Главная » 2009 » Декабрь » 4 » Вращательное и сложное распределение осевых скоростей в диаметральном сечении, при сжигании в периферийной зоне циклона.
21:28
Вращательное и сложное распределение осевых скоростей в диаметральном сечении, при сжигании в периферийной зоне циклона.
На рис. 21-8 приведено распределение, вращательных скоростей в диаметральном сечений камеры; ^ вдоль по радиусу сильно изме¬няется. п — показатель степени, изменяется от +1 до —1. . Вектор максимальной скорости И^макс с местоположением в точке,. > лежащей на окружности с радиусом, примерно равным ■Гмакс~1/з/?ц, делит эпюру скоростей на две части, имеющие различный закон изме¬нения Wt от радиуса. В периферийной части потока от r=Rn до г=?= з^макс с уменьшением г скорость вращения увеличивается. В этой об¬ласти показатель степени п переменный и изменяется в пределах 1—0; участок с л=1 соответствует потенциальному вращению. В центральной части потока от г=га до г=0 вращательное дви¬жение газов близко к квазитвердому, т. е. вращательная скорость уменьшается до нуля на оси вращения Соответственно распределению вращательных скоростей статиче¬ское давление максимально у стенки камеры и уменьшается к ее цен¬тру. При сильной крутке в центре циклона давление может понизиться настолько, что из камеры дожигания в циклон устремятся горячие га¬зы, создавая обратный осевой поток. Глубина проникновения этого потока зависит от интенсивности крутки. При горении из-за увеличения объема газов и повышения вязкости глубина проникновения обратного потока в глубь циклона уменьшается. По выходе из сопл струя газов испытывает сопротивление, в: связи с чем по мере перемещения газов в циклоне начальный момент коли¬чества движения их уменьшается. Отношение моментов количества движения газов называется ко¬эффициентом сохранения тангенциальной скорости При тангенциальном подводе вторичного воздуха величина е зави¬сит также от соотношения площадей сопл и поперечного сечения ци¬клона. Значения е меньше при сжигании угольной пыли, чем при дроблен-ке, вследствие сильного возрастания вязкостного сопротивления из-за повышения температуры и затраты энергии на создание вращательного движения частиц топлива, обладающих сравнительно большой инерци¬ей прямолинейного движения. Рассредоточением входа воздуха можно уменьшить, падение е по длине циклона. Сложным является распределение осевых скоростей в циклонной камере. Вращающийся поток в осевом направлении разделяется на два — периферийный- направляется в пазуху, делает петлю и возвра¬щается, внутренний (центральный) поток, имеющий максимальные осе¬вые скорости и занимающий большую площадь* сливаясь с обратным циркуляционным током, из пазухи проходит к выходу через сопло. Обратный осевой ток распространяется на небольшую протяженность или отсутствует. При наличии обратного осевого тока газы из циклона выводят через кольцевое сечение с внешним диаметром, равным отвер¬стию сопла, и внутренним 2г0, соответствующим диаметру центральной области подсоса газов. Чем больше степень круткп, тем шире область обратного потока и меньше расходное кольцевое сечение, через которое продукты сгорания попадают из камеры дожигания. При этом больше и выходная осевая скорость. При сжигании грубой Пыли или дробленки в периферийной зоне скапливается большое количество крупных фракций топлива. Эта зона с общим движением потока в пазуху оказывается сильно перегружен¬ной топливом и поэтому горение в ней происходит с недостатком воз¬духа а<1. При высоких температурах и недостатке воздуха развива¬ются процессы газификации топлива. Внутренний слой потока, в осо¬бенности при сжигании дробленки, мало загружен топливом, поэтому в нем сравнительно много избыточного воздуха <х>1. После разворота в пазухе часть продуктов газификации с периферийным потоком вовле¬кается в циркуляционное движение и далее вместе с остальной частью продуктов газификации попадает в осевой выходной поток с избытком свободного воздуха, интенсивно перемешивается с ним и сгорает. На этом участке смешения продуктов, выходящих из периферийной зоны, с осевым выходным потоком также происходит догорание частиц кокса. Крупные частицы центробежными силами отбрасываются на пери¬ферию и, не успев сгореть, достигают стенок и осаждаются на поверх¬ностях камеры, смоченных жидким шлаком, где при больших скоростях омывания и высоких температурах интенсивно выгорают. Однако прилипание частиц к пленке жидкого шлака оказывается недлительным. Значительная доля осевших частиц большими скОро-стями обдувания отрывается и циркулирует в потоке, оказываясь в бла¬гоприятных условиях для реагирования. Мельчайшие фракции пыли попадают из горелки в центральный поток и прямотоком двигаются к выходу из циклона. На этом пути большая часть их сгорает или га¬зифицируется. При более тонком размоле увеличение количества мель¬чайших частиц и в связи с этим повышение концентрации топлива в центральном потоке может привести к появлению недожога в потоке. Поэтому при сжигании более тонкой пыли нежелательно применение аксиальных горелок. Для увеличения доли угольной пыли, направляе¬мой в периферийный поток, целесообразно пылевоздушную смесь так же, как и вторичный воздух, подавать тангенциально. Таким образом, согласно теории, разработанной научным коллек¬тивом под руководством проф. Г. Ф. Кнорре [Л. 60], циклонный метод сжигания характеризуется газификацией основной массы топлива в пе¬риферийной зоне с последующим сгоранием продуктов газификации и недогоревшего кокса в условиях интенсивного смесеобразования в вы¬сокотемпературном потоке. При больших величинах <2/У циклона (камеры сгорания), обуслов¬ливающих малую удельную величину поверхности охлаждения, прихо¬дящуюся на единицу массы газов, возможна более совершенная орга¬низация топочного процесса. В этих условиях горение топлива осущест¬вляется с малыми избытками воздуха (а= 1,05-ь 1,1), незначительными присосами при высоких температурах, достигающих 1800°С и выше, при которых шлак плавится. Капельки жидкого шлака отбрасываются на стены. Со стен, с пленки жидкий шлак медленно стекает вниз и через отверстие в нижней части задней стены циклона стекает в камеру до¬жигания. Для лучшего стекания шлака цилиндрическая камера сгора¬ния устанавливается с небольшим наклоном в сторону камеры дожига¬ния— порядка 5° к горизонту. Наличие пазухи, образованной соплом-ловушкой, препятствует выносу крупных частиц из камеры, которые в пазухе могутчциркулировать до полного выгорания. Время пребывания в циклоне увеличивается также благодаря прилипанию частиц на смо¬ченных шлаком стенах циклона. Продолжительность горения частиц в циклонных топках практически не связана со временем движения про¬дуктов сгорания через циклон. Из одной или нескольких параллельно работающих циклонных ка¬мер продукты сгорания с температурой 1700°С и выше поступают в од¬ну общую узкую и высокую дожигательную камеру. Продукты сгорания выходят из горловины камеры сгорания с большой скоростью, доходя¬щей до 200 м/с, ударяются в заднюю стенку дожигательной камеры, опускаются вниз и, совершив поворот через шлакоулавливающую ре¬шетку, направляются в камеру охлаждения. Удар газового потока в стену камеры дожигания, поворот и проход через шлакоулавливаю-щий пучок обеспечивает эффективное перемешивание с воздухом и глу¬бокий выжиг недогоревшего топлива и продуктов неполного сгорания. Суммарная величина тепловых потерь с химическим и механиче¬ским недожогом на выходе из циклона не превышает 10%. Шлак, улов¬ленный при ударе, изменении направления потока и в шлакоулавливаю-щем пучке, стекает на горизонтальный под камеры дожигания, откуда вместе со шлаком, поступающим из камеры сгорания, через летку вы¬текает в шлакоудаляющее устройство. Шлакоулавливающий пучок служит также для защиты шлаковой ванны от охлаждения. Камера дожигания, в которой улавливается примерно 10% шлака, также торк¬ретирована. Однако установка циклонов с наклоном оказалась необязательной.
