Дальнейшим усовершенствованием двухкамерных топок явились циклонные топки, в которых процесс горения интенсифицируется повы — шеним удельной скорости горения и увеличением времени пребывания частиц топлива в камере сгорания.

Имеются следующие типы циклонных топок: с горизонтальными циклонами; с вертикальными цилиндрическими предтопками; с верти­кальными циклонами.

Топки с горизонтальными циклонами

Топки с горизонтальными циклонами (рис. 21-7) — трехкамерные, состоят из камер сгорания 1, дожигания 2 и охлажде­ния 3. Камера сгорания выполнена в виде цилиндра из кипятильных труб 0 38 мм и устанавливается горизонтально, с внутренней стороны
футерована пластичной хромитовой массой, набитой на шипы 0 10 и длиной 15 мм. Шипы приварены к трубам в шахматном порядке с ша­гом 25 мм. С наружной стороны камеру покрывают металлической обшивкой с термоизоляцией.

В циклонных камерам сжигают угрубленную пыль и дробленку, получаемую дроблением угля в молотковых мельницах до остатка /?5 = = 5-ь10%. В дробленке основную массу составляют частицы размером

0,5—1 мм. Для парогенера­торов небольшой мощности применяют индивидуальную систему дробления, а для мощных — центральную си­стему дробления, откуда дробленка подается в бунке­ра парогенератора.

Для сжигания дроблен — ки применяют вихревую го­релку 4, которую в циклоне устанавливают в центре пе­редней стены, имеющей сла­боконическую форму. Пло­ская задняя стена переходит в коническое сопло-ловушку.

Дробленка угля через горелку подается аксиально первичным воздухом со ско­ростью 30—35 м/с. Количе­ство первичного воздуха со­ставляет 15—20 % от всего воздуха, подаваемого для горения. Вторичный воздух вводится в камеру танген­циально со скоростью, дохо­дящей до 150 м/с, через соп­ла с индивидуальным регу­лированием. Сопла располо­жены на верхней образую­щей циклона и занимают 2/з его длины.

Работы, проведенные под руководством Г. Ф. Кнор­ре [Л. 59] на аэродинамиче­ских стендах, полупромыш­ленных и промышленных установках, позволили выявить аэродинамику и процесс горения в горизонтальной циклонной камере.

‘Геометрические особенности циклонной камеры, тангенциальная по­дача всего или большей части воздуха в камеру с большими скоростя­ми при центральном выходе газов через обратное сопло, образующего пазуху, обусловливают структуру циклонного пространственного пото­ка. Вектор скорости в циклонном потоке можно разложить на три ха­рактерные составляющие: осевую скорость Шх, вращательную (танген­циальную) скорость УРг и радиальную скорость л№г. Из них для циклон­ного метода сжигания наибольшее значение имеет вращательная ско­рость. Соотношение характеризует степень отклонения винтово-

462
го потока от прямого течения — крутку потока. В горизонтальных ци­клонах вихревой поток совершает не больше одного оборота.

На рис. 21-8 приведено распределение вращательных скоростей в диаметральном сечении камеры; вдоль по радиусу сильно изме­няется. В общем виде ее изменение описывается уравнением:

ИР^^сопб!, (21-1)

Где г — текущий радиус, м; п — показатель степени, изменяется от +1 до —1.

Рис. 21-8. Распределение тангенциальных и осевых скоростей в горизонтальной циклон­ной камере.

Бектор максимальной скорости Аммане с местоположением в точке, лежащей на окружности с радиусом, примерно равным гиакс = 7з#ц» делит эпюру скоростей на две части, имеющие различный закон изме­нения от радиуса. В периферийной части потока от г^=Яц до г= = ^макс с уменьшением г скорость вращения увеличивается. В этой об­ласти показатель степени п переменный и изменяется в пределах 1—0; участок с п = соответствует потенциальному вращению.

В центральной части потока от г=г(0 до г = 0 вращательное дви­жение газов близко к квазитвердому, т. е. вращательная скорость уменьшается до нуля на оси вращения согласно закону:

^у — = а) = сопб!, (21-2)

Где со — угловая частота вращения.

Область на участке га — гМакс является переходной.

Соответственно распределению вращательные скоростей статиче­ское давление максимально у стенки камеры и уменьшается к ее цен­тру. При сильной крутке в центре циклона давление может понизиться настолько, что из камеры дожигания в циклон устремятся горячие га­зы, создавая обратный осевой поток. Глубина проникновения этого потока зависит от интенсивности крутки. При горении из-за увеличения объема газов и повышения вязкости глубина проникновения обратного потока в глубь циклона уменьшается.

