Горелочные устройства котельных агрегатов

Обновлено: 07.07.2024

Типы горелок

Классификация: по виду топлива, типу работы, по типу регулирования

Энергетика, энергетическое и электротехническое оборудование

Обозначения.
Тип горелки обозначается посредством букв и цифр:
Г -горелка;
ГМ - газомазутная;
Д -с удлиненной газовой частью
Р - ротационная;
В зависимости от места установки на топочной камере, горелки изготавливаются правого и левого вращения:
правого вращения
П - правого вращения- направление вращения ротора форсунки против часовой стрелки (смотреть на торец стакана из топки);
Л - левого вращения - направление вращения ротора форсунки по часовой стрелке.
Числом обозначается номинальная производительность котла, для которого первоначально была спроектирована горелка (Гкал/час).

Классификация горелок по виду топлива.
ГАЗОВЫЕ ГОРЕЛКИ

Газовая горелка - это устройство для смешения кислорода с газообразным топливом с целью подачи смеси к выходному отверстию и сжигания её с образованием устойчивого факела. В газовой горелке газообразное топливо, подаваемое под давлением, смешивается в смесительном устройстве с воздухом (кислородом воздуха) и образовавшаяся смесь поджигается на выходе из смесительного устройства с образованием устойчивого постоянного пламени.
Газовые горелки обладают широким спектром достоинств. Конструкция газовой горелки очень проста. Ее запуск занимает доли секунды и работает такая горелка практически безотказно. Газовые горелки используются для отопительных котлов или промышленного применения.
Газ является самым удобным, обладающим чрезвычайно высокими потребительскими качествами видом органического топлива, поэтому устройства, работающие на нем, пользуются особой популярностью. Почти все они оснащаются системами автоматики, благодаря чему достигается высокая безопасность и безотказность их работы.
Сегодня существует два основных вида газовых горелок, их разделение ведется в зависимости от используемого метода образования горючей смеси (состоящей из топлива и воздуха). Различают атмосферные (инжекторные) и наддувные (вентиляционные) устройства. В большинстве случаев первый вид является частью котла и входит в его стоимость, второй же вид чаще всего приобретается отдельно. Наддувная горелка газовая в качестве инструмента горения более эффективна, поскольку в них подача воздуха осуществляется специальным вентилятором (встроенным в горелку).
ЖИДКОТОПЛИВНЫЕ ГОРЕЛКИ (Дизельные, Мазутные, и т.п.)

Жидкотопливная горелка – устройство, предназначенное для сжигания жидкого топлива. В жидкотопливной горелке жидкое топливо, подаваемое под высоким давлением, распыляется в виде паров и мельчайших частиц. В смесительном устройстве образовавшиеся пары топлива смешиваются с воздухом (кислородом воздуха) и образовавшаяся топливовоздушная смесь поджигается на выходе из смесительного устройства с образованием устойчивого постоянного пламени.
Применение дизельного топлива для отопления помещения актуально, если нет возможности подведения газа. Дизельные горелки прекрасно подходят для помещений различных масштабов. Самым важным их преимуществом считается возможность работы в достаточно тяжелых климатических условиях, например, при низкой температуре воздуха.
Мощность дизельных горелок находится приблизительно на одном уровне с газовыми горелками.
Одним из вариантов жидкотопливной горелки является горелка на отработанном масле. Горелка на отработанном масле позволяет существенно экономить на отоплении, хотя следует отметить, что в России данный тип горелок не слишком распространен (а о многих странах Европы и вовсе – запрещен). Тем не менее такие горелки выпускаются и в Европе, примером могут служить горелки на отработанном масле Kroll , производство - Германия. Горелки на отработанном масле популярны в США, в Росии их используют для отопления промышленных предприятий (например – небольших автосервисов).
В загородных домах использовать такие горелки проблематично (могут возникнуть сложности с поставками топлива).
Новейшие горелки на отработанном масле устроены так, что при сгорании в них топлива в окружающую среду практически не выделяются дым и запахи - они полностью безопасны. Все это рождает высокий спрос на горелки на отработанном масле
КОМБИНИРОВАННЫЕ ГОРЕЛКИ (Газ-Дизель, Газ-Мазут)
Комбинированная горелка – устройство, предназначенное для сжигания более чем одного вида топлива. Конструктивно комбинированная горелка представляет собой устройство, в котором соединена газовая и жидкотопливная горелка. Таким образом, комбинированная горелка сочетает в себе достоинства газовых и жидкотопливных горелок.
Главные из них:
- компактность устройства («два в одном»),
- не требуется работ по смене горелок.
Однако есть и недостатки:
- высокая стоимость котла в сборе с комбинированной горелкой из-за более сложного устройства самой горелки;
- снижение КПД вследствие работы горелки с разными типами топлива;
- более высокие требования к техническому обслуживанию т.к. переход с одного вида топлива на другой всегда сопряжён с определенными трудностями. Серия горелок итальянской компании Cib Unigas включает в себя все три вышеописанных типа горелок (газовые, жидкотопливные, комбинированные).

