях различные кон­ фигурации топочных камер с шахтно-мельничными установками. Как видно из рисунка, форма камер при­

меняется разнообразная, при этом заполнение топки активными потоками газов получается также раз­

личное.

Для того чтобы исключить удар факела в заднюю стенку топки и получить размещение ядра его в центре топочной камеры, помимо соответствующего конструк­ тивного оформления амбразуры и ввода вторичного воздуха, необходимо правильно определить, глубину топки.

Выше показано, что для обычных топок, сжигающих фрезерный торф, при амбразурах без вставок глубина топки должна равняться примерно десятикратной вели­ чине диаметра амбразуры (считая ее условно круглого сечения).

130