По выходе из сопл струя газов испытывает сопротивление, в связи с чем по мере перемещения газов в циклоне начальный момент коли­чества движения их уменьшается. Имеет место соотношение:

№вхЯц>Шгг. (21-3)

Отношение моментов количества движения газов называется ко­эффициентом сохранения тангенциальной скорости

(2М>

При тангенциальном подводе вторичного воздуха величина е зави­сит также от соотношения площадей сопл и поперечного сечения ци­клона.

Значения е меньше при сжигании угольной пыли, чем при дроблен — ке, вследствие сильного возрастания вязкостного сопротивления из-за повышения температуры и затраты энергии на создание вращательного движения частиц топлива, обладающих сравнительно большой инерци­ей прямолинейного движения. Рассредоточением входа воздуха можно уменьшить падение е по длине циклона.

Сложным является распределение осевых скоростей в циклонной камере. Вращающийся поток в осевом направлении разделяется на два — периферийный направляется в пазуху, делает петлю и возвра­щается, внутренний (центральный) поток, имеющий максимальные осе­вые скорости и занимающий большую площадь, сливаясь с обратным циркуляционным током, из пазухи проходит к выходу через сопло. Обратный осевой ток распространяется на небольшую протяженность или отсутствует. При наличии обратного осевого тока газы из циклона выводят через кольцевое сечение с внешним диаметром, равным отвер­стию сопла, и внутренним 2г0, соответствующим диаметру центральной области подсоса газов. Чем больше степень крутки, тем шире область обратного потока и меньше расходное кольцевое сечение, через которое продукты сгорания попадают из камеры дожигания. При этом больше и выходная осевая скорость.

При сжигании грубой пыли или дроблении в периферийной зоне сиапливается большое иоличество ирупных франций топлива. Эта зона с общим движением потока в пазуху оказывается сильно перегружен­ной топливом и поэтому горение в ней происходит с недостатком воз­духа а<1. При высоких температурах и недостатке воздуха развива­ются процессы газификации топлива. Внутренний слой потока, в осо­бенности при сжигании дроблении, мало загружен топливом, поэтому в нем сравнительно много избыточного воздуха а>1. После разворота в пазухе часть продуктов газификации с периферийным потоком вовле­кается в циркуляционное движение и далее вместе с остальной частью продуктов газификации попадает в осевой выходной поток с избытком свободного воздуха, интенсивно перемешивается с ним и сгорает. На этом участке смешения продуктов, выходящих из периферийной зоны, с осевым выходным потоком также происходит догорание частиц кокса.

Крупные частицы центробежными силами отбрасываются на пери­ферию и, не успев сгореть, достигают стенок и осаждаются на поверх­ностях камеры, смоченных жидким шлаком, где при больших скоростях омывания и высоких температурах интенсивно выгорают.

Однако прилипание частиц к пленке жидкого шлака оказывается недлительным. Значительная доля осевших частиц большими скоро — 464 стями обдувания отрывается и циркулирует в потоке, оказываясь в бла­гоприятны^ условиях для реагирования. Мельчайшие фракции пыли попадают из горелки в центральный поток и прямотоком двигаются к выходу из циклона. На этом пути большая часть их сгорает или га­зифицируется. При более тонком размоле увеличение количества мель­чайших частиц и в связи с этим повышение концентрации топлива в центральном потоке может привести к появлению недожога в потоке. Поэтому при сжигании более тонкой пыли нежелательно применение аксиальных горелок. Для увеличения доли угольной пыли, направляе­мой в периферийный поток, целесообразно пылевоздушную смесь так же, как и вторичный воздух, подавать тангенциально.

Таким образом, согласно теории, разработанной научным коллек­тивом под руководством проф. Г. Ф. Кнорре {Л. 60], циклонный метод сжигания характеризуется газификацией основной массы топлива в пе­риферийной зоне с последующим сгоранием продуктов газификации и недогоревшего кокса в условиях интенсивного смесеобразования в вы­сокотемпературном потоке.

При больших величинах <3/У циклона (камеры сгорания), обуслов­ливающих малую удельную величину поверхности охлаждения, прихо­дящуюся на единицу массы газов, возможна более совершенная орга­низация топочного процесса. В этих условиях горение топлива осущест­вляется с малыми избытками воздуха (а= 1,05ч-1,1), незначительными присосами при высоких температурах, достигающих 1800°С и выше, при которых шлак плазится. Капельки жидкого шлака отбрасываются на стены. Со стен, с пленки жидкий шлак медленно стекает вниз и через отверстие в нижней части задней стены циклона стекает в камеру до­жигания. Для лучшего стекания шлака цилиндрическая камера сгора­ния устанавливается с небольшим наклоном в сторону камеры дожига­ния— порядка 5° к горизонту. Наличие пазухи, образованной соплом — ловушкой, препятствует выносу крупных частиц из камеры, которые в пазухе могут циркулировать до полного выгорания. Время пребывания в циклоне увеличивается также благодаря прилипанию частиц на смо­ченных шлаком стенах циклона. Продолжительность горения частиц в циклонных топках практически не связана со временем движения про­дуктов сгорания через циклон.