Классификация горелок по типу работы.
Горелки вентиляторные.
Вентиляторные горелки (их же называют дутьевыми, наддувными) имеют следующее свойство: воздух в них поступает благодаря встроенному вентилятору принудительно. Уже в самой горелке он смешивается с каким-либо топливом, после чего образованная смесь нагнетается в топку.Вентиляторные горелки могут работать на газе или на жидком топливе (дизеле, отработанном масле). При работе на газе, вентиляторные горелки менее всего зависят от того, газ какого давления будет поступать, даже при падении давления на 50%, котел будет нагревать теплоноситель.
Вентиляторые горелки намного дороже, чем газовые, но менее зависимы от давления газа в сети: даже если оно упадет на 50%, то котел все равно будет нагревать теплоноситель, правда, с потерей мощности. Вместе с тем вентиляторные горелки достаточно шумные (до 60 дБ). Шумит не столько вентилятор, сколько факел, под давлением выходящий из сопла горелки. Для защиты от шума производители котлов предлагают ряд мер, в том числе глушитель, который устанавливается в месте соединения дымохода с котлом.
Вентиляторые горелки большинстве случаев, не являются частью котла, а поставляются отдельно и присоединяются («навешиваются») к котлу.

Диффузионные горелки и горелки промежуточного типа.
В диффузионных горелках, необходимый для сгорания топлива воздух доставляется их окружающего пространства непосредственно к фронту горения за счет диффузии.
Диффузионные газовые горелки характеризуются более равномерной температурой по длине факела. Однако эти газовые горелки требуют повышенного коэффициента избытка воздуха (по сравнению с инжекционными), создают более низкие тепловые напряжения топочного объёма и худшие условия для догорания газа в хвостовой части факела, что может приводить к неполному сгоранию газа.
Диффузионные газовые горелки применяют в промышленных печах и котлах, где требуется равномерная температура по длине факела. В некоторых процессах диффузионные газовые горелки незаменимы. Например, в стекловаренных, мартеновских и др. печах, когда идущий на горение воздух подогревается до температур, превышающих температуру воспламенения горючего газа с воздухом. Успешно применяются диффузионные газовые горелки и в некоторых водогрейных котлах.
В мощных топочных камерах газ вполне успешно сжигается при помощи диффузионных горелок с малым сопротивлением по газу и воздуху. Эти последние не требуют предварительного смешения газа и воздуха и допускают большие скорости выхода газа и воздуха в топку. При применении таких горелок отпадают огнеупорные туннели значительного суммарного сечения, требующие при высококалориином газе огнеупора высокого качества и сравнительно частого ремонта. Наконец, диффузионные горелки легко конструируются как смешанные газомазутные, допускающие эффективное сжигание и газообразного и жидкого топлива (а если это нужно, и пылевидного твердого).
Поэтому в мощных котлоагрегатах, сжигающих либо природный газ, либо доменный газ и угольную пыль, применяют обычно горелки диффузионного или смешанного типа. В диффузионных горелках газ и воздух подаются в топку раздельно и смешение газа и воздуха происходит в самой топочной камере. При этом обычно воздух до смешения с газом успевает подогреться до температуры, достаточной для интенсивного горения, поэтому процесс горения происходит весьма быстро и фронт горения, т. е. зона диффузионного горения, разделяющая области смеси горючего с окислителем (воздухом) и смеси продуктов горения с избыточным воздухом, является весьма тонким слоем. В горелках промежуточного типа смешение частично осуществляется в самой горелке и из нее в топку входит поток воздуха, пронизанный отдельными струями смеси, богатой газом.
Диффузионные горелки обычнр работают на газе низкого и среднего давления.
В котлах получили распространение т. н. подовые газовые горелки , являющиеся разновидностью диффузионных газовых горелок, которые размещаются внутри топки, в нижней её части. Подовая газовая горелка состоит из одной или нескольких газораспределительных труб, в которых просверлены отверстия. Труба с отверстиями устанавливается на колосниковой решётке или поду топки в щелевом канале, выложенным из огнеупорного кирпича. Через огнеупорный щелевой канал поступает требуемое количество воздуха. При таком устройстве горение струек газа, выходящих из отверстий в трубе, начинается в огнеупорном канале и заканчивается в топочном объёме. Подовые горелки создают малое сопротивление прохождению газа, поэтому они могут работать без принудительного, дутья.
Для наблюдения за процессом горения и розжига газовой горелки служит смотровое окно. Подовые горелки могут работать на низком и среднем давлении газа и используются в секционных котлах, котлах ТВГ, КВ-Г, ДКВР.

