что такое вихревая топка

Вихревая топка

Также к вихревым топкам относя циклонные топки, в которых осуществляется спиральное движение газо-воздушного потока, несущего частицы топлива и шлака. Вихревая топка используются в качестве предтопков камерных топок топочных устройств, например, на тепловых электростанциях и как технологические печи, например, для обжига медных руд. В вихревых топках частицы топлива поддерживаются во взвешенном состоянии за счёт несущей силы мощного вихря, вследствие чего в ней не выпадают даже крупные частицы (5—10 мм и более). В современных вихревых топках сжигаются куски твёрдого топлива размером 2—100 мм, при скорости струи подаваемого воздуха 30—150 м/сек. Существуют горизонтальные и вертикальные циклонные предтопки, причём последние применяются значительно реже.

Диаметр (D) горизонтальных циклонных предтопков — 1,2—4 м, относительная длина их (L/D) не превышает 1,5—1,6. Топки этого типа широко используются за рубежом (США, ФРГ(Федеративная Республика Германии), ЧССР(Чехословацкая Социалистическая Республика) и др.), в СССР — значительно реже. Вихревых топки характеризуются высоким тепловым напряжением сечения топочной камеры 42—63 Гдж/(м2·ч) или (10—15) · (106ккал·/(м2·ч), её объёма (8,5—21) Гдж/(м3·ч) или (2—5) · (106 ккал/(м3·ч) и степенью улавливания шлака до 90%. В камерной топке тепловое напряжение объёма в 10—20 раз меньше, а степень улавливания шлака не превышает 80%. Одна крупная В. т. позволяет обеспечить паропроизводительность котла лишь до 150—180 т пара в ч, поэтому у котлов большой мощности устанавливают до 12—14 горизонтальных циклонных предтопков.

См. также

Литература

Полезное

Смотреть что такое «Вихревая топка» в других словарях:

ВИХРЕВАЯ ТОПКА — камерная топка с вихревым движением газов в топочной камере, достигаемым особым расположением горелок … Большой Энциклопедический словарь

вихревая топка — камерная топка с вихревым движением газов в топочной камере, достигаемым особым расположением горелок. * * * ВИХРЕВАЯ ТОПКА ВИХРЕВАЯ ТОПКА, камерная топка с вихревым движением газов в топочной камере, достигаемым особым расположением горелок … Энциклопедический словарь

Вихревая топка — циклонная топка, в которой осуществляется спиральное движение газо воздушного потока, несущего частицы топлива и шлака. В. т. используются в качестве предтопков камерных топок (см. Топочное устройство) на тепловых электростанциях и как… … Большая советская энциклопедия

ВИХРЕВАЯ ТОПКА — камерная топка с вихревым движением газов в топочной камере, к рое достигается особым расположением горелок и конструкцией топочной камеры … Большой энциклопедический политехнический словарь

вихревая топка стационарного котла — вихревая топка Камерная топка стационарного котла с многократной циркуляцией топливовоздушной смеси, которая достигается специальной формой стен топки, компоновкой горелок и способом подачи топлива и воздуха. [ГОСТ 23172 78] Тематики котел,… … Справочник технического переводчика

Вихревая топка стационарного котла — 113. Вихревая топка стационарного котла Вихревая топка D. Wirbelfeuerung E. Swirl type furnace F. Foyer a chambre de turbulence Камерная топка стационарного котла с многократной циркуляцией топливовоздушной смеси, которая достигается специальной… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Топка — У этого термина существуют и другие значения, см. Топка (значения). Схема паровозной топки … Википедия

Топка — топочное устройство, топка огневая, устройство для сжигания органического топлива с целью получения высоконагретых дымовых газов; теплота газов либо преобразуется в котловых установках в электрическую или механическую энергию, либо… … Большая советская энциклопедия

ТОПКА — часть котла или печи, в к рой сжигают органнч. топливо для получения высоконагретых дымовых газов, теплота к рых используется для преобразования в механич. и электрич. энергию или для технологии, целей. Т. для твёрдых топлив подразделяются на… … Большой энциклопедический политехнический словарь

КАМЕРНАЯ ТОПКА — топка котла, выполн. обычно в виде вертик. прямоугольной призматич. камеры, в к рой топливо сгорает в струе воздуха (в факеле). В таких топках (см. рис.) сжигают твердое пылевидное топливо под котлами паропроизводительностью от 50 до 4000 т/ч, а… … Большой энциклопедический политехнический словарь

Источник

Вихревые топки

Вихревые топки

Вихревые топки были разработаны в 30-х годах для сжигания фрезерного торфа А. А. Шершневым. В этой топке сжигание фрезерного торфа производится без предварительной подсушки и размола.

