книги из ГПНТБ / Шур И.А. Перевод отопительных котлов на газовое топливо

Таблица 31

Основные технические характеристики п размеры вертикальных щелевых горелок Лснгнпроннжнрое.кта,

предназначенных для установки на котлах ДКВР

173

Вертикальная щелевая горелка состоит из трех основ­ ных частей: воздушного короба, двух газовых труб-кол­ лекторов, имеющих отверстия для выхода газа, и прямо­ угольной щели в футеровке топки.

Воздушный короб горелки имеет в поперечном сечении прямоугольную форму, изготовляется из листового железа и при установке иа котле на 250 мм закладывается в обму­ ровку топки. В зависимости от паропроизводителыюсти котла ДКВР короб выступает наружу иа 420—570 мм. Задняя стейка воздушного короба съемная и крепится к корпусу короба болтами. В ней имеются отверстия для наблюдения за горением газа и введения переносного ручного запальника для розжига горелки. Воздух в го­ релку подается снизу через специальную горловину короба.

Газовые трубки-коллекторы вводятся в ко]эоб сверху и устанавливаются вертикально, параллельно друг другу. Расстояние в свету между трубками равно ширине щели, образованной во внутренней футеровке тонки. Каждая трубка имеет по одному ряду отверстий, через которые газ поступает в щель.

Поток воздуха из короба поступает в ту же щель по всей ее высоте. Струйки газа пронизывают поток воздуха, образуя газовоздушную смесь.

Разогретая щель обеспечивает надежную стабилиза­ цию горения в достаточно широком диапазоне регулирова­ ния тепловой нагрузки. В этих пределах обеспечивается хорошее перемешивание газа с воздухом и отсутствие отрыва пламени. Ширина щели может изменяться от 80 до 120 мм. При установке горелок на боковых стенках котлов ДКВР ширина щели принимается 80 мм, что позволяет на котлах ДКВР-2,5 и ДКВР-10 не вырезать ни одной экранной трубки, а иа котлах ДКВР-4 и ДКВР-6,5 вырезать только по одной трубке с каждой боковой стороны топки. Па котлах ДКВР-20 для уста­ новки горелок разводятся 8 экранных труб и 4 рециркуля­ ционные трубы переносятся иа другие места.

Установка плоских направляющих пластин по высоте горелки позволяет несколько выровнять поле скоростей воздуха во входном сечении огневой щели, в результате чего на расчетных давлениях газа обеспечивается опре­ деленная равномерность распределения концентраций газ — воздух и, как следствие, отсутствие явлений ме­ стных отрывов факела. Рабочий диапазон изменения давления газа перед горелкой 100—3000 мм вод. ст. Раз-

174

режеиие в топке котла поддерживается в пределах 2— 4 мм вод. ст. Подвод газа к горелочным трубам осуще­ ствлен сверху таким образом, чтобы газовый коллектор горелки располагался между основным и ложным дни­ щами. Это позволяет при необходимости удалять кол­ лектор с горелочиыми трубами без демонтажа воздушного короба, замурованного в кладке котла.

Переоборудование котла ДКВР с установкой газовых вертикальных горелок показано на рис. 33, а установоч­ ные размеры приведены в табл. 31. На котлах ДКВ-2 и ДКВР-2,5 устанавливается по одной горелке с каждой

тикальных щелевых горелок на котле ДКВ-2-8 выявили основные характеристики горения газа и использования тепла в топке и котле в зависимости от диаметра огневых отверстий и расположения горелок в топке. Работа горе­ лок проверялась на огневых отверстиях 1,5, 2,2, 3,0 и 4,2 мм при поминальной нагрузке котла, неизменном давлении газа перед горелкой и постоянной скорости продуктов горения на выходе из щели, равной 44 м/сек.