Мазутные горелки.
Применение мазута, то есть тяжелой фракции, остающейся после того, как будет переработана нефть, в промышленности встречается отнюдь не редко. Главным образом, мазутные горелки, как автономные, так и промышленные, применяются для того, чтобы преобразовать мазут в тепловую энергию, причем осуществляется это путем сжигания. По большей части в мазутных горелках используется система механического распыления топлива, с применением либо пара, либо сжатого воздуха. Некоторые из модификаций мазутных горелок оснащаются соплами низкого давления, направлено это на эффективное снижение расхода топлива. Кроме того, такой вид мазутного горелочного устройства изнашивается медленнее своих аналогов, а это, в свою очередь, снижает как себестоимость процесса, так и расходы на техническое обслуживание.
Мазутные горелки, выпускающиеся в наше время, оснащаются таким оборудованием, как электрощиты, система регулирования, двигательно-насосная группа подачи топлива. Горелочное устройство на мазуте, имеющее подобную комплектацию, автоматически очистит сопло, как только можно будет говорить об окончании работы, что также ведет к снижению необходимости в техническом обслуживании оборудования.
В мазутных горелках применяется система подогрева топлива. Делается это для того, чтобы мазут постоянно поддерживался в вязком состоянии. Распыление же горючего происходит при помощи сжатого воздуха или пара под давлением 8 Бар. Существуют и такие модификации, в которых газовая горелка разжигается за счет запальной газовой горелки.
Мазутные горелки по праву считаются экономичными и практичными. В виду этих свойств мазутные горелочные устройства применяются повсеместно и широко, причем и как основной источник тепловой энергии, и как вариант-подстраховка, если вдруг будут перебои с подачей другого топлива. Промышленная мазутная горелка нашла свое применение в производственных целях и в городских теплоцентралях, обеспечивая централизованное отопление жилых домов. В заключение можно сказать, что на выбор потребителя представлен большой ассортимент мазутных горелочных устройств. Покупая такое оборудование, можно выбирать и по мощности, и по модификации, и по иным параметрам – рынок это позволяет. Ну и, разумеется, мазутные горелки отличаются своей надежностью и качеством, находящимся на высоте.

Газо-мазутные и пыле-газовые горелки.
Для оперативного перехода с одного вида топлива на другой (особенно в зимние месяцы), а также для совместного сжигания различных видов топлива используют комбинированные горелки: газо-мазутные и пыле-газовые. Комбинированные горелки применяют также, когда требуется создать светящееся пламя или когда на газе невозможно обеспечить нужную темп-ру в топке.
Газо-мазутная горелка состоит из газовой, возд. и жидкостной частей, обеспечивающих соответственно подвод необходимых для сжигания количества газа, воздуха и мазута.
В пыле-газовой горелке для сжигания природного газа в крупных котлах электрич. станций газ поступает через периферийные отверстия и направляется к центру, смешиваясь по пути с закрученным потоком воздуха. Горелка снабжена телескопич. устройством с винтовым приводом, позволяющим убирать внутрь трубу, по к-рой подаётся в топку воздушно-пылевая смесь при работе котлов на газовом топливе. Телескопич. устройство препятствует попаданию пыли в щели между передвижной и стационарной частями трубы.
Пример газо-мазутных горелок:
горелки газомазутные ПГМГ-10; 30; 40,

