Сжигание твердых, жидких и газовых топлив

Сжигание жидкого и газообразного топлива в топках обеспечивает ряд преимуществ по сравнению с сжиганием твердого топлива: продукты сгорания не загрязнены летучей золой, топочное устройство получается простым и компактным, облегчается его эксплуатация, улучшаются санитарные условия и легко регулируется и автоматизируется режим работы топки. Сжигание жидкого и газообразного топлива производится при минимальном избытке воздуха; при этом нужно следить за исправным состоянием горелок и обмуровки или футеровки топки. Нельзя допускать проливания мазута в топку при остановке котла - это может повлечь взрыв при пуске котла в работу. Сжигание твердого, жидкого и газообразного топлива в факельных топках имеет свои особенности. В принципе факельный способ сжигания твердого топлива имеет ряд преимуществ перед слоевым. Факельные топки для твердого топлива, часто называемые пыле-угольными, работают с низкими коэффициентами избытка воздуха, могут практически иметь любую мощность, позволяют сжигать самые разнообразные по качеству топлива ( с высокой влажностью, зольностью и несортированные), обеспечивают поточность процесса горения, его полную механизацию и автоматизацию. Сжигание твердого, жидкого и газообразного топлива в факельных топках имеет свои особенности. Для сжигания жидкого и газообразного топлива в нагревательных печах применяют форсунки с паровым, воздушным и механическим распылением. Для сжигания органического твердого, жидкого и газообразного топлива служат различные топочные устройства (топки) паровых котлов. При сжигании жидкого и газообразного топлива допускается работа котлов ДКВР с паропроизводительностью, превышающей номинальную, указанную в марке котла, на 30 - 50 % при условии применения докотловой обработки питательной воды и обеспечения безнакипного состояния поверхности нагрева. При сжигании жидкого и газообразного топлива достаточно трех опытов для нахождения оптимального положения факела. Признаками удовлетворительного расположения факела являются следующие: пламя располагается вблизи устья горелок, ядро факела должно быть чистым и располагаться в средней части топки, в конце факела не должно быть длинных языков и летящих мушек, факел не должен затягиваться в камеру догорания или в газоход пароперегревателя. Как правило, оптимальное положение факела достигается при равномерном распределении тонлива и воздуха по всем горелкам при номинальной или близкой к ней нагрузке. При установке горелок в несколько ярусов следует проверить влияние на температуру перегрева пара различного распределения топлива и воздуха по отдельным ярусам горелок. Оптимальный режим выбирается по минимуму суммы потерь теплоты от химической неполноты горения и потерь с уходящими газами. При сжигании жидкого и газообразного топлива дч 0, и формула (26 - 13) соответственно упрощается. При сжигании жидкого и газообразного топлива потери тепла Q4 и Qe отсутствуют. При сжигании пылевидного, жидкого и газообразного топлива большое распространение получили горелочвые устройства, в которых подаваемый для горения воздух предварительно закручивается. Закрученная струя воздуха по сравнению с прямоточной имеет ряд особенностей. Закрученная струя имеет большой угол разноса и, соответственно, меньшую дальнобойность. Кроме того, закрученная струя обладает повышенной эжекционной способностью, что при определенных углах закрутки позволяет получить обратный ток в осевой области струи. Форсунки для сжигания жидкого и газообразного топлива, а также коммуникации, по которым оно подается, не должны иметь пропуска топлива.