На рис. 34, а показана эпюра распределения динамиче­ ских напоров по оси горелки в горизонтальной плоскости. Видно, что динамический напор плавно уменьшается как вдоль оси факела, так и поперек оси. Важно при этом отметить, что у передних горелок наблюдается смещение h аэродинамической оси факела от его геометрической оси к фронтовой стенке топки. Это смещение довольно значи­ тельное и на расстоянии 1200 мм от обреза щели соста­ вляет около 100 мм для горелок с диаметром огневых отверстий 2,2 мм и более. Уменьшение диаметра отверстий до 1,5 мм уменьшает смещение факела до h = 64 мм на том же расстоянии от щели. Это обстоятельство необхо­ димо учитывать при расположении горелок в топке для предохранения фронтовой стенки от перегрева. Скорость движущихся горящих частиц газа и раскаленных продук­ тов горения, составляющая при номинальной нагрузке 44 м/сек на выходе из щели, на расстоянии примерно 1,5 м от обреза щели уменьшается до 14, а еще через 300 мм снижается до 9 м/сек. Если учесть, что ширина топочной камеры котла ДКВ-2 равна 2550 мм, а обычно принимаемые скорости потоков продуктов горения в газо­ ходах, в которых располагаются конвективные поверх-

■175

Работа вертикальных щелевых горелок в топке котла ДКВ-2-8 при номинальной нагрузке котла и оптимальном избытке воздуха 1,07 проверялась при следующих вариан­ тах компоновки горелок: а) 4 горелки — по 2 с каждой

8-80

стороны топки; б) 2 горелки - по одиой передней с каж­ дой стороны топки; в) 2 горелки - по одной задней с каж­ дой стороны топки; г) 2 горелки по диагонали - правая передняя и левая задняя; д) 2 горелки по диагонали ^ левая передняя и правая задняя. Результаты испытании

178

на номинальной нагрузке при различных вариантах раз­ мещения горелок, а также котла ДКВР-10-13 на различ­ ных нагрузках и работе четырех горелок приведены в табл. 32.

Исследования показали, что независимо от комбинации работающих горелок поля концентраций С02 и 0 2 во всем объеме топочной камеры достаточно равномерны, потеря тепла от химического недожога на выходе из топочной камеры при избытке воздуха в устье горелки а г — 1,05 отсутствует. Наименьшие температура продуктов сгорания

qo = 6,17% получены при диагональном расположении горелок (левая передняя и правая задняя). Температура продуктов горения на выходе из топки при других вари­ антах компоновки горелок на 75—100° С выше, чем при диагональном их расположении. Однако температура продуктов горения за котлом при различных компоновках горелок и номинальных нагрузках имеет практически одинаковые значения (разница составляет всего 10—15° С), а к. и. д. котла находится в пределах 88,5—90,23%.

Исследование локального теплообмена в топке для всех указанных выше диаметров газовыпускных отверстий показало, что общий уровень падающих тепловых потоков не превышает обычных величии, имеющих место в топках котельных агрегатов, достигая лишь иа отдельных уча­ стках 130—160 тыс. ккал/(м2-ч). В топке имеет место снижение падающих тепловых потоков от фронта к вы­ ходному сечению топки для левого бокового экрана и уве­ личение для правого бокового экрана, причем максимум тепловых потоков соответствует месту встречи (услов­ ному) факела горелок с экранами. По высоте топки зна­ чение падающих тепловых потоков снижается иа вели­ чину порядка 40—60 тыс. ккал/(м2-ч), а вдоль барабана они распределены более или меиее равномерно: абсолют­ ные величины тепловых потоков составляют 70— 80 тыс. ккал/(м2-ч).

Для характеристики распределения температур в то­ почной камере на рис. 35 показаны изотермы при-компо­ новке четырех горелок — по 2 с каждой стороны и двух горелок — при их диагональном расположении.

Проведенные Ленгипроиижпроектом исследования, а также накопленный за последние годы опыт наладки и эксплуатации котлов ДКВР, оборудованных вертикаль­ ными щелевыми горелками, показали, что они обеспечи-

180

вают в эксплуатационных условиях отсутствие химике* ского недожога при малых значениях коэффициента из­ бытка воздуха, легко зажигаются и регулируются, создают незначительный шум и не требуют квалифицированного обслуживания.