Инжекционные горелки
В инжекционных горелках воздух для горения засасывается (инжектируется) за счёт энергии струи газа и их взаимное смешение происходит внутри корпуса горелки . Иногда в инжекционных газовых горелках подсасывание необходимого количества горючего газа, давление которого близко к атмосферному, осуществляется энергией струи воздуха. В горелках полного смешения (с газом перемешивается весь необходимый для горения воздух), работающих на газе среднего давления, образуется короткий факел пламени, а горение завершается в минимальном топочном объёме. В инжекционные газовые горелки частичного смешения поступает только часть (40-60%) требующегося для горения воздуха (т. н. первичный воздух), который и смешивается с газом. Остальное количество воздуха (т. н. вторичный воздух) поступает к факелу пламени из атмосферы за счёт инжектирующего действия газо-воздушных струй и разрежения в топках. В отличие от инжекционных газовых горелок среднего давления, в горелках низкого давления образуется однородная газо-воздушная смесь с содержанием газа больше верхнего предела воспламенения; эти газовые горелки устойчивы в работе и имеют широкий диапазон тепловой нагрузки.
Инжекционные горелки различают: по давлению — низкого и среднего давления; по виду факела — многофакельные (с распределительным коллектором) и однофакельные; по количеству сопел — односопловые и многосопловые; по расположению сопел — с центральным и периферийным расположением. Объемные соотношения газа и воздуха, засасываемого инжекционной горелкой, определяются коэффициентом инжекции и коэффициентом избытка воздуха. Чем выше теплота сгорания газа, тем больше требуется воздуха для его сгорания и тем больше при одном и том же коэффициенте избытка воздуха должен быть коэффициент инжекции, т. е. тем больше воздуха должен подсасывать 1 м3 газа.
В интервале давления газа от 2000 до 9000 кгс/м2 инжекционная способность горелки почти не меняется при изменении Давления газа перед горелкой и разрежения в топке. При давлениях ниже 2000 и особенно ниже 1000 кгс/м2 коэффициент избытка воздуха возрастает с уменьшением давления и с увеличением разрежения в топке. Для обеспечения нормального процесса горения большое значение имеет постоянство состава газового топлива. Изменение плотности приводит к изменению инжектирующей способности горелки, а изменение теплоты сгораниятребует соответствующего изменения количества подаваемого для горения воздуха. При небольших колебаниях указанных характеристик газового топлива (числа Воббе) необходимый коэффициент избытка воздуха можно поддерживать изменением давления перед горелкой и степени открытия воздушно-регулировочной заслонки.
Достоинства инжекционных горелок: использование энергии газа для подсоса воздуха; хорошее перемешивание газа и инжектируемого воздуха и поддержание, в определенных диапазонах, расчетного соотношения их количеств при изменении тепловой мощности горелки. Основными недостатками горелок с одним газовым соплом являются значительная длина, особенно при больших тепловых мощностях: необходимость строгого совпадения оси сопла с осью горелки; высокий уровень шума, а горелок низкого давления — значительная длина факела и зависимость поступления вторичного воздуха от разрежения в топке.
Пример инжекционных горелок: Инжекционные газовые горелки Казанцева

Горелки обычно размещаются в два и более рядов с одной или двух противоположных сторон топки. Число горелок выбирается значительным, чтобы иметь возможность регулировать нагрузку выключением части горелок, так как обычно применяемые в стационарных котлах форсунки с нерегулируемым выходным сечением плохо работают при сниженных нагрузках. Скорости воздуха в узком сечении амбразур, которые имеют горелки, — порядка 20—35 м/сек. Минимальная глубина топки при фронтальном расположении горелок должна быть не менее 3 м для малых горелок и 4 м для крупных.

Классификация горелок по типу регулирования.
Одноступенчатые горелки работают лишь в одном диапазоне мощности, работают м тяжелом для котла режиме. При работе одноступенчатых горелок происходит частые включения и отключения горелки, которыми регулирует автоматика котлоагрегата.

Двухступенчатые горелки имеют две ступени мощности. Первая ступень, как правило, обеспечивает 40% мощности, а вторая – 100%. Переход с первой ступени на вторую происходит в зависимости от контролируемого параметра котла (температуры теплоносителя или давления пара), режимы включения/выключения зависят от автоматики котла.

Плавно-двухступенчатые горелки позволяют осуществлять плавный переход с первой ступени на вторую. Этот тип горелок занимает промежуточное положение между двухступенчатыми и модулируемыми горелками.

В качестве примера трех вышеописанных типов горелок может служить серия горелок Max Gas фирмы Ecoflam (Экофлам).