Из одной или нескольких параллельно работающих циклонных ка­мер продукты сгорания с температурой 1700°С и выше поступают в од­ну общую узкую и высокую дожигательную камеру. Продукты сгорания выходят из горловины камеры сгорания с большой скоростью, доходя­щей до 200 м/с, ударяются в заднюю стенку дожигательной камеры, опускаются вниз и, совершив поворот через шлакоулавливающую ре­шетку, направляются в камеру охлаждения. Удар газового потока в стену камеры дожигания, поворот и проход через шлакоулавливаю­щий пучок обеспечивает эффективное перемешивание с воздухом и глу­бокий выжиг недогоревшего топлива и продуктов неполного сгорания.

Суммарная величина тепловых потерь с химическим и механиче­ским недожогом на выходе из циклона не превышает 10%. Шлак, улов^ ленный при ударе, изменении направления потока и в шлакоулавливакь щем пучке, стекает на горизонтальный под камеры" дожигания, откуда вместе со шлаком, поступающим из камеры сгорания, через летку вы­текает в шлакоудаляющее устройство. Шлакоулавливающий пучок служит также для защиты шлаковой ванны от охлаждения. Камера дожигания, в которой улавливается примерно 10% шлака, также торк- ретирована.

Однако установка циклонов с наклоном оказалась необязательной. Для упрощения конструкции перешли к горизонтальному расположе­нию циклонов. С этой же целью отказались от шлакоулавливающих пучков и на мощных парогенераторах перешли к встречному располо­жению нескольких циклонов на фронтовой и задней стенах нижней ча­сти топочной камеры, суженной в упрощенную камеру дожигания без

Шлакоулавливающего ‘пучка (рис. 21-9).

В случае сжигания гру­бой пыли (#9о<30%), обыч­но приготовляемой в биль — ной мельнице, применяются щелевые горелки, распола­гаемые ниже сопл вторично­го воздуха. При этом обес­печивается более устойчивая работа топки при неболь­ших расходах энергии на размол.

Пр и наличии шлако­улавливающего пучка в ци­клонной топке в жидком ви­де улавливается до 85—90% золы, а при отсутствии — 80%; унос не превышает 15—20%. В связи с высоким шлакоулавливанием в этих Рис. 21-9. Топка со встречным расположением го — топках встает вопрос об

Ризонтальных циклонов. использовании физического

Тепла жидкого шлака.

Интенсивность и экономичность топок с горизонтальными циклона­ми при сжигании каменных углей характеризуются следующими пока­зателями. Тепловое напряжение камеры сгорания высокое и достигает 2—6 МВт/м3 [2—5 Гкал/(м3-ч)]. Однако из-за необходимости иметь развитые камеры охлаждения общее тепловое напряжение топок с го­ризонтальными циклонами не превышает СЦУ = 0,23 МВт/м3 [200Х ХЮ3 ккал/(м3-ч)]. Форсировка поперечного сечения циклонной камеры составляет С£/Р= 14-4-21 МВт/м2 [10—12 Гкал/(м2-ч)]. Тепловые потери <7з + #4 не превышают 1 —1,3%. Благодаря низким тепловым потерям и малым избыткам воздуха к. п. д. парогенераторов с циклонными топ­ками составляет 93,5—95%. Сжигание топлива в виде дробленки или грубой пыли одновременно позволяет уменьшить расход электроэнер­гии на размол.

Нормальная работа циклонной топки в пределах от 40 до 100% номинальной нагрузки парогенератора может вестись изменением на­грузки циклонов или выключением части их. Регулирование выключе­нием части циклонов позволяет вести работу остающихся циклонов с высокой форсировкой, а следовательно, при высоких температурах и еысокой текучести жидкого шлака независимо от нагрузки парогене­ратора.

Циклонные камеры выполняют диаметром от 1,8 до 4 м, единичная производительность по пару составляет от 10 до 60 кг/с (35—210 т/ч).

Ниже приводятся рекомендации по конструктивным размерам го­ризонтальных циклонных камер. Эти размеры даны в отношении к диа — 466
метру циклона Ац, который принят за определяющий размер (рис. 21-10).

