Топливо и топливосжигающие устройства. Конструкции горелок

1.

Топливосжигающие устройства
Конструкции горелок
Горелками называют устройства, служащие для ввода в топку
топлива и окислителя (воздуха), их перемешивания и обеспечения
устойчивого воспламенения горючей смеси.
Горелки могут быть классифицированы по следующим
признакам:
по длине образующегося факела на длиннопламенные и
короткопламенные;
по светимости пламени на светящийся или слабосветящийся
факел;
по теплоте сгорания газа на горелки для высококалорийных и
низкокалорийных газов;
по давлению перед горелкой на низко- и высоконапорные;
по количеству подводящих трубопроводов на одно-, двух-,
трехпроводные и т. д.
По аэродинамическому способу ввода компонентов горючей
смеси горелки подразделяют на вихревые (с круткой воздушного
потока) и прямоточные (без крутки воздушного потока).

2.

Топливосжигающие устройства
Вихревые горелки
Конструктивный параметр крутки – отношение продольной
составляющей момента количества движения М к произведению
продольной составлящей количества движения К на характерный
геометрический параметр D.
n = 4M / (KD)
Момент количества движения М считается постоянным в продольном
направлении. За характерный размер D при расчете крутки по каналам
первичного (F1) и вторичного (F2) воздуха принимается диаметр круга,
эквивалентного по площади каналам F1 и F2.
Для прямоточного ввода n = 0.
Основные конструктивные схемы вихревых горелок
с тангенциальным подводом воздуха (тип Т),
с улиточным подводом воздуха (тип У),
с тангенциально-лопаточным подводом воздуха (типа ТЛ),
с аксиальным завихрителем воздуха (тип А),
с аксиально-тангенциальным завихрителем воздуха (типа AT)

3.

Топливосжигающие устройства
Схема вихревой горелки
с двухпоточным подводом воздуха и осевым регистром
1 - центральный канал воздуха; 2 - наружный канал воздуха;
3 - завихритель; 4 - газовый коллектор.

4.

Топливосжигающие устройства
Горелка с тангенциальным подводом
воздуха
Горелка с улиточным подводом
воздуха

5.

Топливосжигающие устройства
Горелка с тангенциально-лопаточным
подводом воздуха
Горелка с аксиальным завихрителем
воздуха
Горелка с аксиально-тангенциальным завихрителем воздуха

6.

Топливосжигающие устройства
Вихревые горелки
Преимущества вихревых горелок:
универсальность по топливу,
хорошая организация смешения реагентов,
наличие аэродинамических условий поддержания
стабилизации процесса горения,
большая единичная тепловая мощность.
Недостатки:
конструктивная сложность,
сравнительно высокое гидравлическое
сопротивление,
несколько больший выход оксидов азота по
сравнению с прямоточными горелками,
недолговечность срока службы выходных насадков,
большая склонность к сепарации топлива.

7.

Топливосжигающие устройства
Прямоточные горелки
По организации ввода реагентов горелки подразделяют на горелки:
с односторонним подводом первичного воздуха (ГПО),
с чередующимся вводом топлива и окислителя через систему
горизонтальных (ГПЧг) и вертикальных (ГПЧв) каналов,
плоскофакельные с центральным вводом первичного воздуха
(ГПЦпф).
Кроме того, к прямоточным горелкам относятся горелки глубокого
предварительного перемешивания и ударного типа конструкции МЭИ.
Циркуляционные зоны отсутствуют, что делает условия
воспламенения в значительной степени зависимыми от общей
аэродинамической организации процесса горения в топке, т.e. от
взаимного расположения горелок.
Необходимая
интенсивность
перемешивания
реагентов
достигается здесь только за счет больших отличий в скоростях
первичного (W1) и вторичного (W2) воздуха по сравнению с вихревыми
горелками.

8.

Топливосжигающие устройства
Газовые горелки
По способу смешения сжигаемого газа с воздухом, необходимым для
горения, делятся на следующие три типа:
горелки без предварительного смешения газа с воздухом.
горелки предварительного смешения.
горелки с частичным смешением.
Горелки без предварительного смешения газа с воздухом
Газ и воздух, в необходимом для горения количестве, подаются
раздельно через соответствующие каналы горелки.
Горелки предварительного смешения
Работают по принципу кинетического сжигания, применяются в
случаях, когда требуется сжигать газ с высоким тепловым напряжением
объема и сечения камеры, с минимальным химическим недожогом и с
коротким слабосветящимся пламенем.
Горелки с частичным смешением
Снабжены укороченными смесителями, в которых происходит
частичное смешение. Смешение продолжается и завершается в факеле
в процессе горения.

9.

Топливосжигающие устройства
Горелки без предварительного смешения газа с воздухом
Трубчатые горелки для низкокалорийных газов

10.

Топливосжигающие устройства
Горелки предварительного смешения
Инжекционные горелки с керамическим туннельным каналом
а – однопроводная горелка с
одноканальным туннелем;
б – двухпроводная горелка с
могоканальным туннелем

11.

Топливосжигающие устройства
Горелки с частичным смешением
Горелка для доменного газа

12.

Топливосжигающие устройства
Инжекционные горелки
Инжекционная горелка среднего давления ИГК-1-6
1 – стабилизатор;
2 – смеситель;
3 – сопло
Двухступенчатая инжекционная горелка
1 – газовое сопло;
2 – регулируемые
каналы для подсоса
воздуха

13.