Модулируемые горелки нагревают котёл непрерывно, по мере необходимости повышая или снижая мощность. Диапазон изменения режима горения — от 10 до 100% номинальной мощности.
Модулируемые горелки подразделяются на три типа по принципу работы модулирующих устройств:
- горелки с механической системой модуляции;
- горелки с пневматической системой модуляции;
- горелки с электронной модуляцией.
В отличие от горелок с механической и пневматической модуляцией, горелки с электронной модуляцией позволяют обеспечить максимально возможную точность регулирования, поскольку исключаются механические погрешности в работе горелочных устройств.
Модулируемые горелки имеют перед ступенчатыми целый ряд преимуществ. Механизм плавного регулирования мощности позволяет свести цикличность включения-выключения котлов к минимуму, что значительно снижает механические напряжения на стенках и в узлах котла, а значит, продлевает его «жизнь». Экономия топлива при этом составляет не менее 5%, а при грамотной настройке можно добиться 15% и выше. И, наконец, установка модулируемых горелок не требует замены дорогостоящих котлов, если они исправно функционируют, при этом повышая КПД котла.
Пример горелок с модуляцией мощности - Max Gas Blu фирмы Ecoflam.
С другой стороны, модулируемые горелки дороже ступенчатых моделей.

МАЗУТ ГОРИТ ГОЛУБЫМ ПЛАМЕНЕМ
Запасы мазута исчисляются сотнями миллионов тонн, поэтому очень важно добиться эффективного и безопасного использования этого горючего. С учетом современных экологических требований ряд швейцарских фирм работает над созданием отопительных установок с мазутными горелками, дающими голубое пламя, как на газовом топливе. В привычных мазутных горелках, дающих желтое пламя, процессы смешивания мазута с воздухом, испарения и горения идут одновременно.
В горелках новой системы сперва мазут испаряется и смешивается с воздухом, а лишь затем возникшая газовая смесь воспламеняется. Благодаря этому образуется меньше сажи и окиси углерода. Кроме того, в конструкции таких горелок предусмотрена рекуперация отходящих газов, в результате чего снижается температура пламени и выделяется меньше окислов азота. Для лучшего перемешивания воздуха и отходящих газов с мазутом применяются горелки с вращающимися головками.
Industrie + Technique № 22, 1989.

ГОРЕЛОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА

В зависимости от вида сжигаемого топлива различают множество конструкций горелочных устройств.

1. При сжигании твердого пылевидного топлива применяют горелки смешивающего типа. В амбразуре топочной камеры устанавливают улитку, в которой пылевоздушная смесь (пылевидное топливо с первичным воздухом) закручивается и по кольцевому каналу транспортируется к выходу горелки, откуда поступает в топку в виде закрученного короткого факела. Вторичный воздух, через другую аналогичную улитку, подается в топку со скоростью 18.30 м/с, в виде мощного закрученного потока, где интенсивно перемешивается с пылевоздушной смесью. Производительность горелок - 2.9 т/ч угольной пыли.

2. При сжигании мазута применяют форсунки и мазутные горелки: механические, ротационные и паровоздушные (паромеханические).

Механическая форсунка. Подогретый примерно до 100 °С мазут под давлением 2.4 МПа поступает в канал, перемещается в насадок (распыливающую головку), где установлен завихритель-распылитель. В результате прямолинейное движение мазута изменяется на вращательное, и мазут с большой скоростью (45.50 м/с) и сильным завихрением выбрасывается в топочную камеру, где, взаимодействуя с газовой средой, распыливается на мелкие капли. Расход мазута 0,2.4 т/ч. Достоинства: не нужен пар, нет движущихся частей. Недостатки: необходима двойная очистка мазута (грубая и тонкая); требуются мощные нефтенасосы; малый диапазон регулирования (60.100 %); образование нагара.

Ротационная форсунка. Топливо подается через канал и сопло на вращающуюся чашу, дробится и сбрасывается в топочную камеру. Давление топлива - мазута составляет 0,15.1 МПа, а чаша вращается со скоростью 1500.4500 об/мин. Воздух поступает вокруг чаши через конус, охватывает вращающийся поток капель и перемешивается с ним. Достоинства: не требуются мощные нефтенасосы и тонкая очистка мазута от примесей; широкий диапазон регулирования (15.100 %). Недостатки: сложная конструкция и повышенный уровень шума.

Паровоздушная или паромеханическая форсунка. Топливо подается в канал, по внешней поверхности которого поступает распыливающая среда - пар или сжатый воздух (давлением 0,5.2,5 МПа). Пар

Выходит из канала со скоростью до 1000 м/с и распыливает топливо (мазут) на мельчайшие частички. Воздух нагнетается вентилятором через амбразуру.

