Вихревые пылеугольные горелки
Кафедра Промышленной Теплоэнергетики
РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА №1
По дисциплине Специальные Вопросы Сжигание Топлива
На тему:
«Вихревые пылеугольные горелки»
ПРОВЕРИЛ:
ВЫПОЛНИЛ:
Алматы 2007
СОДЕРЖАНИЕ
1 ВВЕДЕНИЕ
2 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПЫЛЕУГОЛЬНЫХ ГОРЕЛКАХ
3 ВИХРЕВАЯ СТАБИЛИЗИРУЮЩАЯ ГОРЕЛКА
4 НОВЫЙ СПОСОБ РАСШИРЕНИЯ ВОЗМОЖНОСТЕЙ УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ ВИХРЕВЫХ ГОРЕЛОК СО СТАНДАРТНЫМИ ЗАВИХРИТЕЛЯМИ
5 ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Пылеугольные горелки служат для организованного ввода угольной пыли и воздуха в топку. С помощью горелок и рациональной компоновки их в значительной мере организуется топочный процесс: устойчивое зажигание факела, смесеобразование, интенсивное выгорание пыли и бесшлаковочная
Работа парогенератора.
По аэродинамическому способу ввода компонентов горючей смеси горелки подразделяют на вихревые, прямоточные и плоскофакельные, по типу сжигаемого топлива – на пылеугольные, газомазутные, газовые, мазутные и комбинированные пылеугольные (пыль, газ или пыль и мазут).
Для сжигания угольной пыли применяются два основных типа горелок: вихревые и прямоточные.
Пылеугольные вихревые горелки применяют для сжигания практически всех видов твердого топлива, за исключением фрезерного торфа. Горелки имеют закручивающие аппараты, устанавливаемые в каналах ввода пылевоздушной смеси и воздуха. В зависимости от конструкции закручивающих аппаратов различают лопаточно-лопаточные (ГЛЛ), улиточно-лопаточные (ГУЛ), улиточно-улиточные (ГУУ), прямоточно-лопаточные (ГПЛ) и прямоточно-улиточные (ГПУ) горелки. Первым после индекса Г (горелка) указывается тип закручивающего аппарата по первичному воздуху.
Направление вращения потоков первичного и вторичного воздуха одинаково, при этом по внутреннему каналу (каналам) пылевоздушная смесь.
Вихревые горелки, как обладающие высокой устойчивостью зажигания, рекомендуются преимущественно для сжигания пыли АШ, полуантрацитов и тощих углей в открытых и полуоткрытых топках с твердым и жидким шлакоудалением. Эти горелки могут быть использованы и для сжигания топлив и с большим выходом летучих. Вихревые горелки хорошо зарекомендовали себя на парогенераторах средней производительности, на которых их можно располагать сравнительно просторно. С переходом к мощным и сверхмощным парогенераторам роль самих горелок в организации топочного процесса уменьшилась.
ГОРЕЛКА ПЫЛЕУГОЛЬНАЯ
Устройство для образования смесей пылевидного топлива с воздухом и подачи его к месту сжигания. Через горелки в топку поступают два различных потока: топливо- воздушная смесь (топливная пыль при температуре 70— 130°С и первичный воздух) и вторичный воздух с температурой 250—420°С Образование горючей смеси завершается в топочной камере. От работы горелок и их размещения зависит характер смесеобразования, что в сочетании с аэродинамикой топочной камеры определяет интенсивность воспламенения, скорость и полноту сгорания. Горелка для камерного сжигания твердого топлива подразделяют на круглые (турбулентные), прямоточные (щелевые) и пылевые. Для сжигания пылевидного топлива совместно с газом применяют комбинированные горелки.
На котлоагрегатах большой производительности устанавливают одно- и двухулиточиые, лопаточные и улиточно-лопаточные пылеугольные круглые горелки. При любой конструкции круглой горелки потоки пылевоздушной смеси и вторичного воздуха закручиваются в одном направлении. В одноулиточной горелке пылевоздушная смесь поступает в топку прямоточно (Рис. 1); вторичный воздух закручивается в улитке и, пройдя кольцевой канал, через амбразуру поступает в топку. Необходимый для хорошего перемешивания со вторичным воздухом разнос струи пылевоздушной смеси достигается
рассекающим конусом. В получивших широкое распространение двух-улиточных горелок и улиточно-лопаточных горелок оба потока закручиваются в улиточном или лопаточном подводе (Рис. 2). Потоки образуют в топке два концентрически расходящихся усеченных конуса, как бы опирающихся малыми основаниями на кольцевые выходы из горелки. Внутри образуется конус пылевоздушной смеси,которому снаружи примыкает конусообразный поток вторичного воздуха. По мере движения в топке оба потока проникают один в другой, перемешиваются, увлекая за собой топочные газы
Чем больше горячих топочных газов вовлекается в этот процесс, тем быстрее воспламеняется и сгорает топливо. Для увеличения угла раскрытия факела мощные горелки имеют коническую выходную насадку. С этой же целью выходную часть амбразуры часто выполняют конический, расширяющейся к устью, в результате чего достигается лучшее сочетание форм развития факела и амбразуры, увеличивается площадь поверхности контакта факела, ускоряется воспламенение топлива. Полнота сгорания топлива зависит от скорости вдувания в топку первичной смеси и вторичного воздуха. При малой скорости первичной смеси возможны выпадение из потока крупных частиц топлива и обгорание выходных патрубков горелок; при слишком большой скорости ухудшаются условия воспламенения, и увеличивается длина факела. Скорость пылевоздушной смеси в круглых закручивающих горелок при сжигании пыли антрацитов, полуантрацитов и тощих углей принимают равной 15—20 м/с, а каменных и бурых углей — 20—25 м/с; соответственно скорости вторичною воздуха принимают равными 20—30 и 25—35 м/с. Кол-во первичного воздуха, которое необходимо подавать в Г., с повышением выхода летучих веществ из топлива возрастает с 20— 30% при сжигании антрацита до 50—60% при сжигании бурых углей. "Остальное кол-во воздуха приходится на вторичный. Круглые горелки применимы для любого твердого топлива, но наиболее распространены для топлива с малым выходом летучих веществ. Единичная мощность круглых горелок достигает 14 т/ч.
