книги из ГПНТБ / Мейкляр, М. В. Паровые котлы электростанций [учеб. пособие]

тем раздельно по концентрическим кольцевым патруб­ кам поступают в топку.

Во многих конструкциях горелок завихривание вто­ ричного воздуха можно изменять «языковым» шибером, который, поворачиваясь, прижимает воздушный поток к наружной поверхности улитки.

Мазутную форсунку, работающую в период растопки котла, а также при подсвечивании мазутом твердого топлива, устанавливают в центральной трубе.

Рис. 7-6. Схемы двухулиточнон вихревой горелки.

каждой отдельной горелки. Правым называется враще­ ние по часовой стрелке, если смотреть в сторону топки. На рис. 7-6,а изображена горелка правого вращения.

Работа горелок. Выходя из вихревой горелки, воздух расходится в топочном объеме в виде двух расположен­

духа. Двигаясь в глубину топки, оба воздушных потока захватывают и увлекают с собой часть топочных газов, вследствие чего вблизи конусообразного воздушного по­ тока возникает разрежение, тем большее, чем больше газов уносится вместе с воздухом. Это вызывает устой

ПО

ййвое и непрерывное движение газов из глубины топоч­ ной камеры к внутренней и наружной поверхностям ко­ нусообразных воздушных потоков.

Наибольшее практическое значение имеет возвратное движение раскаленных газов к внутренней поверхности потока пылевоздушной смеси. Благодаря этому движе­ нию обеспечивается непрерывный подвод тепла, необхо­ димого для загорания угольной пыли. Чем выше тем­ пература топочных газов и чем большее их количество подсасывается к зоне воспламенения топлива, тем быст­ рее и устойчивее происходит это воспламенение.

Большое значение имеют и условия взаимного пере­ мешивания первичного и вторичного воздуха. Раздели­ тельный патрубок между обоими воздушными потоками должен доходить до выходного сечения горелки. Укоро­ чение или обгорание этого патрубка ускоряет перемеши­ вание первичного воздуха со вторичным. Вследствие этого возрастает количество воздуха, который должен быть нагрет вместе с топливом для его начального вос­ пламенения. Иными словами, укорочение разделительно­ го патрубка одинаково по своему действию увеличению количества первичного воздуха.

Условия сжигания угольной пыли во многом зависят от скорости входа в топку первичного и вторичного воз­ духа. При недостаточной скорости первичного воздуха возможно выпадание частиц угольной пыли вниз (ее се­ парация). Кроме того, возникает опасность обгорания выходных патрубков горелки. Вдувание в топку первич­ ного воздуха со слишком высокой скоростью приводит к переносу зажигания угля в глубину топочной камеры, т. е. в зону, где первичный воздух уже интенсивно сме­ шивается со вторичным.

Если подачу в топку первичного воздуха не изме­ нять, а скорость вторичного увеличить, то возрастет раз­ режение вокруг изображенного па рис. 7-6,а воздушного конуса. Воздух будет расходиться в топке под несколько

При этом улучшаются условия воспламенения топлива. Уменьшение подачи вторичного воздуха при неизмен­ ной подаче первичного или полное открытие «языковых» шиберов у горелок увеличивает дальнобойность факела.

111

Пылевоздушная смесь воспламеняется на большем расстоянии от амбразур горелок.

Рекомендуется выбирать топочный режим при сжи­ гании антрацита таким, чтобы вторичный воздух входил в топку со скоростью на 30—40%, а при сжигании ка­ менных углей — со скоростью на 10—15% выше скорос­ ти первичного воздуха.

При переменной нагрузке котла скорость первичного воздуха можно изменять только в узких пределах. Ее уменьшение может привести к забиванию трубопрово­ дов угольной пылью, а увеличение ограничивается напо­ ром вентиляторов. Кроме того, при изображенной на рис. 6-1 схеме пылеприготовления увеличение количест­ ва первичного воздуха может привести к угрублению помола топлива и другим нежелательным последствиям.

Регулирование дутья при изменении нагрузки котла должно производиться главным образом за счет изме­ нения подачи вторичного воздуха.

Подача воздуха к горелкам проверяется по показа­ ниям тягомеров перед улитками. Работа машиниста кот­ ла затрудняется, если тягомеры установлены непра­ вильно, например, когда при одних и тех же показаниях тягомеров проходит различное количество воздуха через отдельные горелки.