Любая мазутная форсунка должна иметь устройство для хорошего перемешивания топлива с воздухом, что достигается использованием разного вида завихряющих приспособлений - регистров. Комплект форсунки с регистром и другими вспомогательными приспособлениями называется мазутной горелкой.

3. Газовые горелки.

Газогорелочные устройства (горелки) предназначены для подачи к месту горения (в топку) газовоздушной смеси или раздельно газа и воздуха, устойчивого сжигания и регулирования процесса горения. Основной характеристикой горелки является ее тепловая мощность, т. е. количество теплоты, выделяемое при полном сжигании газа, поданного через горелку, и определяется произведением расхода газа на его низшую теплоту сгорания.

Основные параметры горелок: номинальная тепловая мощность, номинальное давление газа (воздуха) перед горелкой, номинальная относительная длина факела, коэффициенты предельного и рабочего регулирования горелки по тепловой мощности, удельная металлоемкость, давление в камере сгорания, шумовая характеристика.

Существуют три основных метода сжигания газа [26].

1) Диффузионный - в топку газ и воздух в необходимых количествах подают раздельно, и смешение происходит в топке.

2) Смешанный - в горелку подают хорошо подготовленную смесь газа с воздухом, содержащую только часть (30.70 %) воздуха, необходимого для горения. Этот воздух называют первичным. Остальной (вторичный) воздух поступает к факелу (устью горелки) путем диффузии. К этой же группе относят горелки, у которых газовоздушная смесь содержит весь воздух, необходимый для горения, и смешение происходит и в горелке, и самом факеле.

3) Кинетический - в горелку подают полностью подготовленную газовоздушную смесь с избыточным количеством воздуха. Воздух смешивается с газом в смесителях, и смесь быстро сгорает в коротком слабосветящемся пламени при обязательном наличии стабилизатора горения.

Наличие устойчивого пламени является важнейшим условием надежной и безопасной работы агрегата. При неустойчивом горении пламя может проскочить внутрь горелки или оторваться от нее, что приведет к загазованности топки и газоходов и взрыву газовоздушной смеси при последующем повторном розжиге. Скорость распространения пламени для различных газов неодинакова: наибольшая 2,1 м/с - для смеси водорода с воздухом, а наименьшая 0,37 м/с - смеси метана с воздухом. Если скорость газовоздушного потока окажется меньше скорости распространения пламени, происходит проскок пламени в горелке, а если больше - отрыв пламени.

По способу подачи воздуха для горения различают следующие конструкции горелок [28].

1. Горелки с поступлением воздуха к месту горения за счет разрежения в топке, создаваемого дымовой трубой или дымососом, или конвекции. Смешение газа с воздухом происходит не в горелке, а за ней, в амбразуре или топке, одновременно с процессом горения. Такие горелки называют диффузионными, они равномерно прогревают всю топку, имеют простую конструкцию, работают бесшумно, факел устойчив по отношению к отрыву, проскок пламени невозможен.

2. Горелки с инжекцией воздуха газом, или инжекционные. Струя газа, поступающего из газопровода под давлением, выбрасывается из одного или нескольких сопл с большой скоростью, в результате в инжекторе смесителя создается разрежение, а воздух подсасывается (инжектируется) в горелку и при движении вдоль смесителя смешивается с газом. Газовоздушная смесь проходит через горло смесителя (самая узкая часть), выравнивающее струю смеси, и поступает в его расширяющуюся часть - диффузор, где скорость смеси снижается, а давление возрастает. Далее газовоздушная смесь поступает или в кон - фузор (где скорость увеличивается до расчетной) и через устье - к месту горения, или в коллектор с огневыми отверстиями, где сгорает в виде маленьких голубовато-фиолетовых факелов.

3. Горелки с инжекцией газа воздухом. В них для подсоса газа используется энергия струй сжатого воздуха, создаваемого вентилятором, а давление газа перед горелкой поддерживается постоянным с помощью специального регулятора. Достоинства: подача газа в смеситель возможна со скоростью, близкой к скорости воздуха; возможность использования холодного или нагретого воздуха с переменным давлением. Недостаток: использование регуляторов.

4. Горелки с принудительной подачей воздуха без предварительной подготовки газовоздушной среды. Смешение газа с воздухом происходит в процессе горения (т. е. вне горелки), и длина факела определяет путь, на котором это смешение заканчивается. Для укорочения факела газ подают в виде струек, направленных под углом к потоку воздуха, осуществляют закручивание потока воздуха, увеличивают разницу в давлениях газа и воздуха и т. п. По методу подготовки смеси данные горелки являются диффузионными (проскок пламени невозможен), они применяются как резервные при переводе одного топлива на другое в котлах ДКВР, в виде подовых и вертикально-щелевых.