ВИХРЕВАЯ СТАБИЛИЗИРУЮЩАЯ ГОРЕЛКА
1. НАЗНАЧЕНИЕ
Предлагаемая горелка может быть использована в технологических и энергетических установках, использующих сжигание углеводородного топлива и, прежде всего, в установках, работающих в экстремальных условиях (при низких температурах, давлении, при использовании низкокалорийных топлив).
Использование новых принципов организации процесса горения при конструировании горелочных устройств позволит улучшить пусковые и рабочие характеристики камер сгорания путем интенсификации процесса подготовки и сжигания топливовоздушной смеси; обеспечить многотопливность энергоустановки.
2. ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ.
В газотурбинных двигателях и газотурбинных установках:
эффективный розжиги обеспечение рабочего процесса основных и форсажных камер сгорания;
создание режима дежурного зажигания длительного непрерывного действия;
улучшение экологичности двигателя за счет предварительной подготовки топливовоздушной смеси.
В прямоточных воздушно-реактивных двигателях: розжиг камеры сгорания;
стабилизация горения топливовоздушной смеси,
Розжиг и стабилизация горения газовых, мазутных и пылеугольных горелок топок теплоэнергоценралей.
В технологических процессах газопламенной обработки материалов в машиностроении ив химической промышленности.
Переработка экологически вредных отходов производств.
3. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ
Особенность конструкции является способность организовать рабочий процесс так, что пусковой стабилизирующий факел первой ступени поступает тангенциально во вторую ступень. Во второй ступени образуется сильно закрученный высокотемпературный поток, в который впрыскивается топливо из основной форсунки. Из второй ступени в жаровую трубу или топочную камеру выходит устойчивый стабилизированный факел, состоящий (в зависимости от коэффициента избытка воздуха) из продуктов сгорания и несгоревших компонентов топливо-воздущной смеси, которые дожигаются в жаровой трубе или в топочной камере.
4. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОПЫТНЫХ ОБРАЗЦОВ
Расход сжатотого воздуха, г/с 5(60
Давление сжатого воздуха, МПа 0,15(0,6
Температура воздуха и топлива на входе в первую ступень,
не менее, (С-55
Давление топливо-воздушной смеси в разжигаемой камере сгорания, КПа 10,3(101,3
Топливо первой ступени жидкое или газообразное
Топливо второй ступени газообразное, жидкое, твердое измельченное
Диапазон надежного запуска и устойчивой работы по коэффициенту избытка воздуха 0,3(8,0)
Температура факела на срезе выходного сопла, (С) 700(2000)
НОВЫЙ СПОСОБ РАСШИРЕНИЯ ВОЗМОЖНОСТЕЙ УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ ВИХРЕВЫХ ГОРЕЛОК СО СТАНДАРТНЫМИ ЗАВИХРИТЕЛЯМИ
Все проблемы экологически безопасного и экономичного сжигания топлив на котлах тепловых электростанций, так или иначе, связаны с выбором и настройкой горелок. Причем всегда следует рассматривать оптимизацию всей системы «горелки-топка», включая систему сбросных воздушных сопел, расположенных на стенах топки выше горелок для подачи воздуха в разные зоны надгорелочного пространства. Конечно, имеем в виду не тривиальные неэффективные схемы так называемого двухстадийного сжигания и не всегда удачные схемы сжигания трехстадийного. Речь, конечно, далее пойдет о сложных современных и весьма индивидуальных схемах настройки топочного процесса, которые называют по-разному: двухзонным, просто стадийным или нестехиометрическим сжиганием. В любом случае, эти технологии предусматривают первичное сжигание топлива в несколько стадий при разном дефиците кислорода, что необходимо для управляемого образования и подавления оксидов азота (NOx) разных групп (быстрых, топливных, термических). Для этого в индивидуальном факеле каждой горелки необходимо осознано управлять температурой и составом газовой атмосферы в отдельных зонах. Дожигание топлива, точнее восстановительной атмосферы производится в средней и даже в верхней части топки. Это, в свою очередь, требует создания эффективной аэродинамической схемы для тщательного смешения воздуха с потоком вязких почти ламинарно текущих топочных газов большой толщины. Удачная реализация подобной схемы обеспечивает в настоящее время достижение рекордных одновременно экологических и экономических характеристик топочного процесса на лучших зарубежных котлах.
Конкретная технология сжигания топлива на котлах по наиболее эффективным схемам нестехиометрического сжигания (наиболее принятая отечественная терминология) в топках котлов электростанций связана, прежде всего, с использованием совершенно определенных типов горелок с особыми схемами индивидуальной их настройки. Горелки для самой полной реализации подобных технологий должны, по нашему мнению, удовлетворять определенным требованиям. Выделим некоторые из них, на наш взгляд, самые важные.