Длина циклона………………………………………………………………………… /,ц=1,25 Вц

Длина сопла •…………………………………………………………………………… /с=0,25 Пц

Длина участка установки сопл вторичного воздуха. . /=0,75 Оц

Диаметр сопла • . …………………………………………….. • с? с=0,44 £>ц

Выступ к равен высоте сопл вторичного воздуха, угол раскрытия передней стены о=130°

По режимным параметрам даются следующие рекомендации: тем­пература подогрева воздуха 350—400°С; избыток воздуха ац= = 1,05-М, 1.

Рис. 21-10. Основные кон­структивные соотношения для горизонтальных ци­клонных камер.

Расход первичного воздуха принимается равным 15% общего рас­хода воздуха на горение при нормальной производительности незави­симо от нагрузки для поддержания постоян­ной скорости на выходе из горелок.

Так как скорость вторичного воздуха на входе в камеру составляет №2= 130ч-150 м/с, то эти топки снабжаются высоконапорными вентиляторами с напором 10—20 кПа. Поэто­му расход энергии на 10—12% выше, чем у обычных (пылеугольных парогенераторов.

Преимуществом горизонтальных циклон­ных топок по сравнению с другими типами циклонных предтопков является возможность сжигания дробленки, а недостатком — высокое гидравлическое сопротивление.

Применение циклонных топок позволя­ет получить компактные топочные устрой­ства.

Так, например, топочное устройство парогенератора блока 50 МВт (рис. 21-9) про­изводительностью 400 кг/с (1470 т/ч) имеет 8 встречно-расположенных горизонтальных циклонов диаметром 3050 мм. Общее тепловое напряжение топочного объема состав­ляет ф/У=0,29 МВт/м3, а тепловое напряжение сечения циклонов — МВт/м2.

По условиям общей компоновки горизонтальные циклонные каме­ры удобно располагать со стороны фронтовой стены парогенератора в один или два яруса в количестве до 5 шт. На парогенераторах мощ­ностью свыше 200 кг/с (700 т/ч) циклонные камеры устанавливают в один ярус на фронтовой и задней стенах топки до 6-—7 шт. на каж­дой стене.

Топки с горизонтальными циклонами рекомендуются для сжигания маловлажных бурых углей и каменных углей с выходом летучих на горючую массу не менее 18—20%, с приведенной зольностью до 1,5% X Хкг/МДж, температурой плавления золы 1450—1500°С и вязкостью шлака при 1430°С не выше 250 П.

Топки с горизонтальными циклонами могут применяться также для сжигания мазута и газов.

Для сжигания углей АШ, ПА и Т топки с горизонтальными цикло­нами не могут быть использованы из-за недостаточно устойчивого за­жигания и недостаточно интенсивного и экономичного сжигания.

Топки с вертикальными цилиндрическими предтопками

Вертикальный циклонный предтопок ВТИ (рис. 21-11} выполняется цилиндрическим £)ц=2,254-3,25 м и высотой (3,5ч-5)/)ц. Экранные трубы предтопка ошипованы и футерованы карборундом.

Производительность циклона по пару 16—20 кг/с. Для парогенератора £) = 700 кг/с (2500 т/ч) блока 500 МВт принято 12 предтопков с произ­водительностью каждого 58 кг/с (208 т/ч). При парогенераторах про­изводительностью до 66 кг/с (240 т/ч) предтопки располагают перед фронтом, а при большей — встречно со стороны боковых или фронтовой

Рис. 21-11. Топка с вертикальными цилиндрическими предтопками ВТИ. 1 — циклонный предтопок; 2—горелка; 3 — воздухопровод; 4 — шлакоулавливаю­щий пучок; 5 — камера охлаждения; 6 — сброс отработанного сушильного агента.

И задней стен, в ряде случаев вписан­ными в общую камеру охлаждения.

В нижней части предтопка, при­мыкающей к камере охлаждения, тру­бы разведены в четырехрядный шлако­улавливающий пучок. Летка 0 500 мм на дне предтопка образована его эк­ранными трубами. Основные конструк­тивные соотношения предтопка приве­дены на рис. 21-12.

Топка с вертикальными предтоп — ками предназначена для сжигания пы­ли угрубленного размола АШ, ПА, ка­менных и бурых углей, имеющих бла­гоприятные температурные и вязкост­ные характеристики золы и шлака [Л. 60].