На рис. 5-31 показана вихревые топки ЦКТИ системы А. А. Шершнева. Топочная камера этой топки имеет специальную конфигурацию: в передней части топки расположен порог, на который направлен поток вторичного воздуха, выходящий из сопл, размещенных в нижней части топки. Топливо подается питателем в щель или щелевую горелку вместе с первичным воздухом. Топливо, падая на передний скат топки, встречается с потоком вторичного воздуха и как бы сортируется по размерам фракций. Мелкие фракции сразу же подхватываются воздухом и, воспламенившись, сгорают в верхней части топочной камеры во взвешенном состоянии. Крупные фракции скатываются по передней стенке воронки, но, дойдя до ее устья, подхватываются потоком воздуха и направляются к порогу. Подсушенные, более легкие частицы выбрасываются в среднюю часть топочной камеры и сгорают во взвешенном состоянии. Влажные тяжелые частицы возвращаются к устью воронки и снова подхватываются потоком воздуха. Таким образом крупные частицы многократно циркулируют вверх и вниз, размельчаясь и подсыхая. Циркуляция этих частиц происходит до тех пор, пока поток воздуха не выбросит их в среднюю часть топочной камеры, где они сгорают. Комочки и куски топлива, которые не были подхвачены потоком воздуха, догорают на решетке с поворотными колосниками, расположенной под воронкой.

Вихревой метод сжигания используется в настоящее время в циклонных топках с горизонтальными или вертикальными циклонами. Для промышленных парогенераторов н водогрейных котлов применяются циклонные вихревые топки с горизонтальными циклонами при сжигании твердого, жидкого и газообразного топлива.

Основными преимуществами циклонных топок, особенно важными для промышленных и отопительных котельных установок, являются: возможность работы с удельными нагрузками топочного объема до 2000 кВт/м 3 ; сжигание топлива с низкими коэффициентами избытка воздуха при использовании простых средств автоматического регулирования процесса горения; уменьшение уноса несгоревших частиц топлива, что способствует снижению загрязнения конвективных поверхностей нагрева.

Циклонные топки различных конструкций состоят из двух камер: вихревой высокофорсированной камеры горения и камеры охлаждения. Камера горения представляет собой цилиндр с тангенциальным сосредоточенным или рассредоточенным вводом топлива и воздуха. Камера охлаждения имеет призматическую форму. Стены циклонной камеры горения выполняются из ошипованных экранов, покрытых огнеупорной обмазкой, а стены камеры охлаждения имеют неутепленные гладкотрубные или плавниковые экраны.

В результате выполнения комплекса исследовательских и конструкторских работ в ЦКТИ разработана высокофорсированные вихревые топки для сжигания твердого, жидкого и газообразного топлива, принципиальная схема которой показана на рис. 5-3. Топка состоит из вихревой камеры горения и камеры охлаждения, соединенных между собой диффузором или каналом прямоугольного сечения.

Вихревая камера горения представляет собой горизонтальный охлаждаемый цилиндр, выполненный из ошипованных экранных труб, покрытых огнеупорной карборундовой обмазкой. Подвод топлива и воздуха производится через прямоточные горелки, расположенные тангенциально. В нижней части топки находится устройство, называемое лёткой, для удаления шлака в жидком состоянии. Камера охлаждения имеет прямоугольное сечение и полностью покрыта цельносварными экранными панелями, что позволяет работать под наддувом при избыточном давлении в топке до 5000 Па.