При наладке работниками ЦК.ТИ котла ТП-230-2 производитель­ ностью 230 т/ч на 100 кгс/см2 было установлено, что только путем регулирования подачи к каждой отдельной горелке антрацитовой пыли и воздуха можно было уменьшать потерю тепла от механиче­ ского недожога с 6—7% до 3—4%, т. е. почти в 2 раза. В те дни, когда такое регулирование не производилось, коэффициент избытка воздуха по отдельным горелкам различался на 50—60%. После регу­ лирования это расхождение не превышало 20—30%. Впоследствии регулирование работы каждой горелки систематически осуществля­ лось машинистами котлов и средняя за год потеря тепла от механи­ ческого недожога антрацита не превышала 4%.

В топках, разделенных на две части двусветным экраном, потеря тепла от недожога угля может возрасти и вследствие неодинаковой подачи воздуха к обеим полутопкам. Это может произойти при неодинаковом отбо­ ре воздуха к левой и правой углеразмольным мельни­ цам, при повышенном присосе наружного воздуха в од­ ну из полутопок и т. п. Различие в подаче воздуха воз­ растает при работе котла с низкой нагрузкой.

В первый период работы на антраците двух котлов сверхкрити­ ческого давления ТПП-110 с вихревыми горелками потеря тепла от механического недожога была равна 6—8%. Для уменьшения этой

112

потери произвели реконструкцию котлов, позволившую повысить тем­ пературу вторичного воздуха примерно от 330 до 380°С; однако не­ дожог топлива сократился меньше чем на 0,5%. Более значительное уменьшение потери тепла от недожога было достигнуто обычными наладочными мероприятиями.

1. У большинства пылепитателен зазор между корпусом и лопаст­ ными колесами был значительно больше допустимого. При работе пи­ тателей угольная пыль проходила самотеком через эти зазоры в ко­ личестве, непрерывно изменявшемся в широких пределах. Периоди­ чески воздуха не хватало для полного сгорания топлива.

Ревизия пылепитателей привела к более равномерной подаче ими угольной пыли, благодаря чему реже стал возникать кратковремен­ ный недостаток воздуха в топочной камере.

2.К горелкам, размещенным на задней стенке топки, угольная пыль подается по более длинным трубопроводам, чем к горелкам, расположенным на фронте котла. В более коротких трубопроводах установили дроссельные шайбы для того, чтобы ко всем горелкам подавалось примерно одинаковое количество первичного воздуха.

3.Были уменьшены утечка воздуха в регенеративном воздухопо­

догревателе и его присос в углеразмольные мельницы, благодаря чему скорость вторичного воздуха стала превышать скорость первич­ ного даже в периоды работы котлов с неполной нагрузкой.

в топку через центральную трубу, в нижней части гори­ зонтального участка которой во избежание оседания угольной пыли имеется завихривающий порог (рис. 7-7,а). Вторичный воздух завихряется в такой же улитке, как в горелке ТКЗ (рис. 7-6).

Скорость выхода из горелки первичного воздуха мож­ но регулировать с помощью конусообразного чугунного рассекателя, установленного в выходном сечении горел­ ки и соединенного стальным стержнем с расположенным перед горелкой штурвалом. При вращении штурвала происходит перемещение рассекателя в глубину топки, что приводит к увеличению сечения кольцевого отвер­ стия для выхода из горелки пылевоздушной смеси и снижению ее'выходной скорости.

Растопочная мазутная форсунка вводится через осо­ бый канал, проходящий через улитку вторичного воз­ духа.

Опыт работы горелок типа ОРГРЭС на многих элек­ тростанциях показал, что при их применении потеря теп­

первичному воздуху. Но выходящий из них факел рас­ пространяется на большее расстояние в ширину, из-за

чего горелки ОРГРЭС приходится устанавливать дальше друг от друга и от боковых стен топки, чем горелки ТКЗ. Этим несколько затрудняется применение горелок ОРГРЭС у котлов большой производительности.

При создании горелки ЗиО были учтены результаты опытов, показавших, что угольная пыль не всегда распре­ деляется равномерно в первичном воздухе и после за­ кручивания этого воздуха в улитке концентрируется преимущественно в небольшой части кольцевого выход­ ного канала. Первичный и вторичный воздух входит в топку равномерно по всему сечению горелки и оказы­ вается в недостаточном количестве в зоне повышенной концентрации топлива. Этим несколько усложняются условия сжигания угольной пыли. Для ее более равно­ мерного распределения первичный воздух проходит в го­ релке ЗиО не через улитку, а через грушевидный патру­ бок (рис. 7-7,6). Через аналогичный патрубок вводится в горелку и вторичный воздух, завихряемый внутри ее при прохождении между наклонными лопатками.

Горелки большой производительности. Для современ­ ных крупных котельных агрегатов потребовались горел­ ки большой производительности. Но и из них пылевоз­ душная смесь должна выходить в топку потоком неболь­ шой толщины для того, чтобы совместно летящие

а)

Рис. 7-7. Вихревые горелки без закружи первичного воздуха.

а — горелка ОРГРЭС; б — горелка ЗиО, в которой не показаны завихряющие

лопатки1 внутри патрубка 2.

— входной патрубок первичного воздуха; 2 — входной патрубок или улитка вторичного воздуха; 3 и 4 — изображенные в разрезе выходные концентриче­ ские каналы первичного и вторичного воздуха; 5 — мазутная форсунка; 6*-* рассекатель; 7 — завихряющий порог; 8 — обмуровка топочной камеры.

114

завихрении его отжатие к наружной поверхности

первичного, что затруднило бы перемешивание обоих потоков.

Вторичный воздух вводят в топку по двум коль­ цевым концентрическим каналам и завихряют лопатка­ ми вблизи выхода из горелки (рис. 7-8).

При работе котла с пониженной нагрузкой вторич­ ный воздух подают с обычной скоростью по внутренним каналам всех горелок и уменьшают его подачу по на­ ружным каналам.

Присос в топку наружного воздуха. В работающую под небольшим разрежением топочную камеру наруж­ ный воздух проникает через различные неплотности, на­ пример через щели в местах прохода через обмуровку нижних концов экранных труб, через неплотности водя­ ного затвора, различные лючки и т. д.

Внутри топки этот воздух, как более холодный, опу­ скается в нижнюю часть топочного объема и создает там слой, препятствующий движению газов и ухудшающий условия зажигания угля (рис. 7-9). Еще опаснее присос наружного воздуха вблизи горелок, так как при этом охлаждается зона зажигания топлива. Можно указать много примеров того, как после ликвидации присоса на­ ружного воздуха горение топлива становилось более

Рис. 7-9. Вредное влияние присоса наружного воздуха в нижнюю часть топки на работу вихревых пылеугольных горелок.

а — правильное движение газов, при котором большое их количество возвра­ щается к горелкам для воспламенения угольной пыли; 6 — движение газов при наличии внизу топки слоя холодного воздуха.

устойчивым, пульсация факела прекращалась и при сни­ женной нагрузке котла можно было устойчиво работать без подсвечивания мазутом.

не только тем, что он может повлечь за собой угрубление помола угольной пыли. Его вредное действие сказы­ вается и на топочном режиме. Напомним, что перед мель­ ницей и в самой мельнице происходит сушка топлива горячим воздухом. Присосанный наружный воздух уча*

116

стия в сушке угля не принимает и уменьшать из-за него подачу горячего воздуха нельзя. Поэтому в пылепрнготовительной установке, работающей по схеме рис. 6-1, возрастание присоса наружного воздуха приводит обыч­ но к повышению скорости входа в топку первичного воз­ духа, из-за чего увеличивается недожог топлива, удли­ няется факел и возрастает опасность его обрыва.

На электростанции, работающей на карагандинских углях, сна­ чала было установлено несколько котлов производительностью по 220 т/ч с угловыми щелевыми горелками, расположенными по танген­ циальной схеме (рис. 7-5,д). После этого был смонтирован котел той же производительности с шестью вихревыми горелками. Горение угля в новом котле оказалось возможным только при непрерывном под­ свечивании факела мазутом в то время, как на первых котлах оно было вполне устойчивым и без жидкого топлива.

Измерения показали, что скорость выхода в топку первичного воздуха была либо равна, либо даже больше скорости вторичного воздуха. Вследствие этого затягивалось перемешивание обоих воз­ душных потоков в топочной камере. Горение угольной пыли настоль­ ко замедлялось, что газы, поступавшие к горелкам из глубины топоч­ ного объема, были недостаточно нагреты для воспламенения твердого топлива. Добавка небольшого количества мазута способствовала сни­ жению температуры воспламенения и обеспечивала более устойчивую работу топки.

Причиной увеличения количества первичного воздуха оказался повышенный присос его в шаровые углеразмольные мельницы, что объяснялось, в основном, тем, что разрежение воздуха перед мельни­ цами поддерживалось гораздо больше расчетного значения 20 мм вод. ст.

Повышенный присос наружного воздуха меньше сказывался на условиях работы котлов с угловыми прямоточными горелками, где вихревое движение в топке создается совместным действием воздуха из всех горелок.

Сброс части воздуха в топку помимо горелок. Количе­ ство воздуха, вентилирующего мельницы, зависит от ка­ чества топлива, особенно от влажности его. В периоды увеличения влажности угля требуется большее количе­ ство воздуха для его подсушки. На рис. 6-1 показано, что в этот воздух вводится угольная пыль, после чего он направляется в горелки как первичный. Однако значи­ тельное возрастание скорости первичного воздуха может привести к увеличению потери тепла от недожога топли­

ва и даже к обрыву факела.

Чтобы регулировать подачу воздуха в мельницы при неизменной подаче в топку первичного воздуха, нужно часть этого воздуха подавать в топку помимо горелок. Обычно избыточный запыленный воздух вводится в топ­ ку через вертикальные сопла со скоростью не менее

35 м/с.

117

Систематические изменения скорости первичного воз­ духа наиболее опасны при сжигании трудновоспламеняемых тощих углей и антрацита. Поэтому для котлов, ра­ ботающих на этих топливах, применяется такая схема подачи воздуха, при которой не требуется даже регу­ лирования сброса воздуха в топку помимо горелок.

На таких котлах угольная пыль подается в горелки не воздухом от мельничных вентиляторов, а горячим воз­ духом, отводимым из короба за воздухоподогревателем. Этот воздух направляется или непосредственно в пыле­ проводы или через дополнительные вентиляторы горя-

Рис. 7-10. Схема подачи в топку угольной пыли горячим воздухом и сброса в топку помимо горелок воздуха, прошедшего через мель­ ницу.

чего дутья (ВГД) (рис. 7-10), наличие которых позво­ ляет устанавливать дутьевые вентиляторы меньшего на­ пора. При этом запыленный воздух из мельничных вен­ тиляторов поступает в топку через сбросные сопла.

Подача угольной пыли горячим воздухом облегчает условия ее воспламенения, поскольку при этом для на-

118

чального нагрева пылевоздушной смеси "требуется мень­ шее количество тепла. Однако работа топки легко может быть нарушена.

Так, например, повышенный присос наружного воз­ духа в углеразмольную мельницу приводит к соответст­ венному возрастанию количества воздуха, вводимого в топку помимо горелок. Это влечет за .собой вредное увеличение избытка воздуха во всем котле или, еще бо­ лее вредное, уменьшение подачи воздуха в горелки.

При работе на антраците поддерживают коэффици­ ент избытка воздуха в выходящих из топки газах рав­ ным 1,20. При этом считают, что через мельницы прохо­ дит в сбросные сопла около 15% от теоретически необ­ ходимого для горения воздуха и что, следовательно, ко­ эффициент избытка воздуха на выходе его из горелок равен около 1,05.

Если же присос наружного воздуха в мельницы на­ столько велик, что через сбросные сопла поступает на­ пример 25% от необходимого для горения воздуха, то вахтенным работникам приходится допускать повыше­ ние коэффициента избытка воздуха на выходе из топки до 1,30 и соответственно увеличивать потерю тепла с ухо­ дящими газами «ли допускать, чтобы через горелки по­ давалось только 95% воздуха, теоретически необходи­ мого для горения. В последнем случае неизбежно уве­ личение потери тепла от недожога топлива.

Работа мельничных систем при минимальном разре­ жении воздуха перед шаровым« мельницами является одним из основных условий их наладки.

7-5. Топки с молотковыми мельницами

Конструкции. Наибольшее распространение для топок с молотковыми мельницами и шахтными сепараторами получили две конструкции горелочных устройств. В пер­

моугольного выходного отверстия для пылевоздушной смеси. В так называемой э ж е к т о р н о й горелке вто­ ричный воздух подается в центральную часть пылевоз­ душного потока. Струи вторичного воздуха увлекают за собой пылевоздушную смесь и постепенно перемешива­ ются с ней (рис. 7-11).

119