Особенностями вертикальных ци­линдрических предтопков являются большее развитие их высоты и отсут­ствие на выходе обратного сопла с па­зухой. Последнее обстоятельство ис­ключает образование обратного коль­цевого вихря и циркуляционного дви­жения в районе выходного отверстия. В связи с увеличенной высотой полу­чается более умеренное объемное теп­ловое напряжение предтопка С}/Уц= = (1,1 — г-1,8) МВт/м3 по сравнению с го­ризонтальными циклонами.

В вертикальном цилиндрическом предтопке, так же как в горизон­тальных циклонах, горение организуется в вихревом потоке. Для этого применяются вихревые горелки с лопаточными завихрителями. Горелки размещаются аксиально по одной штуке на потолке каждого предтоп­ка. Вторичный воздух полностью или частично подается через горелки. Во втором случае остальная часть вторичного воздуха подается через сопла, расположенные на боковой поверхности предтопка в его верхней части.

Исследования аэродинамики цилиндрических предтопков были проведены на холод­ных моделях. На рис. 21-13 приведена эпюра распределения вращательных скоростей, имеющих наибольшее значение для организации топочного процесса. При большой относительной длине предтопков поток в камере делает около 1,5 оборота. При тан­генциальном подводе всего воздуха вектор максимальной вращательной скорости по­лучается на окружности с /"макс = (0,6-ьО,8)7?ц, а в случае подачи вторичного воздуха через горелки И?, макс сдвигается к оси предтопка гМакС= (0,25-ь0,5)^ц.

Топочные устройства с вертикальными цилиндрическими предтопка — ми испытаны в длительной эксплуатации при сжигании как высокоре­акционных, так и малореакционных топлив, при этом были получены положительные результаты.

Горелочное устройство выполняется в зависи­мости от сорта сжигаемого топлива. Для высоко­влажных бурых углей (Wp=35-^40%) применяют вихревые горелки ВТИ. Для этих топлив была при­менена полуразомкнутая схема сушки с промежу­точным бункером и размолом в молотковых мельни­цах. До поступления в мельницы топливо подсуши­вается до Wv= 12% сушильным агентом с темпера­турой 750—800°С. Сушильный агент образуется сме­шением газов с температурой 1000°’С, отобранных из верхней части камеры охлаждения, с горячим воздухом. Отработанный сушильный агент сбрасы­вается в камеру охлаждения. Парогенератор на указанном топливе ‘производительностью 61 кг/с был снабжен тремя предтопками диаметром 2292 мм и высотой 10 м. Первичный горячий воздух с уголь­ной пылью и вторичный воздух со скоростями соот­ветственно 20—30 и 35—40 м/с подают через вихре­вые горелки (рис. 20-9) с лопаточными завихрите — лями на выходе из каналов первичного и вторично­го воздуха.

Рис. 21-12. Основные конструктивные со­отношения для верти­кальных цилиндриче­ских предтопков ВТИ.

Завихритель горелки имеет винтовую поверх­ность, образованную установкой лопаток лучами перпендикулярно цилиндрической поверхности мундштука горелки, наклоненными под некоторым углом к плос­кости выходного сечения. Такой подачей первичного и вторичного воз­духа при небольших скоростях обеспечивается интенсивное вращение

Рис. 21-13. Распределение тан­генциальных скоростей в вер­тикальном цилиндрическом предтопке.

Факела. При тонкости помола Rqo=40-^50%, ■^200=204-30% и i#5oo=3-f-8% удельный расход электроэнергии на размол и транс­порт топлива составляет 8—10,5 кВт-ч/т. Напор вторичного воздуха составляет 0,16—0,2 кПа. При температуре горячего воздуха 450°С коэффициент избытка возду­ха на выходе из предтопка 0’%= 1,05-4-1,1 и за пароперегревателем а//пп=1,2; при теп­ловом напряжении объема предтопка Q/Vnp= 1,16-г-1,85 МВт/м3 и его сечения Q/F= 11,6-4-18,5 МВт/м2 потери тепла со­ставляли: <7з+<74 + <7бшл<1,3%, (<7з + <74<

<0,5%)- Температура газов в предтопкебы­ла на уровне 1550—1600° С и при темпера­туре за пучком 1450—1500RC обеспечивала надежное вытекание жидкого шлака.

Опытами установлено, что бурые угли с приведенной влажностью Ws=,43-f — 1,65%-кг/МДж и температурой плавления золы /3<1290°С при температуре горячего воздуха /г. В^350°С возможно сжигать в предтопках и при схеме пылеприготовления с прямым вдуванием.

При сжигании бурых и каменных углей с большим выходом летучих вторичный воз­дух частично подается через аксиальные

Горелки, а остальная часть его через тангенциальные сопла, которые размещают на боковой поверхности предтопка в его верхней части.