Наиболее подробные испытания вихревые топки в промышленных условиях проходили при сжигании мазута и природного газа под парогенератором производительностью 40 т/ч. В результате испытаний установлено, что при суммарной удельной нагрузке топочного объема 600 кВт/м 3 (камера горения совместно с камерой охлаждения) сжигание мазута и газа осуществляется с низким коэффициентом избытка воздуха на выходе из топки 1,02-1,03 без потерь от химической неполноты горения. Карборундовое покрытие камеры горения работает устойчиво и не требует ремонта в течение длительного времени (около 7000 ч). Сжигание с низкими избытками воздуха и высокотемпературной обработкой золы снижает коррозию и загрязняющие свойства продуктов сгорания.

На рис. 5-32 показан циклонный предтопок, установленный под водогрейным котлом. Камера горения выполнена в виде цилиндра диаметром 1250 мм. Основной (первичный) воздух в количестве 75-80 % всего необходимого для горения воздуха подводится через одно тангенциально расположенное сопло. Скорость выхода воздуха из сопла около 70 м/с. Для поддержания постоянной скорости воздуха при переменных форсировках топки установлен языковый шибер. Остальной воздух необходимый для горения, в количестве 20-25 % подводится через улиточный закручиватель по оси камеры. Предтопок выполнен из двух цилиндрических обечаек, охлаждаемых сетевой водой. Циклоны не имеют защитной карборундовой футеровки, однако сетевая вода, подаваемая со скоростью 1,2 м/с, надежно их охлаждает. Перпендикулярно движению первичного воздуха установлены две газомазутные горелки. Такое расположение горелок направляет поток распыленного мазута к центру циклона, что исключает коксование его стенок.

Опыт эксплуатации и испытания вихревых топок показали, что она надежно работает при сжигании газа и мазута с коэффициентом избытка воздуха на выходе из топки 1,05-1,07 без потери теплоты от химической неполноты горения. КПД котла, оборудованного циклонными предтопками, был на 5-7 % выше КПД водогрейных котлов обычного типа, что вполне компенсирует повышенный расход электроэнергии на дутье. Удельная нагрузка объема камеры охлаждения составляла примерно 2000 кВт/м3.

Источник

Использование вихревых топок для сжигания низкосортных видов топлива в паровых котлах

В.А.Голубев, старший инженер,
д.т.н. Е.М. Пузырёв, заместитель директора по научной работе,
М.Е. Пузырёв, старший инженер,
ООО «ПроЭнергоМашПроект», г. Барнаул

Введение

Для экономичного, экологически более чистого сжигания угля и вовлечения низкосортных видов топлива и отходов в топливный баланс предприятий необходима разработка научных основ организации высокоэффективных технологий сжигания и накопление практического опыта в их эксплуатации.

Исследования, проводимые по данному направлению, позволили выполнить значительные работы по внедрению и опытной эксплуатации низкотемпературной вихревой технологии сжигания топлива. Особенностью разработанной технологии, получившей название «Торнадо», является совместное слоевое и факельно-вихревое сжигание, что применимо практически для любого вида твердого топлива и отходов.

Крупные фракции топлива сжигаются в слое на механизированной колосниковой решетке, а мелкие уносимые частицы аэродинамически удерживаются в топке и заполняют вихрь излучающим потоком горящих частиц. Соответственно в вихревой топке сглаживаются неравномерности тепловыделения с подавлением температурного максимума ядра факела, появляется заметная доля конвективной составляющей теплообмена, повышается степень черноты и излучательная способность топочного объема. Тепловосприятие топочных экранов заметно увеличивается, но при этом максимум тепловосприятия понижается. Тепловая нагрузка экранов повышена, но распределена равномерно, что увеличивает надежность их работы. Благодаря механизации и малой массе топлива в слое, топки не требуют особых затрат ручного труда и легко автоматизируются.

Разработанная конструкция вихревой топки имеет пережим с газовыпускным окном и системой подачи дожигающего острого дутья, которая обеспечивает низкий химический и механический недожог, снижение выбросов оксидов СО, NO_х и SO₂ в атмосферу. Для низкореакционнных видов топлива, типа каменных углей, под конвективным пучком устанавливается система возврата уноса.

