Вихревые топки низкотемпературного сжигания

На котлах средней производительности ЛПИ [11] применена вихревая низкотемпературная топка (рис. 4.22). В ней горелки выполнены с амбразурами прямоугольного сечения, наклоненными вниз на 45º. Вторичный воздух подается через сопла, установленные в нижней части заднего ската холодной воронки, со скоростью 40-60 м/с. Струи первичного и вторичного воздуха образуют вихрь горизонтального вращения. Вихревое движение воздуха и продуктов сгорания обеспечивает устойчивое зажигание топлив. Особенностью топки является организация многократной циркуляции значительной части топлива и его сгорание в вихревом движении, что позволяет применять угрубленный помол топлива. Несгоревшая часть топлива переносится в струи вторичного воздуха и сгорает в общем потоке. Достоинства вихревых топок: снижение температуры в зоне горения на 150-200 ºС, в конце топки на 15-25 ºС, бесшлаковочная мощность котла повышается на 15-25 %, снижается выброс оксидов азота. Недостатком вихревых топок является несколько повышенный механический недожог и износ поверхностей нагрева в холодной воронке.

Рис. 4.22. Низкотемпературная вихревая топка для сжигания дробленки угля:

1 – шнековый питатель;

2 – сопло; 3 – вентилятор горячего воздуха; 4 – охлаждаемый козырек; 5 – испарительные панели

Сжигание сильношлакующих углей

Сильношлакующими топливами являются бурые канско-ачинские угли, подмосковные угли, торф отдельных месторождений, эстонские сланцы.

Температура нормального жидкого шлакоудаления, при которой вязкость шлака составляет 20 Па·с, у назаровского и ирша-бородинского составляет 1300 С, поэтому данные угли рекомендуется сжигать в топках с жидким шлакоудалением. Сушка топлив осуществляется горячими газами, используют схемы пылеприготовления с промежуточным бункером пыли. Отработанные сушильные газы с мелкодисперсными частицами сбрасывают в верхнюю часть предтопка.

Топочная камера состоит из двух вихревых вертикальных предтопков (рис. 4.23). в которых расположено по 8 горелок в 2 яруса, тангенциально к воображаемой окружности диаметром 980 мм. Щелевые прямоточные двухканальные горелки установлены так, чтобы вторичный воздух защищал стенку предтопка от прямого воздействия факела. При номинальной нагрузке котла в предтопке достигается температура 1600 ºС, что обеспечивает надежное удаление жидкого шлака.

Рис. 4.23. Топка с восьмигранными предтопками котла БКЗ-320-140 ПТ5

4.9. Сжигание низкореакционных топлив

Для удовлетворительного сжигания каменных низкореакционных топлив требуется тонкий размол, глубокая сушка, высокие температуры, независимость работы котла от системы пылеприготовления.

Наиболее благоприятны схемы пылеприготовления с промежуточным бункером и сбросом сушильного агента в верхнюю часть топки. Обычно используют барабанные или среднеходные мельницы. Подача пыли в топку осуществляется мельничным вентилятором, который создает разряжение в системе пылеприготовления и создает напор, необходимый для преодоления сопротивления горелок.

Сжигание углей с тугоплавкой золой

Для сжигания экибастузских углей используют вихревые горелки, которые бывают следующих типов: лопаточно-лопаточные, двухулиточные и улиточно-лопаточные (рис. 4.24). Для вихревых турбулентных горелок закручивание струи либо наличие рассекателя приводит к образованию поверхности по форме, напоминающей гиперболоид вращения. Образующееся в центральной части разрежение приводит к непрерывному подсосу высокотемпературных топочных газов, обеспечивающих непрерывное зажигание. Воспламенение по внешней поверхности струи тормозится прослойкой относительно холодного воздуха, находящегося между пылевоздушной смеси и горячими топочными газами.

Рис. 4.24. Пылеугольная вихревая улиточно-лопаточная двухпоточная горелка:

1 – короб воздуха для форсунки; 2 – улитка пылевоздушной смеси; 3 – короб двухпоточный; 4 – труба установки электрогазового запальника; 5 – труба мазутной форсунки; 6 – труба внутренняя; 7 – обечайка предохранительная; 8 – труба пылевоздушной смеси; 9 – труба разделительная; 10 – фланец несущий; 11 – регистр наружный; 12 – регистр внутренний

На длину зоны воспламенения сильно влияет тонкость помола топлива. При более тонком помоле и уменьшении остатка на сите R₉₀ с 16 до 10 % (поверхность пыли при этом увеличивается вдвое) температура в зоне ввода топлива увеличилась на 200 С. Повышение температуры пылевоздушной смеси и увеличение температуры вторичного воздуха интенсифицирует процесс сжигания. Так увеличение температуры вторичного воздуха с 260 до 330 С, приводит к увеличению температуры в зоне ввода топлива на 200 С. Для того чтобы уменьшить абразивный износ лопатки и уменьшить аэродинамическое сопротивление, лопатки в канале пылевоздушной смеси устанавливают неподвижно под углом 30, а для того чтобы обеспечить требуемую крутку, усиливают крутку вторичного воздуха.

Применяют обычно встречное расположение горелок, что интенсифицирует воспламенение, улучшает перемешивание и обеспечивает более устойчивое зажигание.