Этим обеспечивается большая подача воздуха в зону воспламене­ния и более ранее перемешивание горящего топлива с воздухом. Пы­левоздушная смесь подается с большой степенью крутки для интенси­фикации процесса горения и увеличения шлакоулавливания, чему так­же способствует увеличение скорости воздуха.

Для сжигания каменных углей, в частности кизеловских, кузнецких и их промпродуктов обогащения, также применяют вихревые горелки с лопаточными зави^рителями, через которые подают 20% воздуха с угольной пылью и 40—50% воздуха в качестве вторичного. Остальное количество воздуха подается через сопла, касательно расположенные на боковой поверхности предтопка ниже горелок со скоростью 50 — 60 м/с. При таком способе ввода воздуха давление первичного воздуха составляет 2—2,5 кПа, а вторичного—1,2-г-1,6 кПа, т. е. обеспечивает­ся умеренное сопротивление предтопка.

Опыт длительной эксплуатации показал, что при тонкости помола кизеловского угля i? go=40-f-45%, температуре горячего воздуха 245 — 270°С, а"пр= 1,05-г-1,1, Q/Vnp =■ 1,39ч-1,89 МВт/м3, Q/Fn р =■ 13,9-:- 18,5 МВт/м2 и общем тепловом напряжении всей топки QIV = = 0,278 МВт/м3 в предтопке выгорало 96—97,5% топлива. Потери на выходе из циклона были: <7зпр = 1,54-3%; ^4пр=1°/о, а общие тепловые потери топки составляли <73+ <74 = 0,4ч-0,5%. Температура факела у лет­ки в зависимости от нагрузки, избытка воздуха и температуры плавле­ния золы колебалась в пределах 1550—1770^0.

Сжигание кузнецкого угля и промпродукта его обогащения совер­шается устойчиво и с такой же высокой экономичностью, как и кизе­ловских углей. Вследствие сравнительно низкой температуры плавления у этих топлив шлаки хорошо вытекали при температуре за пучком 1500—1550°С.

При сжигании углей с малым выводом летучих, в частности АШ, для обеспечения надежного зажигания через горелку подается угольная пыль с 15—20% воздуха со скоростью 20—25 м/с, а весь вторичный воздух подается тангенциально через сопла, расположенные на цилин­дрической части ниже горелки со скоростью 50—60 м/с. Сушильный агент сбрасывается в камеру дожигания. С этой же целью в верхней части, где располагается зона воспламенения, диаметр предтопка уве­личен до 3000 мм при диаметре нижней части 2270 мм. Сужение каме­ры в нижней части также способствует сохранению крутки вдоль ка­меры. При оптимальном значении а"пР = 1,0 ч-1,04, Q/Fnp=0,96 ч — 1,6 МВт/м3 и тонкости помола i?9o = 7-f-10%, механический недожог со шлаком в предтопке составлял <74шл = 9%, а степень выгорания топли­ва— 90%. При температуре в конце предтопка 1600°С и выше шлак вы­текает хорошо. В вертикальных циклонных предтопках шлакоулавли — вание высокое, при бурых и каменных углях оно составляет 75—80%, а при АШ — 60—65%.

Эксплуатация цилиндрически^ предтопков выявила лучшую их при­способленность к сжиганию малореакционных топлив (Vr< 10%) и топ­лив с более тугоплавкой золой, чем горизонтальных циклонов.

Угрубление помола АШ до i?9o=12-f-20% не вызвало увеличения <74, но привело к значительному уменьшению заноса перегревательных поверхностей мельчайшей золой.

Вертикальные цилиндрические предтопки отличаются высокой эко­номичностью работы, выгорание топлива достигает 97—98% при сжи — 470

	Горизонтальные циклонные топки	Топки с
Наименование	Бурые угли	Каменные угли	Топками		Двухкамерные топки
Дроб ленка	Грубая Пыль	Дрозденка	Грубая Пыль	Бурые Угли	Каменные Угли	Тощие Угли	АШ	Бурые Угли	Каменные Угли
Потеря тепла от механического недожога в циклоне и в камере догорания %	5	2	10	5	—	—	—	_	—	—
То Же В предтопке </4пр| °/о	10	10	15	10	2	2	5	10	2	3
Потеря тепла от химической неполноты сгорания в циклоне и камере догорания <7з» °/о	0,5	0,5	0,5	0,5					——	■ ‘
То же В предтопке Цзпр! °/о	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1
Потеря тепла от механического недожога В конце ТОПКИ1 <74. %	«—0,2—>	♦-0,8—►	0,2	0,5	1,0	3,0	0,3	0,5—1,0
Коэффициент избытка воздуха в циклоне или предтопке (на поданное топливо) ^пр. под Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки2 ат	«-1,08- «-1,1-	-1,1-» -1,2-*	«-1,08- <-1,1-	-1,1-» -1,2-»	1,05	1,05 <-1,1	1,05 -1,2-»	1,05	1,08—1,1 «-1,15-	1,08—1,1 -1,2-»
Тепловое напряжение сечения циклона или предтопка др, МВт/м2	14—16	41,5—14	14—16	11,5—14	21—23	18,5	18,5	14—17,5з	«—6,5-	-7-»
Общее тепловое напряжение объема топ­ки по условиям горения <7^, кВт/’м3	290-	-350	230-	-290	290—350	260—290	230—290	230—290	210—230	210—230
Тепловое напряжение циклонов (предтоп­ков) и камеры догорания в пределах ошипованной зоны ^ , кВт/м3	1300	1300	760—870	760—870	580—700	580—680	700—810	700—810
Доля золы топлива в уносе1 ауд	0,1	0,15	0,1	0,15	0,2	0,2—0,25	0,25—0,3	0,35—0,4	0,5—0,6	0,5—0,6

• Без учета возврата уноса.

1 Меньшие значения—для прямого вдувания и при разомкнутой схеме пылеприготовлепи&, большие—при полуразомкнутой схеме пылеприготовления. ^ 3 Ббльшие тепловые нагрузки выбираются для более мощных предтопков.

Гании бурых и каменных углей и 90% при сжигании АШ. Коксовый остаток догорает в футерованной части камеры охлаждения. Суммар­ные топочные потери при сжигании бурых и каменных углей небольшие и составляют +<74 — 0,5%, а при сжигании АШ — #4 — 3%.

Расчетные характеристики циклонных и двухкамерных топок при­ведены в табл. 21-2.

Вертикальная циклонная топка

Вертикальная циклонная топка (рис. 21-14) предназна­чена для сжигания угрубленной угольной пыли (Rm^Z30-^40%). Каме­ра сгорания выполнена в виде вертикального циклона и расположена: под камерой охлаждения. Циклонная камера и присоединительная гор­ловина 1, в нижней части которой размещается шлакоулавливающая

Решетка, а верхняя—служит камерой дожига­ния, экранированы и футерованы. Камера охлаждения выполнена с открытыми экра­нами.

Рис. 21-14. Вертикаль­ная циклонная топка.

Прямоточные щелевые горелки 2 располо­жены тангенциально на боковых стенах в верхней части камеры сгорания. Первичный воздух с угольной пылью подается через го­релки со скоростью 25—35, а вторичный — 40—60 м/с. Продукты сгорания из циклонной камеры выходят через горловину 1 вверх, пере­ходя последовательно в камеру дожигания и охлаждения. Горловина в виде центрально — установленного цилиндра, низко опущенного в камеру сгорания, выполняется из экранных труб, включенных в контур циркуляции паро­генератора.

Углублением внутреннего цилиндра в ци­клон достигается ввод вращающегося факела в него так, чтобы и при малых нагрузках горя­чие продукты сгорания омывали дно циклона,

Обеспечивая высокий нагрев и текучесть-

Удаляемого жидкого шлака. Это мероприятие* также увеличивает улавливание золы в цик­лоне.

В результате осуществления тангенциального ввода струи пыле­воздушной смеси и аксиального выхода продуктов сгорания в этой ци­клонной камере достигается высокое шлакоулавливание. Даже без’ шлакоулавливающей решетки до входа продуктов сгорания в горлови­ну улавливается 75—80% шлака.

По имеющимся эксплуатационным данным примерно 90% пыли, сгорает в непосредственной близости от горелок. Оставшиеся 10% наи­более грубой пыли догорают в камере дожигания. Более крупные ча­стицы удерживаются в камере сгорания и выгорают при большей ско­рости омывания потоком газов. Тепловое напряжение объема верти­

Кального циклона составляет Q/V= l-i-1,4 МВт/м3, а сечения Q/F = =3,5ч-4 МВт/м2.

Парогенераторы с вертикальными циклонами выполняют паропро — изводительностью до 125 кг/с (450 т/ч) с числом циклонов от одного — до четырех и одной камерой охлаждения.

Так, например, для парогенератора — производительностью 50 т/ч применен один) циклон 0 3700 мм и горловиной 0 2100 мм; тепловое напряжение объема этого цик­лона МВт/м3, сечения — СЦР=4 МВт/м2. Степень улавливания золы в цикло­

Не 75—80%.