Горелочные устройства

Обязательным элементом всех водогрейных котлов (кроме электрических) является горелка, которая: - подготавливает топливо и воздух для горения, придавая им требуемые направление и скорость; - смешивает газовое топливо и воздух или распыляет жидкое топливо и смешивает его с воздухом; - подает подготовленную топливовоздушную смесь в камеру горения, стабилизируя воспламенение топлива. Кроме топлива, в горелку подается воздух, содержащий, как правило, 20,9 % кислорода (по объему). Количество воздуха, требуемое для полного сгорания 1 м3 (или 1 кг) топлива, называется «теоретически необходимым». На практике, однако, через горелку приходится подавать большее количество воздуха, чтобы обеспечить определенную скорость горения на завершающей стадии процесса: дело в том, что скорость горения зависит от концентрации кислорода в зоне горения, и если количество воздуха будет равно теоретически необходимому, то в конце топочного процесса скорость горения окажется недопустимо низкой. Избыток воздуха в горелке характеризуется коэффициентом "α", который является отношением фактически поданного воздуха к теоретически необходимому. В инструкциях и некоторых документах, изданных зарубежными производителями котлов и горелок, можно встретить другое понятие «избыток воздуха», обозначающее превышение объема фактически поданного воздуха над теоретически необходимым (в процентах). Другими словами, избыток воздуха, например, в 10 %, соответствует коэффициенту избытка воздуха "α" = 1,1 и т.д. Остановимся подробнее на особенностях горелок, рассчитанных на сжигание разных видов топлива. Комбинированные горелки. Их жидкотопливная и газовая части скомпонованы с дутьевым вентилятором в единый блок. В состав комбинированных горелок входят также встроенный или выносной топливный насос, устройства подготовки топливовоздушной смеси - механический или электронный регулятор соотношения «топливо-воздух», газовый и жидкотопливный трубопроводы с арматурой и контрольно-измерительными приборами, а в случае сжигания мазута - еще и встроенный (или выносной) подогреватель жидкого топлива. Жидкотопливные горелки. При сжигании жидкого топлива в топочную камеру подается распыленное топливо - капли дизельного или печного топлива. В результате распыления многократно увеличивается поверхность частиц жидкого топлива, а значит, и скорость его сгорания. Устройство, которое обеспечивает распыление жидкого топлива, называется форсункой. Благодаря ей из каждой капли жидкого топлива диаметром 1 мм получается миллион капель диаметром 10 мкм, что приводит к увеличению поверхности испарения в 600 раз. В горелках, которые устанавливают на водогрейные котлы небольшой мощности, обычно используют механические форсунки. В них распыление осуществляется за счет энергии топлива при продавливании его под значительным давлением через малое отверстие (сопло) или за счет центробежных сил, создаваемых при закручивании потока топлива. Обычно на головке механической форсунки имеется маркировка, содержащая все необходимые сведения: расход топлива (при определенном давлении с вязкости топлива), угол раскрытия и тип конуса (полый, полный, универсальный), дата изготовления форсунки, и т.д. Механические форсунки могут быть традиционного или возвратного типа. Первые работают с постоянным давлением, и все поступающее к форсунке топливо выходит из нее в топку в распыленном виде. Форсунки возвратного типа - это механические форсунки с внутренней рециркуляцией жидкого топлива. Они несколько сложнее традиционных, но имеют значительно больший диапазон регулирования. Применяют такие форсунки обычно в модулируемых горелках, которые обеспечивают экономичную работу установки при переменных нагрузках.

Камерные топки котлов ТЭС

Камерная топка выполненная обычно в виде прямоугольной призматической камеры состоящей из вертикальных стен, потолочного перекрытия и холодной воронки или пода, выложенных из огнеупорных материалов. На внутренних поверхностях К. т. размещают топочные экраны (изготовляемые из труб диаметром 32—76 мм, в которых циркулирует котловая вода), а также потолочный или настенный радиационный пароперегреватель (в паровых котлах). Топливо вводится в К. т. вместе с воздухом, необходимым для горения, через горелочные устройства, которые размещают на стенах топки, а также по её углам. Топливо сгорает в струе воздуха (в факеле). В таких топках сжигают твёрдое пылевидное топливо, а также газообразное и жидкое топливо. При сжигании пылевидного топлива часть золы уносится дымовыми газами из топки в газоходы котла; остальная часть золы выпадает из факела в виде капель шлака и удаляется из топки либо в твёрдом гранулированном виде, либо в жидком расплавленном виде, стекая с пода топки через летку в шлакоприёмное устройство, заполненное водой. Схема камерной топки.