Горелочные устройства для сжигания жидкого топлива

Для сжигания жидкого топлива применяют мазутные горелки. В состав мазутной горелки входит центробежная форсунка и завихревающие устройства(регистры), которые служат для подачи воздуха.

Форсунки.

В зависимости от методов распыления различают механические и паровые форсунки:

- В паровых форсунках распыление мазута происходит за счет кинетической энергии струи пара, который вытекает из форсунки.

- В механических форсунках для распыления используется кинетическая энергия струи мазута, которая создается за счет давления топливного насоса.

Мазут под давлением выходит через мелкие отверстия и распыляется.

- Комбинированные форсунки – работа таких форсунок основана на применении обоих методов.

Наиболее часто при эксплуатации пользуются механическими и комбинированными форсунками, производительность которых может достичь 12т/ч.

Паровые форсунки имеют небольшую производительность, поэтому их чаще всего применяют для розжига пылевидного топлива или используют в котлах небольшой производительности.

Воздушные регистры.

Для перемешивания капель мазута с воздухом применяют воздушные регистры (воздухонаправляющие устройства).

По числу воздушных потоков различают одно- и двухпоточные регистры, а по характеру этих потоков – с закручиванием и незакручиванием потока (прямоструйные). Крутка воздушного потока может осуществляться в лопаточном или улиточном аппарате.

1) Лопаточные

2) Улиточные

Часто применяют комбинированные горелки для сжигания газа и мазута. По тепловым характеристикам газ и мазут являются близкими топливами, что позволяет выполнять для них идентичные по конструкции топки.

Большинство газомазутных топок имеют призматичную форму со слабонаклонным подом 15-20% и одностороннюю

а)

или встречную компоновку горелочных устройств.

б)

Такие компоновки (а и б) встречаются наиболее часто. Более редко встречаются топки циклонного типа (в)

в)

и с подовым расположением горелок (г).

г)

Топки в и г сложны в эксплуатации.

Достоинства топок в и г:

· Небольшое значение локальных тепловых потоков на экраны;

· Снижение образования оксидов азота и серы, что достигается в результате принудительного подвода к корню факела продуктов сгорания.

15. Горение твёрдого топлива

Твердое топливо является термически нестойким органическим веществом, которое при горении проходит ряд стадий.

При исследовании горения частицы углерода, движущейся в потоке воздуха, за основу положена модель Хитрина. Хитрин Л.Н. предложил считать, что частица твердого топлива движется со скоростью равной скорости потока воздуха. При таком движение происходит равномерное сгорание частицы.

При этом возможны четыре режима взаимодействия углерода с кислородом воздуха в зависимости от температуры среды:

1. При температурах t < 700⁰С – реакция окисления углерода протекает с образованием СО и СО₂:

2. При температурах t = 800-1200⁰С – возможна вторичная реакция догорания СО, которая происходит около поверхности частицы:

СО + О₂ СО₂

3. При температурах 1200-1300⁰С часть СО₂ может продиффундировать к поверхности частицы и вступить с ней в реакцию с образованием СО, который затем догорит в результате взаимодействия с кислородом.

СО₂ + С СО

4. При более высокой температуре t >1300⁰С, как правило, кислород не достигает поверхности частицы, и процесс горения протекает по гетерогенной реакции с образованием СО и последовательным догоранием СО на некотором расстоянии от частицы.

С + СО₂ = 2СО

Важной отличительной особенностью горения углеродистого остатка является его высокая пористость, что способствует диффузии внутрь частицы активных газов СО₂, О₂, Н₂О.

При горении частица топлива проходит ряд стадий (см. рис. 18). Как показали исследования, эти стадии характерны для любого вида твердого топлива.

рис. 18

Т – температура поверхности частицы;

В – изменение массы частиц;

Iстадия – стадия прогрева частицы при влиянии внешнего теплообмена.

Процесс горения начинается со IIстадия- это стадия дальнейшего прогрева частицы и начала низкотемпературных экзотермических реакций внутри частицы, что приводит к резкому увеличению температуры частицы, стадия характеризуется непрерывной скорости потери массы и изменения температуры.

IIIстадия - скорость роста температуры уменьшается в связи с эндотермическими реакциями, деструкции угля с выходом летучих. Эта стадия завершается воспламенением летучих, что приводит к интенсификации процессов деструкции внутри частицы.

IVстадия. – стадия горения летучих.

Vстадия – характеризуется совместным горением летучих и началом поверхностного горения углерода, что характеризуется резким повышением температуры.

VIстадия – стадия активного поверхностного горения с догоранием летучих. Во время этой стадии наблюдается максимальная температура на поверхности частицы.

VIIстадия – стадия активного догорания коксового остатка; эта стадия характеризуется резким падением температуры на поверхности частицы.

VIIIстадия – стадия горение коксового остатка; самая продолжительная стадия; температура поверхности частицы плавно снижается.

IXстадия – эта стадия характеризуется внутренним реагированием углерода с диффундирующими в нее газами.

Xстадия – стадия охлаждение зольного остатка до температуры окружающей среды.

При инженерных расчетах принимается, что процесс горения происходит при диффузионном режиме.