Горелки для пылевидного топлива

Классификация и конструкции горелок

Горелочные устройства

Вопросы для самопроверки

1. Какое горение называется кинетическим видом горения? Как определяется скорость кинетического горения?

2. Когда наступает проскок пламени в горелку?

3. Какое горение называется диффузионным? Когда такое горение является ламинарным, когда − турбулентным? Чему равна скорость диффузионного горения?

4. Изобразите структуру турбулентного диффузионного факела.

5. Объясните пределы устойчивости горения ламинарного факела. Как осуществляется искусственная стабилизация пламени?

6. Какие методы используются для интенсификации сжигания газообразного топлива?

7. Рассмотрите классификацию горелок для сжигания газов.

8. Объясните физическую модель горения капли жидкого топлива. Изобразите схему факела жидкого топлива.

9. Какие форсунки применяются для распыления жидкого топлива? Объясните принцип их работы. Когда используется газомазутные горелочные устройства и какова особенность их конструкции?

10. Какие методы применяются для снижения вредных выбросов при сжигании мазута?

11. Объясните схему топливного тракта пылеприготовления.

12. Какова тонкость помола и зерновая характеристика угольной пыли?

13. Почему может произойти взрыв угольной пыли? Какие методы применяются для предотвращения этого процесса?

14. Объясните зависимость экономичности помола от размеров угольной пыли.

15. Какие углеразмольные мельницы используются для приготовления угольной пыли?

16. Каковы особенности индивидуальных схем пылеприготовления с прямым вдуванием и с пылевым промежуточном бункером?

17. Объясните физическую модель гетерогенного горения твердого топлива. Какие факторы влияют на удельную скорость горения углерода?

18. В чем особенность горения мелких и крупных частиц твердого топлива?

19. Какие факторы оказывают влияние на интенсификацию сжигания пылевидных топлив?

В процессе работы с данным разделом Вам предстоит:

- изучить две темы;

- ответить на вопросы для самопроверки;

- ответить на вопросы тренировочного теста № 5.

В большинстве систем пылеприготовления транспортирование топлива в топку осуществляется первичным воздухом, являющимся только частью общего количества воздуха, необходимого для процесса горения. Подача вторичного воздуха в топку и организация взаимодействия его с первичным осуществляется в горелке.

Горелки предназначены для ввода в топку и перемешивания топлива и воздуха, обеспечения устойчивого воспламенения и выгорания и смеси. Они должны отвечать следующим требованиям:

- герметичность соединения с топкой;

- ремонтопригодность;

- обеспечение устойчивого горения на сниженной нагрузке и при использовании резервного топлива (газа или мазута).

В зависимости от принципа организации процесса ввода пылевоздушной смеси пылеугольные горелки можно разделить на три типа: вихревые, прямоточные и плоскофакельные.

Принцип работы вихревой горелки (рис. 18) следующий.

Рис. 18. Схема работы вихревой горелки

Потоки первичного I и вторичного II воздуха вводят в топку через кольцевые концентрические каналы, в которых установлены завихрители. Направление крутки потоков одинаковое. Характерной особенностью такого течения является сопоставимость по величине всех трех составляющих скорости: аксиальной (продольной) , касательной (окружной) и радиальной . Наличие касательной составляющей скорости приводит к заметному расширению струи, образующей в пространстве параболическое тело вращения. В центральной внутренней части 1 струи образуется зона разрежения, величина которой определяется втулочным отношением и скоростью потоков на выходе из горелок. Под действием перепада давлений возникают обратные токи высокотемпературных продуктов сгорания (см. изменение скорости ), обеспечивающие стабилизацию воспламенения пылевоздушной смеси. При движении первичный I и вторичный II воздух перемешиваются, и процесс горения распространяется на внешнюю поверхность 2 струи.

В зависимости от конструкции завихрителей различают горелки улиточно-лопаточные, улиточно-улиточные, лопаточно-лопаточные, прямоточно-улиточные и прямоточно-лопаточные. В названии сначала указывают тип завихрителя по первичному воздуху.

Через вихревые горелки целесообразна подача всех видов топлива кроме фрезерного торфа. К недостаткам этих горелок следует отнести: повышенное гидравлическое сопротивление, конструктивную сложность, необходимость выполнения выходной части из жаростойких материалов во избежание ее выгорания, повышенную склонность к сепарации топлива, несколько больший (по сравнению с горелками других конструкций) выброс окислов азота в атмосферу.

В прямоточных горелках в отличие от вихревых потоки первичного I и вторичного II воздуха не закручиваются и имеют однонаправленное (спутное) движение (рис. 19). Касательная составляющая скорости отсутствует, а радиальная намного меньше продольной составляющей. Стабилизация воспламенения осуществляется благодаря эжекции продуктов сгорания 1 по периферии 2 струи. Нужная степень перемешивания воздуха достигается соответствующим соотношением скоростей первичного I и вторичного II воздуха.

Сопротивление прямоточных горелок меньше, чем вихревых, они проще в изготовлении, количество образующихся оксидов азота меньше.

Область применения прямоточных горелок – каменные и бурые угли. Горелки предварительного перемешивания, имеющие камеру смешения, применяют в основном для торфа и бурых углей ( %).

К недостаткам прямоточных горелок следует отнести более высокую дальнобойность и худшие условия перемешивания смеси по сравнению с вихревыми.

В плоскофакельных горелках (рис. 20) в результате соударения струй вторичного воздуха 2, ориентированных под углом друг к другу, происходит интенсификация перемешивания топлива и окислителя, увеличивается периметр струи, а следовательно, факела и уменьшается его дальнобойность. Стабилизация горения происходит так же, как и в прямоточных горелках при эжектировании горячих продуктов сгорания по поверхности струи. Отличительной конструктивной особенностью этих вариантов (рис. 20) является характер взаимного расположения каналов первичного 1 и вторичного 2 воздуха.

Рис. 19. Схема работы прямоточной горелки

Рис. 20. Плоскофакельные горелки: а, б – горелки конструкции НПО ЦКТИ; в – горелки конструкции МЭИ; I – подвод окислителя; II – подвод пылевоздушной смеси; 1 – пылевоздушная смесь; 2 – вторичный воздух; , − углы наклона каналов

В горелках конструкции НПО ЦКТИ (рис. 20, а, б) деформация потока происходит в основном в результате раздавливания струй первичного воздуха вторичным. В горелках конструкции МЭИ (рис. 20, в) вторичный воздух 2 как бы растягивает изнутри пылевоздушную смесь 1 по периферии. Углы наклона каналов первичного и вторичного воздуха для схемы рис. 20, а, б , ; для схемы рис. 19, в . Большие значения принимаются для малореакционных топлив. Место пересечения осей струй первичного воздуха в горелке должно обеспечиваться на расстоянии от устья .

Горелки МЭИ применимы для сжигания каменных и бурых углей, а горелки НПО ЦКТИ (кроме того) – для малореакционных (рис. 20, а) и высокореакционных (рис. 20, б) топлив.

Дата добавления: 2014-11-29