Циклоны допускают снижение нагрузки до 30% при высокой, эффективности сжигания топлива. Благодаря вводу топлива и воздуха с умеренными скоростями гидравлическое сопротивление этих циклонов, невелико.

В итоге можно отметить следующие общие основные характери­стики работы топок с различными циклонными камерами сгорания.. Циклонные камеры работают с высокой форсировкой: тепловое напря­жение объема камеры достигает СЦУЦ=3,5—7 МВт/м3, а поперечного сечения камеры — (2//^= 12ч-16 МВт/м’2, т. е. во много раз превышает тепловое напряжение факельных топок.

В связи с этим малые удельные величины поверхностей охлажде­ния, приходящихся на единицу расходной (секундной) массы продук­тов сгорания, утепление стен циклонных камер и малые избытки воз­духа обеспечили высокий пирометрический уровень процесса горения, позволяющего надежно удалять шлаки в жидком виде при сжигании — топлив с тугоплавкой золой при работе парогенераторов как при но­минальной, так и пониженной нагрузке.

Путем отключения отдельных циклонов можно вести работу паро­генератора в широком диапазоне нагрузок — от 40 до 100% номиналь­ной производительности при устойчивом выходе и удалении шлаков. Это позволяет пойти на некоторое угрубление помола. Но в ряде слу­чаев, в особенности при повышенной тугоплавкости шлаков, может ока­заться выгодным иметь более тонкий помол для обеспечения высокого, пирометрического уровня. При значительном шлакоулавливании в ци­клонных камерах замечается существенное утонение фракций летучей золы и как следствие повышение интенсивности заноса конвективных поверхностей сыпучими отложениями.

Высокая паропроизводительность и компактность делают перспекг тивными циклонные камеры для мощных парогенераторов.

[1] = П. г — 0,51/го + У™ (2-53)

[2] = -£-• (МО)

Ґ<?3/2 ‘

[4] Аналитическая и гигроскопическая 1^ги влажность топлива очень близки по своей величине.

[5] К эталонному топливу близко подходит по своим свойствам донецкий антраци­товый штыб марки АШ, принимавшийся ранее за эталонное топливо.

[6] Расчетной или максимально-длительной производительностью мельницы назы­вается ее производительность £Расч, определяемая ИЗ соотношения -#маСЧ =/Сз-£пг/£м— = /С3—в”0М, т/ч, где 5ПГ, т/ч — расход топлива парогенератором при расчетной или максимально-длительной его паропроизводительности; 2М — число мельниц на пароге­нераторе; £“ом =Впг/2м, т/ч — номинальная производительность мельницы, т. е. коли­чество топлива, приходящееся на одну мельницу; Кз —коэффициент запаса, равный 1,1 для ШБМ при установке с пылевым бункером и 1,2 при системе пылеприготовления с прямым вдуванием.

[7] Ш-50 в настоящее время не выпускаются

*+ Производительность ШБММ-70 на АШ пои влажности топлива сушонки не более 3%.

[8] Объем воздуха в м3 при температуре 0°С и давлении 0,1013 МПа.

[9] Энергетическая загрузка мельницы определяется величиной потребляемой ею энергии, которая в шаровых барабанах мельницы зависит от количества загружаемых шаров, а в молотковых — от загрузки топливом.

18—541 273

[10] При проектировании системы пылеприготовления со среднеходными мельницами, с мельницами’вентиляторами или с быстроходно-бильными мельницами задачей расчета мельницы является выполнение поверочного расчета для варианта типоразмера мельни­цы, предварительно (ориентировочно) выбранного по табл. 13-4 для МВС, табл. 13-5 для ББМ и табл. 13-6 для М-В.

При этом в результате расчета определяется производительность проверяемого типоразмера мельницы для заданного топлива и принятой (по указанным в гл. 12 ре­комендациям) тонкости помола, а также потребляемой мощности и удельного расхода электроэнергии, а в случае мельницы-вентилятора — также и потребного напора.

[11] Эту скорость часто называют скоростью витания.

[12] В данном случае масса газов в 1 м3 при температуре 0°С и давлении 0,1013 МПа.

[13] Объем воздуха в м3 при температуре 0°С и давлении 0,1013 МПа (760 мм рт. ст.).

[14] Каждая молотковая мельница снабжается самостоятельным регулятором пер’ вичного воздуха (РПВ).

[15] См. книгу Волковинский В. А., Роддатис К. Ф., Харламов A. A. .Мельницы-вентиляторы. М., «Энергия», il971. 288 с.

[16] При сжигании полуантрацитов в котельных агрегатах, предназначенных для АШ, величи­на <74 уменьшается до 3%.