Устройства для сжигания топлива

Топки для сжигания топлива.

Твердое топливо сжигают в специально предназначенных для этого топках или непосредственно в рабочем пространстве печи. Различают простые и полугазовые топки.

Рис. 2. Схема простой топки

На рис.2 приведена схема простой топки. Как показала практика, подобные топочные устройства работают удовлетворительно лишь при тщательной загрузке и шуровке, выполняемых вручную.

Большое распространение получили полумеханические и механические топки, где исключена ручная шуровка, а также механизирована загрузка топлива.

В топочных устройствах с неподвижной колосниковой решеткой сжигают древесину, торф и угли, за исключением спекающихся и тощих углей.

В механизированных топочных устройствах сжигают торф, бурые и каменные угли.

В полугазовых топках горения топочных газов происходит в рабочем пространстве печи. В этих топках используют топливо с большим количеством летучих веществ: торф и длиннопламенные угли.

Воздух, необходимый для горения падают в 2 приема: первый раз воздух подают под колосниковую решетку с целью получения полугаза, второй раз- в верхнюю часть топочного устройства или рабочее пространство печи. Как правило, чем больше толщина слоя топлива, находящегося на колосниковой решетке, тем больше образуется продуктов неполного сгорания.

Температура в полугазовых топках ниже, чем в топках полного сгорания, и лежит в приделах 700–1000° С. Удельная теплота сгорания полугаза невысока 2500–4000 кДж\м³; его состав по компонентам колеблется в следующих приделах:

СО₂ = 10-15%; СО = 7-20%; Н₂ = 5-12%; N₂ =50-60%.

Форсунки для сжигания жидкого топлива.

Основной метод сжигания жидкого топлива - распыление с помощью форсунок. Перед сжиганием жидкие виды топлива, например мазут предварительно нагревают с целью снижения его вязкости.

Процесс сжигания жидкого топлива состоит из следующих стадий:

-распыление жидкого топлива до тонкодисперсного состояния;

-испарения, т.е. превращения жидкого топлива в паровую фазу;

-смешивания парообразных горючих элементов с воздухом;

-воспламенения и горения газифицированной горючей смеси;

Тип форсунок различают по способу распыления топлива:

а) за счет энергии распыляемой среды;

б) сжатием распыляемого топлива.

К первому типу относят форсунки низкого и высокого давления.

Рис. 3. Форсунка низкого давления

В форсунках низкого давления (рис.3.) топливо распыляется холодным или немного подогретым воздухом, подаваемым обычно в две ступени. Скорость воздуха на выходе составляет 50–75 м\с, давление мазута 0,15- 0,25 МПа. В этих форсунках предусмотрена возможность подогрева вторичного воздуха в различных теплообменах устройствах.

В форсунках высокого давления распыливающей средой является пар или воздух. Давление воздуха у входного отверстия составляет 0,2 МПа. Необходимо отметить, что форсунки высокого давления менее экономичны, чем форсунки низкого давления.

Ко второму типу относят механически форсунки, снабженные наконечниками различной конфигурации. Наибольшее распространение получили форсунки с винтовыми или тангенциальными каналами, через которые топливо вытекает под давлением.

Горелки для сжигания газообразного топлива.

Газообразное топливо сжигают факельным способом. Сущность этого способа состоит в том, что струя газа сгорает в окружающей струе воздуха.

Устройства для факельного сжигания газа называют горелками.

Различают горелки неполного и полного смешивания газа и воздуха.

В горелках неполного смешивания газ и воздух смешиваются по выходе из горелки.

В горелках полного смешивания проходит более совершенное смешивание газа и воздуха в самой горелке. В результате при выходе из горелки газовоздушная смесь воспламеняется, и горение происходит полностью и почти мгновенно, в последнем случае достигаются более высокие уровни температур вследствие незначительного избытка воздуха.

В зависимости от свойств газообразного топлива, степени нагрева газа и воздуха и технологических условий газовые горелки бывают самых разнообразных конструкций и размеров (рис. 4).

Рис. 4. Газовая горелка

Пылевидное топливо сжигают в горелках, которые в большинстве случаев представляют собой трубу диаметром 100–150 мм. По внутренней полости трубы пылевоздушная смесь поступает со скоростью 50-70-м/с.

Пылеугольные горелки для изменения положения факела делаются поворотными и выдвижными.

Выбор топлива и методы его сжигания.

Выбор топлива и методы его сжигания определяется режимом работы печей.

В тех случаях, когда печь снабжена отдельной топкой, на выбор топлива не накладывается особых ограничений, т.к. объем топки выбирают из условий сжигания в печи необходимого кол-ва топлива.

Рекомендуется выбирать наиболее рациональные короткопламенные горелки и форсунки, чтобы объем топочной камеры был минимальным, а полное сгорание топлива достигалось бы при наименьшем избытке воздуха.

Для жидкого топлива предпочтительнее форсунки низкого давления. Удельная теплота сжигаемого топлива при этом особого значения не имеет, поэтому можно использовать низкосортное топливо.

