Вихрови горелки с въглищен прах
Вихровите горелки се произвеждат с мощност от 4 до 11–12 t/h AS, което определя тяхната топлинна мощност от 25 до 75 MW.
Чрез вихрови горелки праховъздушната смес и вторичният въздух се подават в пещта под формата на завихрящи се струи.
Вихровите горелки са три вида:
двуспирални горелкисъс спираловидни завихрители на праховъздушна смес и вторичен въздух (фиг. 5.3.);
Горелки с охлювни лопаткис лопатков завихрител на праховъздушната смес и аксиално лопатков завихрител на вторичния въздух (фиг. 5.4.);
еднопроходни горелки тип охлюв(фиг. 5.5.) с еднопроточен канал за праховъздушната смес и разделител на изхода му и охлювен завихрител на вторичния въздух.
Ориз. 5.3. Двуобемна вихрова горелка за въглищен прах: 1 - въздушна кутия за дюзата; 2 – охлюв за праховъздушна смес; 3 - вторичен въздушен охлюв; 4 – тръба за праховъздушна смес; 5 – маслоинжекторна тръба; 6 - вътрешна тръба; 7 - лагерен фланец; 8 - порта с механизъм за завъртане
Структурата на праховъздушните струи на вихровите горелки до голяма степен зависи от вида и конструкцията на техните завихрители. При завихрящо устройство под формата на спирала, усукването на потока зависи от параметъраab/d2 (съотношението на площта на напречното сечение на входната разклонителна тръба на завихрящото устройство към квадрата на диаметъра на изходния участък). Лопатките се изработват с тангенциални въртящи се или неподвижни лопатки на входа на вторичния въздушен канал или с аксиални лопатки на изхода на вторичния въздушен канал. Въздухът навлиза в лопатковия апарат в посока, успоредна на оста на горелката. Лопатките образуват канали, от които въздухът изтича под формата на струи, наклонени спрямо надлъжната ос на горелката под определен ъгъл.
INПри двуобемни и лопатково-лопаткови вихрови горелки праховъздушната смес и вторичният въздух са подложени на въртеливо движение със същата посока на въртене. При горелките с директен поток, отварянето на пламъка се постига чрез инсталиране на разделител в изходната част на първичния въздушен канал и завихряне на вторичния въздушен поток.
Горелките с посока на въртене по посока на часовниковата стрелка (гледани от страната на охлюва на въздушната смес) се наричат дясна, а с обратна посока на въртене на потока -лява.
Поради завихрянето, потоците от праховъздушната смес и вторичния въздух в горивната камера се разпространяват под формата на два концентрично разположени пресечени кухи конуса, като вътре има конус от праховъздушната смес, който има малко по-голям ъгъл на отваряне за по-добро смесване с вторичния въздух. В аксиалната област на разширяващата се струя се създава разреждане, което предизвиква приток на горещи продукти от горенето към корена на пламъка от вътрешната му страна. Следователно, когато праховъздушната смес се подава през вихровите горелки, пламъкът се запалва както по външната, така и по вътрешната повърхност, което увеличава специфичния периметър на запалване и интензифицира както запалването, така и процеса на горене. Стойността на вътрешната рециркулация на продуктите от горенето за запалване е по-голяма, тъй като те са изолирани от екранните повърхности и не се охлаждат по пътя на връщане към корена на пламъка. Освен това рециркулиращите продукти на горенето са в пряк контакт със сместа от прах и въздух. За да се улесни по-голямото отваряне на факела, амбразурата на вихровите горелки е направена конична.
Вихровите лопаткови горелки се изпълняват като едно- и двупоточни горелки за вторичен въздух. В тях въртенето на вторичния въздух се извършва от аксиални лопатки ипраховъздушна смес - охлювни завихрители.
Ориз. 5.4. Вихрова двупоточна лопаткова горелка за въглищен прах: 1 - въздушна кутия за дюзата; 2 - аеромикстурен охлюв; 3 - двупоточна кутия; 4 - тръбна инсталация на електрогазов запалител; 5 – маслоинжекторна тръба; 6 - вътрешна тръба; 7 – предпазна обвивка; 8 – тръба за праховъздушна смес; 9 - разделителна тръба; 10 - лагерен фланец; 11 - външен регистър; 12 - вътрешен регистър
При директна вихрова горелка сместа от прах и въздух се подава направо през централната цилиндрична тръба. На изхода от него се отваря праховъздушният поток, измиващ коничния разделител. Вторичният въздух, влизащ през охлювния завихрител, завихря горелката. Ъгълът на отваряне на разделителя се препоръчва да бъде в рамките на 90–120°. Основното предимство на тези горелки е по-ниското аеродинамично съпротивление на пътя на първичния въздух.
За запалване на праховъздушната смес в горелката е монтирана нафтова горелка с капацитет до 2 t/h. Топлинната мощност на запалителните дюзи трябва да бъде най-малко 30% от мощността на горелката за въглищен прах. За запалване на нафтовата горелка, горелките са оборудвани с дистанционни електрогазови запалки.
Намаляването на производителността на еднопоточните вихрови горелки по отношение на вторичния въздух е разрешено до 70% от номинала, а двупоточните - до 60%. В същото време скоростта в прахопроводите, според условията за предотвратяване на отделянето на прах, не трябва да бъде по-ниска от допустимите стандарти за изчисление на подготовката на прах.
Ориз. 5.5. Охлювна горелка с директен поток: 1 - конус със задвижващ прът; 2 - гнездо; 3 – тръба за праховъздушна смес; 4 - охлюв; 5 - разклонителна тръба; 6 - порта с механизъм за завъртане; 7 - лагерен фланец; 8 - отвор за монтиране на запалителя,фото сензор и запалителна дюза
Вихърът също така включваVTI горелка с въртящи се лопатки(Фиг. 5.6.), Използвана за изгаряне на черни и кафяви въглища във VTI вертикална циклонна предварителна пещ. При него праховъздушната смес и вторичен въздух се подават през дюзи1и2и концентрични канали. В края на каналите са монтирани вихрови лопатки.
Ориз. 5.6. VTI горелка с въртящи се лопатки: 1 – дюза за праховъздушна смес; 2 – разклонителна тръба на вторичен въздух; 3 - дюзи с въртящи се лопатки
Вихровите горелки, тъй като имат висока устойчивост на запалване, се препоръчват главно за изгаряне на пепелен прах, полуантрацити и бедни въглища в открити и полуотворени пещи с отстраняване на твърда и течна пепел. Тези горелки могат да се използват и за изгаряне на горива с високо съдържание на летливи вещества. Вихровите горелки се препоръчват да се поставят на котли с капацитет до 70 kg / s срещуположно на страничните стени, а на котли с по-висока производителност - на противоположната страна на широките предни и задни стени в един, два или повече нива.
Оптималната скорост на излизане на праховъздушната смес от вихровата горелка е 14–16 m/s, при мощни горелки може да се увеличи до 20–22 m/s, оптималната скорост на вторичния въздух е съответно 18–21 и 26–30 m/s.
Вихровите горелки са се доказали добре при котли със среден капацитет, където могат да бъдат разположени сравнително просторно. При свободно отваряне се реализира основното им предимство - създаването на рециркулационна зона във вътрешната кухина, което осигурява стабилно запалване. С прехода към мощни и тежкотоварни котли ролята на самите горелки в организацията на горивния процес намаля. При тези котли това е важно за организацията на горивния процесвзаимодействието на факлите, определено от начина на разположение на горелките. Поради незадоволителното взаимодействие на отворени вихрови факли с непълно запълване на обема на пещта, вихровите горелки на големите котли се изместват от горелки с директен поток.
Вихровите горелки са тромави, трудни за производство, изискват сложно оформление на стенните тръби, имат повишено аеродинамично съпротивление и са изложени на по-голямо износване от прашен въздушен поток.