Использование рассмотренных технических решений и принципов заметно усложняет конструкцию топочного объема и котла в целом. В частности вводятся сопла вторичного и третичного дутья, пережимной экран с газовыпускным окном или стенка, выполненная из обмуровки и др. Активная аэродинамика выдвигает повышенные требования к конструкции ограждений вихревой топки, наиболее эффективны газоплотные экраны.

С другой стороны, вихревые топки, благодаря повышенной форсировке топочных процессов, более компактны. Они могут быть вписаны в топочные объемы существующих паровых котлов путем их некоторой реконструкции. На сегодня имеется достаточно большой опыт установки вихревых топок не только в твердотопливные котлы, но и в более теплонапряженные топки газомазутных паровых котлов, с их переводом на уголь или горючие отходы.

В совокупности с применением газоплотных экранов применение вихревых топок позволяет создавать более компактные котлы, с меньшей металлоемкостью и повышенной мощностью в транспортабельных блоках с заводской готовностью. Это заметно снижает объемы строительной части, монтажных работ и сроки запуска котельных.

Сжигание лузги подсолнечника

Главным достоинством вихревых топок является возможность удержания в топке и высокоэффективного сжигания легких парусных частиц лузги и длительный период работы котлов между очистками котельных пучков от возгонов и отложений золы. Очистка топки и котельных пучков от отложений золы проводится без останова котла с помощью обдувки, ударно-волновыми и пневмоимпульсными генераторами.

Пониженная зольность лузги даже при вихревом сжигании не обеспечивает достаточной степени черноты топки. С другой стороны, повышенное содержание в золе калия, склонность его соединений к возгонке и осаждение возгонов на холодных стенках экранов существенно подавляет лучистый теплообмен топки и приводит к перегреву топочного объема. Соответственно на сегодня для утилизации многотоннажных потоков лузги выбрано направление создания максимально экранированных удлиненных вихревых топок и комбинации из двух узких, разделенных экранами дубль топок.

На рис. 1 показан вид с фронта на паровой котел Е-25-24РТО, предназначенный для сжигания лузги подсолнечника. Котел с газоплотной дубль топкой, включает три транспортабельных блока: два топочных и блок с двухбарабанным котельным пучком от типового котла КЕ-25-24С. Между средними коллекторами располагается камера дожигания, по бокам от которой установлены две узкие вихревые топки радиального типа.

Топки могут работать независимо и имеют индивидуальные тракты подачи и распределения дутья, лузги и удаления золы. Лузга дозируется и вводится шнеками с частотными приводами, удаление золы механизировано. Вихревые топки выполняются с горизонтальной осью вращения. Радиальная схема, приближение формы вихревых топок к цилиндрической, газоплотное экранирование и активная аэродинамическая обстановка обеспечивают надежное удержание частиц лузги, глубокое выжигание из них горючих, минимум возгонки и отложений золы.

Профиль топочного устройства спроектирован с использованием численного моделирования с подробным изучением аэродинамической обстановки и характера движения частиц.

В целом конструкция котла существенно и принципиально отличается от типовых конструкций. Общий вид котла в ходе монтажа блоков показан на рис. 2.

Рис. 2. Монтаж, стыковка топочных блоков котла Е-25-24РТО.

Сжигание углей и углесодержащих отходов

Применение угля и углесодержащих отходов экономически выгодно для многих предприятий, особенно в районах угледобычи, но при условии эффективного сжигания. Уголь, среди видов топлива, наиболее стабилен по цене, энергетически высокоэффективен, легко транспортируется, позволяет создавать большие запасы, взрывобезопасен и мало пожароопасен. Углесодержащие отходы в регионах угледобычи имеют отрицательную стоимость (учитываются расходы на складирование и содержание свалок).

Проблема в том, что уголь низкореакционен и относится к числу наиболее трудносжигаемых видов топлива. Недожог угля в топках слоевых котлов малой и средней мощности достигает 40-60%, котлы практически не автоматизируются, их обслуживание требует высокой доли ручного труда и постоянного контроля, тепловосприятие экранов крайне неравномерно и сопровождается частыми пережогами труб.

С другой стороны, применение тонкого помола, топок кипящего слоя, перевод угля в водоугольное топливо и другие новые схемы на сегодняшний день не могут конкурировать со слоевым сжиганием.

Высокая эффективность вихревой технологии на каменных углях была получена при работе первых двух паровых котлов, реконструированных в октябре 2005 г. в п. Благовещенка Алтайского края, с заменой мазута дробленым углем. Котлы ДКВр-20-13ШпВТ выполнены за счет модернизации типовых газо-мазутных котлов ДКВр 20-13ГМ путем установки в топочном объеме вихревых топок.

По результатам эксплуатации котлов были определены следующие показатели:

В котлах были установлены вихревые топки с вертикальной осью вращения. Далее на этой основе было проведено несколько реконструкций паровых котлов КЕ-25-14С с переводом на вихревое сжигание угля при установке разделительных экранов.

Одним из таких котлов является реконструированный паровой котел КЕ-25-14ШпВТ, переведенный на сжигание технологических отсевов коксовой мелочи. Коксовая мелочь низкореакционна, т.к. она термически обработана и имеет пониженный выход летучих. Естественно она состоит из очень легко уносимых из топки частиц и сжигание подобных отходов проблематично.

При реконструкции использована схема сжигания в вихревой топке с механизированной выгрузкой шлака выгружателями ВШо. Были установлены:

■ вихревая топка с разделительным экраном и газовыпускным окном;

■ система топливоподачи с двумя двухшнековыми питателями, устраняющими просыпку топлива;

■ система возврата уноса.

Механическая топка ТЧЗМ-2,7-5,6 была демонтирована. Удаление шлака из вихревой топки котла осуществляется выгружателями ВШо по существующему каналу золоудаления.

При работе реконструированного котла отмечено интенсивное выгорание подаваемых технологических отсевов кокса даже при подаче со смерзшимися и переувлажненными включениями и снегом. Выбросы оксидов азота и серы составили 270-290 и 550-690 мг/м 3 соответственно. Результаты эксплуатации подтвердили, что в котлах КЕ-25-14ШпВТ могут сжигаться как качественные угли, так и измельченные углесодержащие отходы. Подача в газовыпускное окно острого дутья в совокупности с системой возврата уноса существенно улучшают эффективность топочного процесса.

На рис. 3 представлена схема котлоагрегата с котлом КЕ-10-14ШпВТ, установленного в г. Березовский Кемеровской области, переведенного на вихревое сжигание измельченного угля в вихревой топке.

В топочном объеме котла установлен вертикальный экран и пережимная стена с газовыпускным окном, которые конструктивно выделяют вихревую топку 4 и камеру дожигания. За счет ступенчатого ввода дутья через специальные сопла 6 в вихревой топке формируется активная аэродинамика, позволяющая удерживать летучие частицы топлива в топочной камере вплоть до полного выжигания из них горючих веществ, существенно снижая унос и механический недожог. В нижней части топки установлены два выгружателя шлака 2 типа ВШо с водоохлаждаемыми колосниками и водоохлаждаемыми шурующими планками, предназначенными для шуровки слоя и выгрузки шлака. Топливо подается в топку котла двумя двухшнековыми питателями 3. За ВШо установлен дожигатель шлака (ДШ) 7, предназначенный для удержания шлака, выгружаемого из топки, и глубокого выжигания из него горючих веществ и последующей его выгрузки.

Котел работает с уравновешенной тягой. Дымовые газы, образующиеся при сгорании угля в потоке дутья, подаваемого вентиляторами 9 и 10, охлаждаются в вихревой топке 4, конвективном пучке 5, воздухоподогревателе 8 и экономайзере 11. Далее в золоуловителе 12 они очищаются от золы и дымососом 15 сбрасываются в атмосферу через дымовую трубу. Зола, шлак и очаговые остатки удаляются общими транспортерами 13 и 14 котельной. Унос крупных частиц оседает в бункерах конвективных пучков и возвращается в вихревую топку по системе возврата уноса 17.

