Топки для спалювання рідкого палива і газомазутні передтопки

При використанні в якості палива мазуту, а також при використанні двох палив (мазуту і газу) топкова камера виконується у формі паралелепіпеда з невеликим нахилом поду (рис. 7), холодна воронка в топці відсутній. При спалюванні мазуту спільно з вугільним пилом топка має екрановану холодну воронку для видалення золи палива.

Рис. 7. Топкова камера газомазутного котла

Розміщення форсунок, а також комбінованих газомазутних пальників на камерних топках може бути фронтальним, зустрічним і кутовим. При спалюванні рідкого палива повітря в топкову камеру подають разом з ним. Інтенсифікація змішування краплин палива з повітрям досягається використанням так званих «повітряних регістрів», які забезпечують завихрення повітря і подачу його в топку через амбразуру з швидкістю 40-50 м/с. Використовують повітряні регістри з равликовим підведенням повітря і циліндричні з завихрюючими лопатками. На рис. 8 показаний регістр з завихрюючими лопатками.

Рис. 8. Повітряний регістр із завихрюючими лопатками

Відстань між форсунками по горизонталі і вертикалі залежить від діаметру амбразури пальників d_а і приймається рівним (2,5-3)∙d_а для забезпечення нормального розвитку факела. Від поду топки вісь пальників має розташовуватися на відстані не менше 3d_а а від бічної стінки топки - на відстані (2,5-3)∙d_а.

Глибина топки також вибирається залежно від калібру амбразури. При фронтальному розташуванні форсунок продуктивністю 0,06-0,07 кг/с глибина топки має бути не менше 3 м, а при продуктивності більше 0,14 кг/с - не менше 4 м.

Згорання мазуту необхідно повністю завершити в межах топкової камери. За несприятливих умов (брак повітря, погане перемішування, низька температура) з топки разом з сажею можуть виноситися краплі мазуту, які будуть відкладатись на холодних поверхнях нагріву котла знижуючи його економічність. Відкладення сажі в повітропідігрівачі можуть привести до її загоряння і перепалу труб, що мало місце на практиці при неправильному режимі роботи мазутних топок. Відмічене відноситься і до пароперегрівача де також можливе відкладення сажі і її загоряння.

Мазут - паливо малозольне (до 0,3%) тому спеціальних пристроїв для видалення золи з топки не передбачається. Проте при спалюванні мазуту виникають труднощі з видаленням золи з поверхонь нагріву котла, що пов'язано з наявністю у відкладеннях легкоплавких сполук ванадію і лужних металів, які викликають високотемпературну корозію труб і підвісок пароперегрівачів.

Сірка, яка міститься в мазуті, при згоранні утворює в основному сірчистий ангідрид SO₂. Незначна частина сірки згорає до SO₃ - сірчаного ангідриду, який з'єднуючись з водяними парами дає сірчану кислоту. Пари сірчаної кислоти приводять до значного підвищення температури точки роси продуктів згорання.

Для запобігання низькотемпературної сірчанокислої і високотемпературної ванадієвої корозії застосовують різні способи. Так, для зниження в продуктах згорання вмісту сірчаного ангідриду спалювання мазуту ведуть з гранично малим коефіцієнтом надлишку повітря α_т, близьким до одиниці. При цьому температура точки роси істотно знижується. Зниження коефіцієнта надлишку повітря призводить також до значного зниження концентрації оксидів азоту NO_х в продуктах згорання мазуту.

Разом з спалюванням мазуту в звичайних камерних топках останніми роками для його ефективнішого спалювання використовують циклонні передтопки.

Циклонне спалювання мазуту знайшло застосування в енерготехнологічних циклонних установках для комбінованого виробництва технологічної і енергетичної продукції.

Для циклонних топок найбільш доцільне використання механічних форсунок, які дають короткий факел з великим кутом розкриття. Хороші результати отримані в циклонних установках з розташуванням форсунок в дуттєвих соплах (рис. 9). В цьому випадку повітря, яке виходить з сопла з швидкістю 70-120 м/с, сприяє поліпшенню розпилювання мазуту. При такому розташуванні форсунок вдається уникнути відкладення коксу на стінках циклонної камери.

Рис. 9. Схема установки мазутних форсунок в дуттєвих соплах циклонної камери

Рідке паливо може застосовуватися для котлів будь-якої продуктивності. Для безпечного, надійного і економічного спалювання мазуту в топках котлів повинні дотримуватись відповідні умови експлуатації обладнання. Так, запалення мазутної форсунки проводиться розпалювальним факелом лише після ретельного вентилювання топки і газоходів котла. Використання розпалювального факела обов'язкове і в разі запалення форсунки від уже працюючих форсунок. В сучасних котлах використовують електро-запальні пристрої, що набагато спрощують процес розтоплення.

Горіння мазуту в топці має бути рівним, без хлопків і пульсацій. Причинами поганого горіння, в тому числі і зриву полум'я, можуть бути обводнення або низька температура мазуту, несправність форсунок (коксування сопла), неправильна робота лопаток регістра і т.п. Працюючі форсунки повинні періодично перевірятися, очищатись і замінюватись новими. При розрахунку топки для спалювання мазуту коефіцієнт надлишку повітря в топці приймають α_т=1,1, втрати теплоти від хімічного недопалу q_х.н=0,5%, об'ємну густину тепловиділення q_v=0,29 МВт/м³. При використанні циклонного спалювання мазуту, а також повітряних регістрів з значною швидкістю повітряного потоку, які забезпечують покращення умов сумішоутворення, об'ємна густина тепловиділення може бути значно підвищена.

Тема 3. Спалювання твердого палива в шарі. Класифікація шарових топок. Характеристики процесу горіння твердого палива в щільному шарі. Топки для спалювання твердого палива в щільному шарі. Топки з киплячим шаром. Вибір шарових топок і основи їх розрахунку