При установке на котлах ДКВР вертикальных щеле­ вых горелок следует иметь в виду следующее. Длина щели в кладке топки принимается равной 250 мм. Прак­ тика показала, что уменьшение длины щели приводит к ухудшению качества перемешивания газа с воздухом

иудлинению факела, увеличение до 380 мм — к повыше­ нию противодавления, сильному перегреву кладки щели

ипреждевременному выходу ее из строя.

Угол между осями горелочных отверстий принимается 90°. Уменьшение его до 60° ухудшает перемешивание газа с воздухом и увеличивает длину выгорания горючих вдоль факела. Увеличение угла до 180° интенсифицирует процесс перемешивания газа с воздухом и обеспечивает получение наиболее короткого факела, однако при этом горение приближается к горелочным трубам, вызывая сильный нагрев короба. Кроме того, требуемое давление воздуха в коробе возрастает примерно на 50% но срав­ нению с давлением при угле между отверстиями 90° при одинаковых размерах щели и тепловой нагрузке.

Расстояние в свету между горелочными трубами при­ нимается равным ширине щели. Уменьшение этого рас­ стояния ухудшает перемешивание газа с воздухом, а уве­ личение может привести к ударам струек газа о кромки щели и началу горения газа в коробе горелки. Между горелочпыми трубами и кладкой щели не допускаются зазоры, через которые мог бы нроходить воздух, так как это приводит к завихрениям воздуха у трубок и частич­ ному переносу горения газа в короб.

Наибольшее значение для эффективного перемешива­ ния газа с воздухом имеет равномерное распределение воздуха по высоте щели. Наилучшим образом оно дости­ гается при подаче воздуха в короб горелки через ее фрон­ товую стенку. Это, однако, приводит к увеличению габа­ ритов выступающих наружу частей горелки, поэтому воздух подается в короб через верхнюю или нижнюю его часть. Практически достаточная равномерность рас­ пределения воздуха достигается в том случае, если площадь поперечного горизонтального сечения короба горелки превышает площадь щели не меньше чем в 2,5 раза.

182

Для уменьшения нагрева боковых стенок короба го­ релки от кладки котла целесообразно изолировать их асбестовыми прокладками. Съемная фронтовая стейка короба позволяет производить при остановке котла необ­ ходимый ремонт горелки, а при переходе на резервное твердое топливо закладывать щель кирпичом для умень­ шения подсосов воздуха без остановки котла.

При разогретой топке и установившемся режиме ра­ боты горелки температура кладки щелей составляет 1000— 1200° С. Горение газа начинается в щели. При этом пламя не касается горелочных отверстий на газовых трубах. Непосредственно у отверстий труб горение газа проис­ ходит только при розжиге горелки и работе ее на малых нагрузках. Факел пламени в топке при установившемся режиме почти невидим. При наблюдении через гляделку в щели видны корни факелов от каждой струйки газа, сливающиеся затем в единый факел. При аккуратном выполнении монтажных и обмуровочных работ щели горелок хорошо сохраняются в течение длительного вре­ мени. Осмотр щелей после годовой эксплуатации котла показал, что ‘их состояние вполне, удовлетворительное, оплавлений и трещин не имеется и допускается дальней­ шее их использование без ремонта.

Вертикальные щелевые горелки, позволяя осущест­ влять быстрый переход с твердого на газовое топливо, требуют на котлах ДКВР-4 и ДКВР-6,5 удаления однойдвух экранных труб. Кроме того, они, как и все горелки с принудительной подачей воздуха, требуют установки дутьевых вентиляторов, воздухопроводов, блокирующих устройств, усложняют схему автоматического регулирова­ ния и т. д.

Вертикальные щелевые горелки серийно не выпу­ скаются, и их изготовление ведется на месте. Это приводит к тому, что характеристики горелок в эксплуатационных условиях зачастую отличаются от расчетных. Особенно это сказывается на соотношении газ — воздух по высоте горелки, а также на давлении воздуха перед горелками. На практике встречаются случаи, когда иа некоторых режимах давление воздуха перед горелкой, измеряемое манометром, колеблется в значительных пределах и не соответствует действительному среднему его значению, указываемому в паспорте. Поэтому требуется высокая квалификация наладочного персонала для выбора точки отбора давления и правильного указания его значения в режимной карте.

183