В ходе наладочных испытаний проведен анализ эффекта от применения ДШ (см. табл.). Применение ДШ позволяет в 4-5 раз снизить механический недожог. Котел устойчиво работает при нагрузке от 40 до 100%, имеет высокие экологические показатели (СО=30-51 ppm), коэффициент полезного действия составляет 8686,6%.

Таблица. Показатели работы дожигателя шлака (ДШ).

Сжигание древесных отходов

Сжигание влажных древесных отходов является одной из наиболее сложных задач. Примером ее решения стала модернизация вновь установленного парового котла в г. Чуна Иркутской обл. в 2010 г. Реконструированный котел ДКВр-6,5-13ВТ переведен на вихревое сжигание древесных отходов в вихревой топке с наклонно-переталкивающей водоохлаждаемой колосниковой решеткой. Модернизированный котел работает параллельно с котлами, оборудованными топками системы Померанцева. По сравнению с существующими котлами вихревая топка с наклонно-переталкивающей решеткой показала повышенную производительность котла на низкокалорийной влажной древесине (влажность рабочей массы до 50-55%).

Следует также отметить применение новых конструкций паровых котлов с вихревым топочным процессом. Так, для г. Апшеронск Краснодарского края спроектирован и изготовлен безбарабанный паровой котел с естественной циркуляцией, паропроизводительностью 2,5 т/ч с встроенными центробежными сепараторами (рис. 4), с использованием модификации конструкции, описанной в [1].

Внутренние центробежные сепараторы обеспечивают высокую степень сухости пара.

Также на сегодняшний день спроектирована новая модель парового безбарабанного котла с двухступенчатой системой испарения и внешним вынесенным сепаратором пара.

Благодаря безбарабанной схеме паровой котел имеет малые габариты и металлоемкость. Котел работает с высоким давлением, при естественной циркуляции со ступенчатой схемой испарения и промывкой пара. Ступенчатая схема испарения позволяет обходиться минимальными продувками и обеспечивает чистоту большей части поверхностей нагрева котла, приходящуюся на трубные пучки. Продувка автоматизирована. За счет встречного движения питательной воды и пара обеспечивается промывка пара и ступенчатая схема испарения с чистым отсеком в трубных пучках и соленым отсеком во фронтовом экране.

Применение ступенчатой схемы испарения, промывки пара и эффективной центробежной сепарации позволяет также решить вопрос о надежной работе пароперегревателей, т.к. из-за плохого качества воды в некоторых регионах на реконструированных котлах типа КЕ и ДКВр срок службы пароперегревателей из-за отложения в них солей может снижаться до 4-6 мес.

Литература

1. Мынкин К. П. Сепарационные устройства паровых котлов. М.: Энергия, 1971. 190 с.

Источник

Факельные и вихревые топки

Здравствуйте! В котлоагрегатах средней и большой мощности топливо сжигается в пылевидном состоянии. В настоящее время на всех тепловых электростанциях, работающих на твердом топливе, устанавливаются котлоагрегаты с камерными топками. Пылевидное сжигание топлива позволило рационально использовать местные многозольные топлива, которые трудно сжигать в слоевых топках (бурые угли, отходы при добыче топлива в виде мелочи и антрацитового штыба).

Камерные топки позволяют полностью механизировать процесс горения. Твердое топливо для камерных топок подвергается перед сжиганием предварительному дроблению и размолу. Наиболее широкое применение при сжигании каменных углей получила схема пылеприготовления с шаровыми барабанными мельницами, а при сжигании бурых углей и фрезерного торфа — шахтномельничные топки с молотковыми мельницами. Шаровые мельницы обычно применяются при размоле топлив повышенной прочности и с малым выходом летучих (тощие угли, антрациты). В них достигается более тонкий помол этих видов топлива для лучшего воспламенения и более полного сжигания (уменьшения механического недожога).

Шаровая барабанная мельница представляет собой горизонтальный цилиндрический барабан, вращающийся со скоростью около 20 об/мин. Часть объема барабана заполняется стальными шарами диаметром 30—40 мм. В барабан подается топливо. При его вращении шары перекатываются и попадающее между ними топливо размалывается. Во избежание быстрого износа барабана внутренняя поверхность его покрыта броневыми плитами. Через мельницу продувается горячий воздух, который уносит мелкие фракции топлива. После мельницы угольная пыль подается в топку или отделяется от воздуха и, направляется в бункер, в котором содержится необходимый для работы котлоагрегата запас топлива. Преимущество шаровых мельниц заключается в тонком размоле топлива.