5. Горелки с принудительной подачей воздуха и предварительной подготовкой газовоздушной смеси, или газомазутные горелки. Они имеют наибольшее распространение и обеспечивают заранее заданное количество смеси до выхода в топку. Газ подается через ряд щелей или отверстий, оси которых направлены под углом к потоку воздуха. Для интенсификации процесса смесеобразования и горения топлива воздух к месту смешения с газом подают закрученным потоком, для чего используются: лопаточные аппараты с постоянным или регулируемым углом установки лопаток, улиточная форма корпуса горелки, тангенциальная подача или тангенциальные лопаточные закручиватели.

ГОРЕЛОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА

В случае применения молотковых мельниц и простейшей системы приготовления пыли в топочной камере устанавливают так называемые амбразуры 2 (рис. 3-29), представляющие собой отверстия в стене, обмурованные огнеупорным материалом.

При сжигании фрезерного торфа амбразуры выполняют открытого типа с установкой в них горизонтальных рассекателей, иногда с поворачивающимся шибером 7 перед рассекателем для регулирования направлений потоков. Схема такой амбразуры показана на рис. 3^29,6. Разделение выходящего из амбразуры потока на два улучшает 'перемешивание топлива и воздуха, увеличивает разнос факела и приводит к заполнению топочного пространства факелом.

Скорости выхода смеси первичного воздуха с топливом из таких амбразур должны составлять 4—6 м/с, количество первичного воздуха составляет 50—70% от общего расхода воздуха. При сжигании сланцев скорости должны составлять 3,5—5 м/с и количество первичного воздуха 50—60%, при сжигании бурых углей следует принимать скорости 4—6 м/с и количество первичного воздуха 40—45%.

Улучшения процессов сжигания при использовании пыли из молотковых мельниц можно достигнуть применением эжекционных амбразур с металлическими соплами со скоростью выхода из них вторичного воздуха от 15 до 40 м/с вместо показанных на рис. 3-29,а и б наружных верхних 5 и нижних 6 сопл, из которых вторичный воздух выходит со скоростью от 15 до 30 м/с в зависимости от вида топлива.

МЭИ (Д. М. Хзмаляном и др.) было предложено при размоле топлив в молотковых мельницах заменить амбразуры устройствами, с помощью которых пыль и воздух выходят в топочную камеру плоскопараллельными тонкими струями.

В качестве примера такого устройства на рис. 3-29,в показана амбразура конструкции МЭИ для сжигания фрезерного торфа в топке котельного агрегата производительностью 58 МВт (50 Гкал/ч).

Однако указанные амбразуры и устройства щелевого типа с молотковыми мельницами пригодны главным образом при сжигании торфа и частично лигнитов и некоторых сортов бурых углей.

Для высоковлажных бурых углей и лигнитов целесообразно применение мельниц-вентиляторов или молотковых мельниц с подачей пыли в специальные пылеугольные горелки. Турбулентные и щелевые горелки могут бщть применены и для каменных углей (кроме тощих), так как являются более универсальными и пригодны для сжигания значительного числа топлив.

Схемы горелок с указанием направления движения в них первичного и вторичного воздуха показаны на рис. 3-30. Турбулентные 146

Горелки (рис. 3-30,а) при правильном выборе скоростей первичного и вторичного воздуха позволяют получить для бурых углей <74=1,0—1,5%, для каменных углей около 2,5%, для отходов обогащения каменных и тощих углей 3—4%. Такие величины потерь имеют место и при использовании для сжигания пыли каменных и бурых углей угловых горелок (рис. 3-30,6).

Для сжигания пыли тощих углей, полуантрацитов и антрацитов могут быть применены улиточно-лопаточно-прямоточные и

Рис. 3-29. Амбразуры для подачи топлива из молотковых мельниц в камерную топку. а — с рассекателем потока; б — с рассекателем и шибером ЗиО; в — эжекционные для сжигания топлива в тонких струях по МЭИ; 1 — шахта молотковой мельницы; 2 — амбразура; 3 — рассекатель; 4 — подвод вторичного воздуха; 5 и 5 —шлицы для вторичного воздуха; 7 — поворачивающийся шибер.

Прямоточные горелки с центральным вводом вторичного воздуха, а также горелки ОРГРЗС (рис, 3-30,в).

Необходимые конструктивные данные по горелкам различного типа можно найти в [Л. 12, 13] и т. д.

Размещение горелок на стенах топочной камеры может быть разным: на фронтовой или боковых стенах, в один или несколько рядов и зависит от производительности агрегата, вида сжигаемого топлива и типа горелок. Амбразуры обычного или эжекционного типа размещают в один ряд на фронтовой стене топочной камеры. Турбулентные горелки

Подача пыш с первичным - - Воздухом (аэросмеси)

А Подача Вторичного

Рис. 3-30, Основные типы горелок для пыли твердого топлива при сжигании его в камерной топке.

«-^турбулентная ТКЗ; бугловая с поворотом сопл; в — турбулентная ОРГРЭС; / — подвод пыли с первичным воздухом; 2 — подача вторичного воздуха.

Иногда располагают встречно (см. рис. 3-27,6). Конструкции угловых горелок иногда выполняются с поворотом их выходной части на угол 10—20° для изменения направления потока пылевоздушной смеси (рис. 3-30,6). Изменение положения факела позволяет уменьшить шлакование стен, изменить температуру газов в конце топки и регулировать в небольших пределах температуру перегретого пара.

При любом расположении горелок в топочной камере должны быть соблюдены определенные расстояния от оси горелок до начала ската холодной воронки; от осей крайних горелок до прилежащих стен и между осями горелок.

При сжигании тощих углей, полуантрацитов и антрацитов в камерной топке часть первичного воздуха сбрасывается мимо основных горелок через специальные сопла (шлицы), которые рекомендуется размещать над основными горелками или на задней стене на уровне основных горелок.

Транспорт пыли твердого топлива в топочную камеру осуществляется с помощью воздуха, называемого первичным; этот воздух обычно проходит систему приготовления пыли и имеет температуру, близкую или равную температуру топлива.

В установках пылеприготовления, когда сушка и транспорт топлива осуществляются только воздухом, эту температуру выбирают по правилам взрывобезопасности — 150—130°С для каменных углей; 100°С для бурых углей и сланцев и 80°С для торфа. При сушке смесью дымовых газов с воздухом температура выше и составляет 180°С для всех видов топлив, кроме торфа, для которого принимается равной 150°С.

Более горячий вторичный воздух из воздухоподогревателя поступает в горелки и топку отдельно от первичного. Температура вторичного воздуха принимается выше для влажных топлив и составляет от 200 до 450°С. Уменьшение количества первичного воздуха и повышение температуры вторичного могут ускорить воспламенение твердого топли- ва. Однако главными факторами, интенсифицирующими процесс зажигания и горения топлива в камерной топке, являются подвод к воспламеняющимся частицам требующегося количества воздуха и перемешивание горящих частиц топлива с вновь поступившими частицами и воздухом. Поэтому в камерных топках для твердого топлива важное значение имеет правильный выбор типа горелки.

Значения видимых тепловых напряжений колосниковой решетки, зеркала горения, объема топочной камеры при данном избытке воздуха топочных устройств определяют путем испытаний. Основные показатели работы топочных устройств даны в § 2-6, а расчетные характеристики см. в [J1. 12 и 13].

Жидкое топливо, главным образом мазут, из-за повышенной вязкости, иногда наличия парафина предварительно проходит подготовку, заключающуюся в подогреве мазута и фильтрации сначала крупных, а затем мелких нерастворимых частиц. Степень подогрева топлива выбирается в зависимости от сорта, вязкости, типа насосов, с помощью которых он перекачивается, и вида форсунок. Мазут обычно подогревают до 85—135°С. Другие жидкие топлива, используемые в топочных устройствах (соляровое масло, керосин и т. д.), обычно не подогревают, так как их вязкость невелика и распыливание без подогрева происходит удовлетворительно. Фильтрация этих топлив также обязательна*

Подогрев мазута производят с помощью пара и реже горячей воды в кожухотрубных теплообменниках, причем внутри труб движется мазут, а снаружи пар или вода. При небольших расходах мазута может

Быть использован электрический подогрев. Для грубой очистки применяют фильтры-сетки с числом отверстий 5 на 1 см2, для тонкой очистки — 40.

Подогретый и очищенный от примесей мазут направляют к форсункам по трубопроводам. Во избежание застывания мазута трубопроводы целесообразно выполнять в виде кольца, по которому непрерывно циркулирует мазут и от которого имеются ответвления к топочному устройству.

Читайте также: