Конструкции современных малотоксичных горелочных устройств сжигания различных органических топлив

В.А.Дубровский

Малотоксичные горелочные устройства

2007 год

Содержание

2.

Введение

В настоящее время энергетика является ведущей отраслью современного общества. В ближайшие 50 лет основным топливом для производства тепловой и электрической энергии будет служить органическое топливо, при сжигании которого выбрасывается в окружающую среду огромное количество вредных веществ, среди которых одним из наиболее вредных для здоровья человека являются оксиды азота.

Исследование механизма образования оксидов азота при сжигании пылевидного топлива показало, что решающее влияние на содержание топливных окислов азота в продуктах сгорания оказывает концентрация кислорода на начальном участке факела, т.е. в том месте, где происходит воспламенение и сгорание летучих. Поэтому  конструкция горелки и параметры пылевоздушной смеси на входе в топку должны выбираться с учётом новой качественной характеристики котла - степени его экологического совершенства. На пылеугольных котлах концентрация кислорода в зоне горения летучих в значительной степени определяется интенсивностью смещения аэросмеси и вторичного воздуха. Доля первичного воздуха, а также разность скоростей аэросмеси и вторичного воздуха являются важными параметрами, определяющими концентрацию оксидов азота  в продуктах сгорания.

В связи с этим в данной книге рассматриваются различные  конструкции современных малотоксичных горелочных устройств при сжигании различных органических топлив как в России так и за рубежом.

1.Газомазутные малотоксичнлкиые горелки

1.1.Горелки двухстадийного сжигания.

Сжигание больших количеств топлива в горелке с малой длиной факела и широкими пределами стабилизации пламени, а также необходимость использования одного и того же горелочного устройства для сжигания двух, а иногда и трёх видов топлива делают весьма привлекательным применение вихревых горелок в энергетических и промышленных котлах. Вместе с тем применение закрутки воздушного потока обычно повышает концентрацию оксидов азота в продуктах сгорания в связи с более высокой интенсивностью выгорания и более высокими температурами в корне факела. При наличии закрутки воздуха положение температур в вихревом потоке смещается в сторону устья горелки по сравнению с прямоточным. Однако осуществить полный переход от вихревого факела к прямоточному в котельных установках часто не представляется возможным в связи с ограниченностью размеров топочных камер и свободной площади стен и необходимостью обеспечить достаточно высокий уровень температур при сжигании в одном и том же горелочном устройстве не только газа, но также мазута и твёрдого топлива.

По данным ВТИ применение прямоточных горелок вместо вихревых позволяет на 16-18 % снизить выбросы оксидов азота. Исследования КГТУ, проведённые на котлах красноярской ТЭЦ-1, хорошо подтверждают вышесказанное.

Сигал и его сотрудники разработали вихревые горелочные устройства с комбинированным подводом воздуха, в которых снижение выброса оксидов азота, регулирование температуры, размеров и параметров вихревого факела осуществляются изменением доли воздуха, подаваемого прямым (незакрученным) потоком по оси  вихревой горелки.

Институтом газа  (Украина) были разработаны газомазутные горелки двухстадийного горения ГДС-50.( Рисунок 1.1.). Были разработаны два варианта: с использованием существующей газовой камеры и с полной заменой горелки. Горелки двухстадийного горения по своим габаритным размерам аналогичны заводским. Поэтому при их установке нет необходимости в реконструкции  горелочных амбразур и трактов подвода воздуха и газа и переоборудование котлов осуществляется при минимальных затратах. В горелке дутьевой воздух разделяется на первичный и вторичный. Первичный воздух приобретает вращательное движение в результате прохождения через аксиальный лопаточный аппарат; вторичный поступает по оси горелки прямым потоком через центральную осевую трубу в топочную камеру. Газовое топливо подаётся

Рис.1.1. Горелка двухстадийного сжигания газа с заводской газовой камерой.

1 – колено воздуховода; 2 – патрубок для мазутной форсунки; 3 – лопаточный закручивающий аппарат; 4 – осевая труба для подачи вторичного воздуха; 5 – газовая камера; 6 – глазок; 7 – патрубок для охлаждения ЗЗУ (запальное устройство).

в закрученный поток первичного воздуха радиальными струями из газовой камеры,смешивается с ним и сгорает на выходе из амбразуры, образуя первичную зону горения с недостатком окислителя.