Угольная пыль подается в топку через горелки, которые бывают круглыми и щелевыми. Схема щелевой горелки показана на рис.1.

По внутренней щели 1 поступает пылевоздушная смесь, которая рассекателем 2 направляется к вторичному воздуху, подводимому по наружным щелям 3. Щелевые горелки обычно устанавливают сверху топки, при этом факел направляется сверху вниз, делает петлю и поворачивает вверх к выходу из топочной камеры. Для топлив с малым выходом летучих применяют горелки, в которых происходит завихрение вторичного воздуха, увлекающего за собой угольную пыль после рассекателя. Важное значение для процесса горения имеет правильное размещение горелок в топочной камере, обеспечивающее полное сгорание пыли.

В шахтно — мельничных топках сжигаются влажные топлива с большим выходом летучих (более 30%), не требующие тонкого размола (бурые угли и фрезерный торф). Эти топочные устройства проще и дешевле по сравнению с пылеугольными топками, оснащенными шаровыми мельницами, и потребляют меньше энергии на размол топлива.

На рис.2 представлена схема шахтной мельницы. Рабочим органом молотковой шахтной мельницы является ротор, помещенный в защитный кожух. Измельчение топлива происходит с помощью шарнирно-закрепленных молотков или бил, которые при вращении ротора 1 размалывают топливо. Ротор вращается электродвигателем со скоростью 730 или 980 об/мин. Мельница через сепарационную шахту 3 и амбразуру 4 соединяется с топочной камерой. Топливо непрерывно подается в мельницу по каналу 2. Здесь оно измельчается и подсушивается горячим воздухом, подводимым из воздухоподогревателя, и образовавшаяся пыль уносится через шахту и амбразуру в топочную камеру, где сгорает во взвешенном состоянии. В шахте происходит сепарация крупных фракций топлива, которые падают обратно в мельницу. В мельницу подается 70—80% воздуха, необходимого для горения, а остальные 20—30% поступают непосредственно в топочную камеру.

Коэффициент избытка воздуха для шахтно-мельничных топок равен 1,2—1,3. Регулирование работы топки осуществляется изменением количества подаваемого в мельницу топлива и изменением скорости воздуха в шахте. В зависимости от производительности котлоагрегата на каждый котел устанавливается одна, две или более мельниц.

Устойчивая работа котлоагрегата при пылевидном сжигании зависит от его нагрузки. При нагрузке менее 60% (в зависимости от качества топлива) работа топки становится неустойчивой и возможны случаи затухания факела.

Камерные топки применяются также для сжигания газообразного и жидкого топлива (мазута). Для распыления мазута устанавливаются форсунки, которые бывают паровыми, механическими и воздушными. Паровые форсунки применяются редко и в основном для небольших установок, так как они расходуют значительное количество пара. Наиболее широкое распространение получили механические форсунки. Подача мазута в них осуществляется насосом под давлением 0,8—2 МПа после предварительного подогрева и очистки от механических примесей в фильтрах.

При воздушном распиливании воздух подается в форсунку под давлением 2—7 кПа и, проходя в топку через кольцевую щель вокруг ствола форсунки, по которому подается топливо, распиливает его. Однако вследствие небольшой скорости движения воздуха распыливание топлива происходит плохо, что вызывает повышенные потери топлива при горении. Поэтому воздушные форсунки большого распространения не получили.

Развитие газовой промышленности привело к широкому использованию природного газа как топлива для котельных установок. Природный газ сжигается в топках, подобных мазутным и применяемых для котлоагрегатов различной паропроизводительности. Горелки для сжигания газа из-за его высокой теплоты сгорания имеют небольшие выходные сечения. Различают газовые горелки низкого и высокого давления. Через горелку в топку поступает смесь газа с воздухом, причем процесс смешивания происходит в самой горелке.