В тех случаях, когда печь имеет самостоятельные горелки, требования к топливу существенно возрастают. В качестве топлива применяют очищенный газ, удельная теплота сгорания которого обеспечивает получение устойчивых факелов небольшого объема.

Расположение сопел горелок в печах должно быть таким, чтобы непосредственная радиация факелов на поверхность нагрева была минимальной и чтобы по возможности обеспечивалась циркуляция газов в рабочем пространстве. Равномерный рациональный режим работы печи

При сжигании газа могут быть использованы горелки различных конструкций, однако они должны удовлетворять одному требованию:

- в пространстве, где осуществляется процесс смешивания газа и воздуха, должна быть высокая температура, и это пространство должно интенсивно облучаться раскаленными стенами и пламенем.

При использовании жидкого топлива целесообразно применять форсунки низкого давления, т.к. форсунки высокого давления дают длинный факел, которому свойственен свой температурный режим, отличный от температурного режима пространства. Предпочтение следует отдавать форсункам низкого давления с двухступенчатым распылением.

При горении пылевидного топлива светимость пламени всегда высока, поэтому при его сжигании необходимо получит равномерную температуру по всему объему пространства. Это достигается путем соответствующего расположения горелок.

В организации направленного радиационного режима работы печей, как и в предыдущем случае, играет светимость пламени.

Предпочтение следует отдавать тем видам топлива, которые создают светящееся пламя.

Этот характер теплообмена предполагает неравномерное распределение температуры в пламени, особенно в слое, прилегающем к поверхности нагрева, где температура и светимость пламени должны быть выше, чем в остальной части.

Чтобы пламя сохраняло свою индивидуальность на всем протяжении зоны, где создается направленный теплообмен, горелки должны быть достаточно мощными, а их смешивающая способность должна соответствовать потребной длине пламени.

В случае сжигания жидкого топлива следует отдавать предпочтение форсункам высокого давления, дающим длинное “сосредоточенное” пламя.

При направленном косвенном радиационном режиме работы печей требования к светимости пламени значительно меньше, чем при других режимах работы печей.

В связи с этим при направленном радиационном режиме могли быть использованы различные виды жидкого, газообразного и твердого топлива.

При работе печей на твердом топливе рассматриваемый режим теплообмена создается автоматически, поскольку пламя из топки направляется в верхнюю часть рабочего пространства, где создается наиболее высокая температура.

Требования к сжигательным устройствам также невысоки. Успешно могут применяться горелки самых разнообразных конструкций; однако чем меньше удельная теплота сгорания топлива, тем выше должны быть. требования к горелкам с точки зрения интенсивности смешивания газа и воздуха.

При сжигании жидкого топлива более целесообразно применять форсунки низкого давления, а иногда и механические форсунки.

В случае слоевого режима работы печей выбор топлива и способы его сжигания определяется видом слоя. В теории слоевого теплообмена выделяют три вида слоя: плотный, кипящий и взвешенный.

В случае плотного фильтрующего слоя процесс горения топлива зависит от трех основных факторов:

-способа введения топлива;

-соотношения вводимых количеств кислорода воздуха и топлива;

-температурного уровня в зоне высоких температур.

Применяют следующие способы введения топлива:

а) введение топлива непосредственно в зону высоких температур. При этом можно использовать практически любые виды топлива. Если применяют газообразное топливо, то топочное пространство организуется непосредственно в самой шахте вблизи горелок. Если применяют твердое или жидкое топливо, то оно сжигается в отдельных топках, примыкающих к шахте.

б) введение топлива в холодную часть слоя вместе с материалом, подвергаемым тепловым обработке.

В этом случае представляется возможность обеспечить необходимое распределение топлива по сечению слоя и достигнуть равномерной работы печи.

Целесообразно использовать древесный уголь, кокс, т.е. топливо, освобожденное от летучих веществ. Можно применять антрацит.

в) смешанный способ, представляющий комбинацию двух первых способов.

При этом в зону высоких температур можно вводить практически любые виды топлива, обеспечивающие при сгорании необходимый температурный уровень.

На практике для этой цели используют малозольное и малосернистое пылевидное топливо и природный газ. Важным преимуществом смешанного способа является возможность сокращения расхода дорогостоящего и дефицитного кокса.

В печах работающих по принципу кипящего слоя, применяют твердое, жидкое и газообразное топливо.

Газообразное топливо подают вместе с воздухом, причем предварительного смешивания газа и воздуха не требуется. Жидкое топливо в распыленном состоянии подается вместе с воздухом через решетку или инжектируется в нижнюю часть слоя.

Твердое топливо можно применять только в дробленом зернистом состоянии.

В случае тепловой обработки во взвешенном слое также используют жидкое, твердое и газообразное топливо.

Требования к топливу обусловлены тем, что процессы, протекающие в реакционной зоне, имеют длительность в пределах секунд. Поэтому необходимо хорошее смешивание топлива и воздуха.

Поиск по сайту: