ТОПКА ДЛЯ СЖИГАНИЯ В СИСТЕМЕ ПЛОСКИХ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ СТРУИ Для повышения надежности и интенсивности работы топок с пря­мым вдуванием и молотковыми мельницами до уровня работы топок с промбункером в МЭИ разработаны и освоены заводом БКЗ топочные устройства для сжигания топлива в топках с системой плоских параллельных струй. В топке с плоскими параллельными струями (рис. 19-5) верхняя горизонтальная часть сепарационной шахты 1 каждом мельницы плав­но переходит в канал одной или каналы двух щелевых горелок с выход­ным сечением 2 в виде вытянутого прямоугольника. Горелки распола­гаются на фронтовой стене в один ряд на определенном расстоянии одна от другой параллельно друг другу длинными гранями выходного сечения. По оси вертикальных щелей горелок в головке шахт установ­лены сопла вторичного воздуха. Сопло 3 вторичного воздуха вместе с выходной амбразурой и каналами 4 первичного воздуха образует эжектор. С помощью этих эжекторов за счет энергии вторичного воз­духа пылевоздушная смесь со скоростью 20—40 м/с подается через го­релки в топку в виде системы плоских параллельных струй. По выходе из горелок каждая пылевоздушная струя на определен­ном участке развивается самостоятельно, а затем струи сливаются в единый поток (теорию распространения плоских параллельных струй см. § 7-9). Размер простенка между амбразурами горелок выбирается так, чтобы в пространстве между соседними струями и простенком мо­гли создаваться мощные вихревые очаги горячих топочных газов, спо­собные обеспечить устойчивое зажигание при повышенных скоростях выхода пылевоздушной смеси из горелок. Устойчивому зажиганию так­же способствует внутренняя подача вторичного воздуха, при которой обеспечиваются повышенная концентрация пыли в наружных слоях струй и непосредственный контакт пылевоздушного потока с поджигаю­щими продуктами сгорания высокой температуры. При расположении молотковых мельниц под углом к продольной оси парогенератора для обеспечения слияния факелов всех горелок на одинаковом расстоянии от фронтовой стены простенок между средними горелками увеличи­вается по сравнению с простенком между остальными горелками.Рис. 19-5. Топка с плоскими параллельными струями.

После устойчивого зажигания воспламенение распространяется от слоя к слою в глубь струи. При малой ширине плоских пылевоздушных струй воспламенение распространяется от периферии до оси факела за

малый промежуток времени, соответственно сокращается и расстояние, на которое переместятся центральные слои до своего воспламенения, т. е. сокращается длина участка воспламенения. При повышенных ско­ростях истечения и высоких температурах окружающих топочных газов в струях устанавливаются большие поперечные градиенты скоростей и температур, усиливающие теплопередачу и, следовательно, увеличи­вающие скорость распространения воспламенения. Это также способст­вует уменьшению длины зоны воспламенения и расположению ядра го­рения в.центре топки на уровне горелок. В топке с плоскими параллельными струями создаются благопри­ятные условия для интенсивного выгорания. После воспламенения, ко­гда в ядре горения устанавливаются высокие температуры и раскален­ный углерод в состоянии энергично реагировать, при подаче вторичного воздуха в среднюю часть начального сечения пылевоздушной струи обес­печивается своевременный ввод его в процесс горения. Ограничение эжекции топочных газов оптимальным количеством, необходимым для зажигания, соответствующим выбором величины простенка между го­релками способствует повышению действующей концентрации кислоро­да в факеле и уменьшению степени рециркуляции газов и тем самым повышает скорость химических реакций. Повышенный темп падения скорости в тонких струях позволяет применить высокие скорости исте­чения из горелок, что турбулизирует газовую среду факела, ускоряя тепло-и массообмен в ней, а также увеличивает относительное переме­щение пылинок, усиливая обменные процессы с частицами. Горение факела в виде системы плоских параллельных струй, в которой при устойчивом зажигании ускоряются процессы тепло- и массообмена и со­здаются благоприятные условия для развития химического реагирова­ния, протекает интенсивно.В топке с плоскими параллельными струями создаются благопри­ятные условия для бесшлаковочной работы. При сокращении длины зоны воспламенения и приближения ядра горения к устью горелок уве­личивается длина участка факела, предоставляемая для выгорания кокса. Благодаря повышению температуры в ядре факела и расположе­нию его вблизи устья горелок интенсифицируется радиационная тепло­отдача в нижней части топки и поэтому температура газов вверху тог?-ки понижается. Этому также способствует увеличение степени выгора­ния в ядре факела и соответственно сокращение доли топлива, выгорающего в зоне догорания при одновременном увеличении траекто­рии и времени, предоставляемых для догорания кокса. Высокотемпера­турный факел с повышенным темпом падения скорости вдоль его оси под одновременным действием архимедовых подъемных сил подходит к задней стене со значительным подъемом вверх. Ослабление динами­ческого воздействия факела способствует устранению шлакования задней стены топки и углов между задней и боковыми стенами. При ослаблении динамического воздействия факела на заднюю стену топки вихрь, развивающийся в холодной воронке, становится менее мощным, что способствует устранению шлакования гиба холодной воронки у зад­ней стены. При сжигании в факеле с относительно высокотемператур­ным ядром и с окислительной средой условия преобразований в мине­ральной части топлива благоприятны для уменьшения шлакующих свойств золы. Топки с плоскопараллельными струями получили широкое распро­странение для сжигания фрезерного торфа. Многолетняя эксплуатация показала, что эти топки экономичны, надежны в работе и могут обеспе­чить длительную беешлаковочную работу парогенератора при номи­нальной производительности. Для сжигания природных газов в горел­ках предусмотрены газовые коллекторы и короб для подачи части вто­ричного воздуха при сжигании газа.

Рцс. 19-6. Топка с плоскими параллельными струями с тремя однострунными горелками парогенератора БКЗ-160-100фБ для сжигания фрезерного торфа. £ — головка шахты; 2 — амбразура горелки* 3 — сопло вториччого воздуха; 4 — каналы первичного воздуха.

На ряде парогенераторов производительностью 44 кг/с (160 т/ч) с тремя молотковыми мельницами и на парогенераторах производитель­ностью 61 кг/с (200 т/ч) с тремя или четырьмя молотковыми мельница­ми установка двух горелок на мельницу затруднительна. В этих случа­ях, а также на более мощных парогенераторах применяют так называе­мые одноструйные горелки. На рис. 19-6 показана топка с плоскопарал­лельными струями, оборудованная тремя молотковыми мельницами с тре­мя горелками на парогенератор, т. е. по одной горелке на мельницу.

Расчет топок с плоскими параллельными струями производится на основе воздушного баланса с использованием нормативных рекоменда­ций по тепловому напряжению, тепловым потерям и избытку воздуха для пылеугольных топок с системой пылеприготовления с промбунке-ром. При этом используются следующие зависимости, полученные на основе длительного опыта эксплуатации. Скорость истечения вторичного воздуха из сопл м/с, определя­ется из уравнения сохранения импульсов, в котором из-за небольшой ве­личины можно пренебречь проекцией на направление потока силы, дей­ствующей на поток стенок диффузора.