КОНСТРУКЦИЯ ОТДЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КОТЛОАГРЕГАТОВ 2.1. Топки для сжигания пылевидного топлива

Топка для сжигания пылевидного топлива (см. рис. 1) представляет собой прямо­угольную камеру 2, в которой выгорание топлива происходит в факеле, заполняющем ее объем. Пылеугольные топки по способу удаления шлака делятся на топки с твердым и жидким шлакоудалением.

В топках с твердым шлакоудалением более крупные частицы шлака падают на дно топки, скатываются по откосам ее холодной воронки и попадают в шлаковую шахту, где они охлаждаются струями воды.

В топках с жидким шлакоудалением на дно топки (под топки) оседает расплавленная зола (шлак). Жидкий шлак вытекает из топки через летку и сливается в короб с водяной ванной.

Пылевидное топливо вводится в топку через горелки 1 (см. рис. 1), которые должны обеспечить перемешивание пыли и воздуха и возможно более раннее воспламенение пы-левоздушной смеси, и более полное выгорание пыли. Горелки располагаются на стенах топки в один или несколько рядов по высоте либо по ее углам.

Для сжигания твердого топлива в пылевидном состоянии используются щелевые ли­бо турбулентные (вихревые) горелки.

На рис. 5, а изображена щелевая горелка с круглыми соплами, а на рис. 5, б – щеле­вая горелка с тремя вертикальными щелями. В этой горелке через среднюю щель прохо­дит вторичный воздух, а через крайние – первичный. Вторичный воздух подается и в нижнюю часть боковых щелей для предотвращения выпадения угольной пыли и для луч­шего перемешивания потока. При расположении горелок вблизи углов топки выходящие из них струи воздуха создают круговое движение газов в центре топки (рис. 5, д).

При аксиальном (осевом) расположении горелок (рис. 6, а и 6, в) воздушные потоки сталкиваются в центре топочной камеры, в результате чего часть горящей угольной пыли направляется вверх, а другая часть поворачивает вниз, а затем, двигаясь снова вверх, про­ходит вблизи мест ввода в топку еще не загоревшейся пылеугольной смеси.

При тангенциальном расположении горелок (рис. 6, б и 6, г) воздух направляется по касательным к воображаемому кругу в центре топки, вызывая вихревое движение горя­щих частиц угольной пыли.

Турбулентные (вихревые) горелки, получившие широкое распространение, имеют две или одну улитку.

Вихревая горелка ТКЗ (рис. 7, а) имеет две завихряющие улитки. В меньшую улитку 1 вводится пылевоздушная смесь, в большую 2 – вторичный воздух. Оба завихренных по­тока по кольцевым каналам 3 и 4 раздельно поступают в топку. Мазутная форсунка 5, ис­пользуемая при растопке и. при малых нагрузках котлоагрегатов, устанавливается в цен­тральной трубе.

На рис. 7, б представлен продольный разрез пылегазовой горелки, предназначенной для сжигания угля и природного газа, а на рис. 8 – вихревая горелка с одной улиткой без закрутки первичного воздуха. Следует отметить, что присос в топку холодного наружного воздуха через неплотности в обмуровке и обшивке топки оказывает вредное влияние на процесс горения и увеличивает потери теплоты в топке.

Для сжигания пыли, получаемой в установках с молотковыми мельницами и шахт­ными сепараторами, применяют два типа горелочных устройств.

В одной конструкции вторичный воздух вводится в топку через шлицы (щели), рас­положенные выше и ниже прямоугольного отверстия для ввода пылевоздушной смеси в топку. В другой конструкции, так называемой эжекторной горелке (см. рис. 9), вторичный воздух подается в центральную часть пылевоздушного потока и вдувается в топку через

сопла в двух различных направлениях, увлекая за собой пылевоздушную смесь и посте­пенно перемешиваясь с ней.

2.1.1. Циклонные топки

Сжигание топлива факельным способом, имеет тот недостаток, что частицы топлива, независимо от их размера, пребывают в топочном объеме ограниченное время (2-3 с), оп­ределяемое скоростью движения факела и продуктов сгорания в топке.

Вихревые циклонные топки лишены этого недостатка. К топке котлоагрегата при­страивается цилиндрический циклон (рис. 10); в котором пылевоздушная смесь 1 закручи­вается по спирали вторичным воздухом 2.

Внутренняя поверхность циклона защищена шипованными экранными трубами, по­крытыми огнеупорной набивной массой. Мелкие частицы топлива сгорают на лету в пред-топке. Крупные частицы топлива центробежной силой отбрасываются на стены и полно­стью выгорают на пленке из жидкого шлака независимо от длительности пребывания про­дуктов сгорания в циклоне и скорости их перетекания в камеру дожигания (топку) и ох­лаждения через амбразуру 3 циклона.

В предтопке улавливается 60–85% золы, которая в виде жидкого шлака удаляется через летку 4. Таким образом, еще одним преимуществом циклонных топок по сравнению с факельными является высокая степень шлакоулавливания. Недостатком циклонных то­пок является высокий напор дутьевых вентиляторов, необходимый для создания скорости вторичного воздуха, достигающей 120 м/с.

Циклонные топки выполняются как с горизонтальными циклонами (рис. 11, а), так и с вертикальными циклонными предтопками (рис. 11, 6).

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

2.1.2. Устройства для удаления шлака

Для удаления шлака из топок мощных котлоагрегатов применяют механизирован­ные устройства непрерывного действия.

Устройство со скребковым транспортером, передвигающим шлак по дну ванны, заполненной водой, показано на рис. 12, а.

Уровень воды в ванне поддерживается переливной трубой. Скребковый транспор­тер сбрасывает шлак в шлакодробилку, а затем в канал гидрозолоудаления. Для топок с гранулированным шлакоудалением надобность в шлакодробилке для некоторых топлив (особенно для бурых углей) отпадает, так как при попадании в воду шлак растрескивается.

Другая конструкция механизированного шлакоудаляющего устройства со шнеком, расположенным под углом 17° к горизонту, представлена на рис. 12, б. Шнек, вращаясь, подает шлак в дробилку. На верхнем конце шнека расположен шарнир, позволяющий валу шнека приподниматься при попадании кусков шлака под виток и избежать повреждения шнека.

Описанные устройства применяют для топок как с твердым, так и с жидким шлако-удалением.

2.2. Топки для сжигания жидкого и газообразного топлива

Жидкое, и газообразное топливо для сжигания подается в топку через мазутные фор­сунки и газовые горелки. Принцип действия мазутных форсунок заключается в следую­щем: мазут распыливается на мельчайшие капли, которые заполняют весь топочный объ­ем. Отсутствие крупных капель является обязательным условием экономичного сжигания мазута.

Широко распространены форсунки с паровым распыливанием мазута, применяемые в качестве растопочных, и форсунки механического распыливания, устанавливаемые на котлоагрегатах, где мазут является основным топливом. В последней конструкции форсу­нок распыливание осуществляется повышением давления мазута до 2–3,4 МПа (20–35 кгс/см²).

Так как состав и теплота сгорания различных видов газообразного топлива сильно различаются, то конструкции горелочных устройств для их сжигания весьма разнообраз­ны.

Основным условием экономичного сжигания природного газа является хорошее пе­ремешивание его с воздухом. Это достигается введением газа в воздушный поток с очень

высокой скоростью (70-140 м/с) при скорости воздуха 30 м/с. При сжигании газообразно­го топлива всегда предусматривается резервное топливо, обычно мазут.

Особенностью газомазутной горелки, показанной на рис. 13, является наличие меха­низма, который перед включением подачи одного топлива выключает подачу другого.

Так, при включении подачи мазута мазутная форсунка автоматически выдвигается в топку. При переводе котлоагрегата на газ форсунка перемещается на прежнее место, по­сле чего включается подача газа через трубу, имеющую на конце радиально расположен­ные отверстия. При отключении горелки по топливу одновременно автоматически закры­ваются и шиберы для воздуха.

Для обеспечения нормального процесса горения топлива воздух, необходимый для горения, подогревается в воздухоподогревателе. Температура подогрева воздуха зависит от сорта топлива и способа удаления шлака из топки.