Газомазутные горелки

На мощных котельных агрегатах устанавливают газомазутные горелки. На рис. 4.21 показана газомазутная горелка коаксимльного типа с центральной подачей газа. Из коаксиального коллектора газ подается через отверстия различного диаметра. Воздух подводится тангенциально через лопаточный регистр без разделения потока на отдельно регулируемые зоны. В лопаточном аппарате воздух закручивается перед выходом в амбразуру, в которой образуется газовоздушная смесь. Скорость входа газовоздушной смеси в топку 25—30 м/с. Давление газа перед горелкой 2,5—3,0 кПа. Эти горелки просты по конструкции. Они создают растянутый газовый факел по сравнению с горелками, имеющими периферийную подачу газа. Газомазутные горелки котла оборудованы механизмом, который при сжигании одного вида топлива отключает подачу другого.

До последнего времени считали, что обязательным условием работы сильно экранированных топок является образование светящегося факела, при котором возможно эффективное тепловосприятие топочных экранов. Для факелов различной светимости это справедливо лишь при одинаковой температуре. В действительности излуча- тельная способность факела определяется не только светимостью, но и температурой. Горелки с хорошими условиями перемешивания природного газа и воздуха, образуя короткий слабосветяшийся факел, вместе с тем позволяют вести процесс сжигания газа при малом избытке воздуха, благодаря чему ослабляется охлаждающее действие воздуха. При таком сжигании со слабосветя- щимся пламенем развивается более высокая температура факела. Кроме того, при горелках с хорошими условиями смесеобразования наблюдается более раннее зажигание и устанавливается более высокая температура вблизи горелок. Оба обстоятельства усиливают лучистую теплоотдачу в нижней части топки, компенсируя таким образом ослабление теплоотдачи вследствие понижения светимости факела. Следовательно, как при сжигании мазута, так и при сжигании природного газа доля лучистого тепловосприятия значительна, и поэтому все стены топочной камеры, включая ее подовую часть, плотно экранируют.

В газомазутных топках горелки располагают на фронтальной или на двух противоположных стенках топки (фронтальной и задней) и обслуживают их дистанционно со щита управления. Однофронтальное расположение газомазутных горелок упрощает и удешевляет компоновку оборудования. Такое расположение более удобно в обслуживании, однако не обеспечивает хорошего заполнения топки факелом и неприемлемо для относительно неглубоких топок. В неглубоких топках (менее 5—6 м) возникают трудности развития факела. Факелы мощных газомазутных горелок достигают заднего экрана, что связано с понижением надежности, охлаждением продуктов сгорания, движущихся вдоль относительно холодных экранов.

Лучшие условия развития факелов и сгорания топлива достигаются при встречном расположении газомазутных горелок. При этом факел концентрируется в центральной высокотемпературной области топки и не распространяется на пристенные участки. Перспективна встречная компоновка с применением прямоточных горелок. Являясь недостаточно совершенными, прямоточные горелки не могут обеспечить подготовку горючей смеси настолько, чтобы она воспламенялась непосредственно на входе в топку, вследствие чего топливо воспламеняется на значительном расстоянии от горелки. В этих условиях функции горелок в определенной степени передаются топке, в центре которой происходит удар двух встречных факелов, позволяющих сосредоточить процесс горения в высокотемпературной области топки. При такой компоновке две прямоточные горелки, расположенные навстречу друг Другу на определенном расстоянии, рассматриваются как единое целое. Организация сжигания мазута в топке со встречными соударяющимися струями приводит к дополнительному (вторичному) дроблению капель мазута и усилению турбулизации потока, увеличению относительной скорости фаз в зоне встречи струй и длительности пребывания топлива в высокотемпературной области. Все это существенно интенсифицирует процесс горения.

У котлов большой мощности горелки в зависимости от их единичной производительности можно расположить в несколько ярусов. Многоярусное расположение удобно в эксплуатации газомазутных топок, так как замена одного топлива другим нз-за изменения светимости факела связана с перераспределением теплоты между топочными экранами и конвективными поверхностями нагрева. Это, в свою очередь, оказывает влияние на температуру продуктов сгорания на выходе из топки и, следовательно, на температуру перегретого пара. При многоярусном расположении горелок при чрезмерном перегреве пара, вызванном сжиганием газа, включают горелки только нижних ярусов. Наоборот, при сжигании мазута, дающего сильно светящийся факел, температура перегретого пара снижается, в связи с чем включают горелки верхних ярусов. Большое число горелок позволяет также более плавно регулировать нагрузку, но усложняет газовые и воздушные коммуникации и эксплуатацию парогенератора.

Дальнобойность горелок выбирают из условия наилучшего заполнения топки факелом. Слишком дальнобойные горелки при неравномерной работе более склонны к образованию газового перекоса в топке, чем короткофакельные. Последние же не обеспечивают достаточного заполнения топки факелом. В свою очередь, дальнобойность зависит от степени завихрения (закручивания) потока воздуха в регистрах. Чем интенсивнее закручивается поток в горелке, тем короче факел. Дальнобойность факела пропорциональна диаметру амбразуры. При большом диаметре амбразуры усложняется разводка экранных труб.

Сечение амбразуры определяется скоростью газовоздушной смеси. От этой скорости зависят нормальное положение факела в топке, а также отсутствие затягивания пламени в горелку (при низкой нагрузке и малой подаче воздуха) и предупреждение отрыва факела (при высокой нагрузке и большой подаче воздуха). Для газового топлива эту скорость в пережиме горелки принимают повышенной (25—50 м/с). Скорость воздуха в горелках задана условиями смесеобразования для замещающего топлива: для вихревых пылеугольных горелок 20—30 м/с, для щелевых — 25—40 м/с. Выбор типа и единичной мощности горелочных устройств и их компоновка оказывают решающее влияние на работу газомазутных котельных установок. Горелочные устройства позволяют управлять длиной и другими геометрическими параметрами факела, а также степенью заполнения им топки. Эти характеристики топочного устройства приобретают особое значение для котлов, оборудованных газомазутными горелками большой единичной производительности.

Теплогенерирующие установки: Учеб. для вузов. Г. Н. Делягин, В. И. Лебедев, Б. А. Пермяков. М.: Стройиздат, 1986.

на главную