Для сжигания природного газа в котлоагрегатах большой паропроизводительности устанавливают горелки низкого давления с принудительной подачей воздуха. Наиболее распространены различные конструкции круглых горелок, но иногда применяются и щелевые. Среди круглых газовых горелок большой производительности можно отметить горелки, в которых газ вводится в поток воздуха из периферийной кольцевой камеры через большое количество мелких отверстий. Это конструктивное решение оказывается очень удобным при выполнении комбинированных горелок. Скорость выхода воздуха в газовых и газомазутных горелках принимается равной 20—35 м/с, а скорость выхода газа из щелей 25—150 м/с.

Для сжигания фрезерного торфа в котлоагрегатах производительностью до 20 т/ч применяется пневматическая вихревая топка системы Шершнева (рис. 3). Основная масса воздуха (до 80%) после воздухоподогревателя по соплам 1 поступает в нижнюю часть топочной камеры со скоростью 30—40 м/с. Навстречу потоку воздуха по каналу 3 подается фрезерный торф. Конфигурация топочной камеры 2 и направление струи воздуха таковы, что в нижней части топки образуется газовоздушный вихрь с горизонтальной осью вращения. Самые мелкие фракции топлива быстро воспламеняются и сгорают. В верхней расширенной части топки скорость газовоздушной струи снижается, что приводит к сепарации частиц топлива. При этом крупные и более тяжелые фракции выпадают вниз и снова подхватываются потоком, а мелкие частицы догорают в верхней части топочной камеры.

Основное достоинство этой топки заключается в простоте конструкции и относительно высокой экономичности работы. Недостатками топки являются шлакование ее при работе на сухом торфе и трудность регулирования коэффициента избытка воздуха.

Вихревые топки циклонного типа применяются в качестве предтопка для камерных топок. Различают топки с горизонтальными и вертикальными циклонными камерами. Циклонная камера (рис. 4) экранируется витками из труб небольшого диаметра, к которым привариваются шипы, покрываемые слоем огнеупорной массы.

Пылевоздушная смесь и вторичный воздух, тангенциально подаваемые в камеру со скоростями 100—120 м/с, создают в ней мощный вихрь, в котором происходит интенсивное горение топлива. Тепловые напряжения топочного объема циклонных камер очень высоки, и температура горения в них достигает 1700° С. Из-за небольшой длины камеры горение в ней полностью не заканчивается, и окончательное дожигание горючих происходит в камере 3, где также поддерживается высокая температура. Из камеры 3 продукты сгорания выходят в сильно экранированную камеру — факельную топку 2. Вследствие высокой температуры в циклонной камере происходит плавление золы, и шлак удаляется из топки в жидком состоянии. В результате в дымовых газах, поступающих в камеру 2, остается около 10—20% золы, топлива.

Применяются также циклонные топки с твердым золоудалением для сжигания низкокалорийных сортов топлива. Процесс горения в них идет при относительно низкой температуре, и зола топлива в твердом виде выносится в газоходы котла. Эксплуатация циклонных топок с жидким шлакоудалением показала высокую их эффективность. Преимуществами циклонных топок являются:

1) высокое теплонапряжение топочного объема, что приводит к сокращению габаритов топки;

2) улавливание в пределах камеры и удаление в жидком виде до 80—90% золы топлива (это дает возможность в ряде случаев отказаться от установки золоуловителей);

3) возможность работы с малым избытком воздуха (α = 1,05—1,1), что снижает потери теплоты с уходящими газами;

4) возможность работы на дробленом топливе или пыли грубого помола — это позволяет упростить систему пылеприготовления и снизить расход электроэнергии на топливоприготовление.

К недостаткам относятся трудность сжигания углей с малым выходом летучих, а также высоковлажных углей и повышенный расход электроэнергии на дутье. Исп. литература: 1) Сидельковский Л.Н., Юренев В.Н. Парогенераторы промышленных предприятий. –М.: Энергия, 1978. 2) Теплотехника, Бондарев В.А., Процкий А.Е., Гринкевич Р.Н. Минск, изд. 2-е,»Вышейшая школа», 1976.

Источник