Топливосжигающие устройства
Горелки с регулируемой длиной факела
1 – завихритель
2 – шарнирные ножки лопаток
3 – кольца
4 – вторые ножки завихрителя;
5 – шпоночный выступ кольца;
6 – дроссель;
7 – тяга дросселя и завихрителя;
8 – регулировочный винт;
9 – дроссель с завихрителем;
10 – сопло;
11 – тяга;
12 – корпус
а) вихревая реверсивная горелка ВРГ
б) горелка ГРЦ

14.

Топливосжигающие устройства
Плоскопламенные горелки
1 – корпус;
2 – тангенциальный воздушный
патрубок;
3 – газовое сопло;
4 – горелочный туннель;
5 – крепежная плита;
6 – направляющий винт

15.

Топливосжигающие устройства
Горелки для жидкого топлива
Газомазутная горелка с принудительной подачей воздуха
1 – патрубок подачи вторичного воздуха;
2 – патрубок подачи первичного воздуха;
3 – мазутная форсунка;
4 – патрубок подачи газа

16.

Топливосжигающие устройства
Противоструйный газификатор
1 – форсунка высокого давления;
2 – люк для разжигания мазута

17.

Топливосжигающие устройства
Простейшая механическая форсунка
Механическая
форсунка ГТУ
1 - корпус,
2 - канал для
подвода топлива,
3 - вставка,
4 - вихревая камера,
5 - тангенциальный
канал,
6 - сопло
Схема образования капель
топлива при вытекании из
сопла

18.

Топливосжигающие устройства
Механическая форсунка с изменяемым
сечением тангенциальных каналов
1 - корпус,
2 - вставка,
3 - поршень,
4 - тангенциальные каналы,
5 - сопло
Механическая форсунка с
обратным сливом
1 - корпус,
2 - вставка,
3 - клапан,
4 - камера отвода топлива,
5 - завихритель,
6 - сопло

19.

Топливосжигающие устройства
Пневматическая форсунка
1 - корпус,
2 - ленточная резьба,
3 - вставка,
4 - отверстия для подвода
топлива,
5 - зазор
Плотность орошения форсунками
а – механическими
б – пневматическими

20.

Топливосжигающие устройства
Двухконтурная механическая форсунка
6 – корпус
11 – сопло, выполнено как одно целое с завихрителем второго контура
10 – завихритель первого контура
9 – втулка, в которой смонтированы сопло и завихритель
8 – коническая прокладка, устраняющая протечки топлива через резьбу
7 – втулка, разжимающая коническую прокладку
5 – дефлектор
4 – фланец, которым форсунка крепится по месту на камере сгорания
2 и 3 – специальные штуцеры с невозвратными клапанами
1 – воздушная крышка с невозвратным клапаном.

21.

Топливосжигающие устройства
Головка плунжерной форсунки
1 – отверстия для поступления топлива в сопло
2 – шток
3 – плунжер

22.

Топливосжигающие устройства
Пневматическая форсунка
высокого давления
Короткопламенная форсунка
высокого давления ФК-1
1 – литой корпус;
2 – мазутное сопло
1 – центральная труба для подачи мазута;
2 – кольцевой канал сжатого воздуха;
3 – патрубок вентиляторного воздуха;
4 – кольцевая насадка;
5 – выходные мазутные отверстия;
I – головка форсунки

23.

Топливосжигающие устройства
Основы технологии ВЦКС
ВЦКС – высокотемпературный циркулирующий кипящий слой
–одно из развивающихся направлений сжигания твердого
топлива в котлах теплоэнергетики.
Эта технология привлекает внимание по причине готовности к
немедленному внедрению, простоте в эксплуатации и позволяет
расширить диапазон сжигаемого топлива, коммерчески выгодного
в конкретной экономической ситуации.
Основным элементом котлов ВЦКС является узкая наклонная
подвижная решетка, которая служит для распределения
первичного воздуха (40-60%) и транспортировки шлака.
Решетка расположена в зольном отделении котельной, что
позволяет увеличить высоту топочной камеры, а следовательно
объем, необходимый для улучшения циркуляции частиц топлива.

24.

Топливосжигающие устройства
Котел ВЦКС

25.

Топливосжигающие устройства
Котлы ВЦКС
В котлах ВЦКС сжигается практически любое твердое топливо:
каменные и бурые угли, их отсевы, древесные отходы. Переход с одного
топлива на другое происходит без остановки котла простой переналадкой
воздушного режима.
Низкокачественное угольное топливо (отсев, мелкофракционное)
успешно сжигается в таких котлах также благодаря достаточной высоте
топочного пространства и, соответственно, достаточному времени
пребывания в топке выгорающих частиц.
Древесные отходы (щепа, опилки, кусковая древесина) для сжигания в
котлах ВЦКС могут иметь размер до 150 мм. Различное твердое топливо
может сжигаться как совместно, так и попеременно.

26.

Топливосжигающие устройства
Камерная печь с выкатным подом

27.

Топливосжигающие устройства
Основные параметры топливосжигающих устройств
промышленного назначения
Схема тепловых потоков в топке для расчета теплообмена

28.

Топливосжигающие устройства
При номинальной нагрузке для промышленных топок можно
принимать следующие значения параметров:
- теплонапряженность сечения
НF = 24...120 Вт/(м2 Па) для нефорсированных вариантов;
НF = 120...600 Вт/(м2Па) – для форсированных вариантов;
- потери полного давления