ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Характеристики работы топочной камеры при сжигании газа из "Перевод промышленных котлов на газообразное топливо" Эффективность сжигания газообразного топлива в значительной мере зависит от аэродинамических характеристик топочной камеры. Аэродинамика потоков в топочной камере зависит от аэродинамических характеристик факелов, выдаваемых горелками компоновки горелок на стенах топки конфигурации и размеров топочной камеры размеров и расположения выходного окна для отвода продуктов сгорания из топки тепловой нагрузки топочного объема конструкции и расположения вторичных излучателей и т. д. [c.48] Аэродинамические характеристики топочных камер различных котлоагрегатов наиболее полно изучены при сжигании твердого топлива [Л. 44]. При сжигании газообразного топлива они изучены недостаточно. Весьма перспективным при изучении процесса горения газообразного топлива в топочных камерах является метод моделирования. Основные положения этого метода сформулированы И. И. Палеевым [Л. 59]. [c.48] Компоновка горелочных устройств должна быть увязана с аэродинамическими характеристиками топочной камеры. Часто неудовлетворительную работу горелок удается исправить путем рационального их размещения. Из практики ряда наладочных работ, выполненных автором, можно привести такой случай. При установке горелок неполного предварительного смещения конструкции инж. Д. Ф. Царик на котле ДКВ-4-13 и работе на природном газе наблюдался значительный химический недожог до 5,2% при избытке воздуха за котлом 2,1 [Л. 70]. Компоновка и конструкция горелок инж. Д. Ф. Царик показана на рис. 50, а, б, в. Для ликвидации химического недожога автором было предложено установить горелки и специальные завихрители (см. рис. 50, в). Опыты, проведенные после такой переделки, показали, что потери тепла от химического недожога снизились до 2% при избытке воздуха за котлом 1,3. [c.49] При разработке проектов реконструкции котлоагрегатов, связанной с переводом их с твердого или жидкого топлива на газообразное, основное внимание уделяется выбору типа и конструкции газовых горелок, а вопросам их рациональной компоновки на стенах топки не уделяется достаточного внимания. Опыт эксплуатации котельных агрегатов, переведенных на газообразное топливо, показывает, что при таком подходе часто хорошие горелки, установленные без учета аэродинамических особенностей топочной камеры, работают хуже плохих горелочных устройств, однако правильно установленных. [c.49] Изучение некоторых аэродинамических характеристик реальных топочных камер паровых котлов малой производительности, при различных типах и компоновке газогорелочных устройств, было проведено под общим руководством автора. При этих исследованиях снимались поля температур и концентраций газов во всем объеме топочной камеры или в ее наиболее характерных сечениях. Такие измерения, естественно, недостаточны для количественного описания сложных процессов, происходящих в топочной камере, но дают возможность получить некоторые качественные представления о характере движения потоков, использовании топочного объема, об условиях работы экранных поверхностей нагрева и т. д. [c.49] Для выявления некоторых аэродинамических характеристик топочной камеры при различной компоновке горелочных устройств были выполнены исследования со снятием полей концентрации газов и температур во всем объеме топочной камеры котла ДКВ-2-8 при различных вариантах работы вертикальных щелевых горелок Ленгипроинжпроекта (конструкция горелки показана на рис. 1). Все опыты проводились при номинальной производительности котлоагрегата, равной 2 т1ч, и коэффициенте избытка воздуха на выходе из топки 1,07—1,10, при сжигании природного газа с теплотой сгорания 8000—8500 ктл/нм . [c.49] Наглядное представление о исследованных вариантах компоновки горелок и распределении температур в топочной камере дают изотермы, показанные на рис. 23. [c.50] При всех четырех вариантах работы горелок поля концентраций в объеме топочной камеры довольно постоянны, химический недожог наблюдается только в отдельных точках в непосредственной близости от устья работающих горелок. При избытке воздуха на выходе из топочной камеры 1,07—1,10 потеря тепла от химического недожога отсутствовала. [c.50] Для более подробного анализа температурных полей рассмотрим изменение температур в характерных сечениях топочной камеры, за которые принята вертикальная плоскость, расположенная на продольной оси топки, и горизонтальная плоскость, расположенная на уровне геометрической оси горелок. Выбор этих плоскостей позволяет проследить изменение температуры в направлении развития факела по его движению и в направлении расположения экранных поверхностей нагрева по движению продуктов сгорания в топочной камере котла ДКВ (снизу вверх и в сторону выходного газохода из топки). [c.50] Распределение температур при работе четырех горелок по ширине и глубине топочной камеры показано на рис. 24. На относительном расстоянии от фронтовой стены топки уИ = 0,11 (кривая 1) максимум температур располагается на продольной оси топки. При этом с обеих сторон от боковых стен к оси топки происходит рост температуры. На относительном расстоянии от фронтовой стены топки уИ = 0,34, которое совпадает с геометрической осью передних горелок, характер распределения температур совершенно иной. Здесь максимальные температуры располагаются у боковых стен топки в непосредственной близости от устья горелок, а затем по направлению к оси топки температура понижается. При этом минимум температур для кривой 2 лежит на уровне максимума температур кривой 1. Следовательно, в непосредственной близости от экранных поверхностей нагрева на весьма коротком расстоянии (400 мм) по глубине топочной камеры наблюдается разница температур в 450—550° С. Это явление вполне закономерно и обусловлено тем, что углы вблизи фронтовой стены топки являются застойными зонами, незаполненными факелом. По мере раскрытия и отклонения факелов к фронтовой стене происходит нарастание температуры в сторону оси топки. Наоборот, по оси факела (см. 2) происходит падение температуры за счет охлаждающего действия экранов. [c.50] На относительном расстоянии от фронтовой стены топки, равном 0,57 0,8 и 0,97, характер изменения температуры одинаков, наблюдается рост температуры в сторону правой боковой стены топочной камеры, что обусловлено влиянием выходного газохода. [c.50] Распределение температур по оси топочной камеры на различных относительных расстояниях от пода (рис. 27, б, кривая 6) характерно наличием двух максимумов, расположенных в местах развития факелов, выдаваемых левой и правой горелками. На относительном расстоянии от пода 0,91, т. е. вблизи барабана котла, распределение температур по глубине топки довольно равномерно и уровень ее сравнительно с предыдущими вариантами ниже. Равномерное поле температур и относительно низкий уровень ее в области верхнего барабана повышает надежность его работы. Таким образом, рассматриваемый вариант установки вертикальных щелевых горелок создает в топочной камере наиболее благоприятное распределение температур как с точки зрения повышения надежности работы агрегата, так и его экономичности. [c.56] Значительный интерес представляют аэродинамические характеристики топочной камеры, полученные при исследованиях котла ДКВР-6,5-13, оборудованного горелками с периферийной выдачей газа в закрученный поток воздуха конструкции Ленгипроинжпроекта. На фронтовой стене топки котла установлено две горелки. Исследования производились при сжигании смеси природного газа со сланцевым с теплотой сгорания 7000 ккал/нм . Производительность котла составляла 4 т/ч, а коэффициент избытка воздуха на выходе из топки 1,14, при отсутствии потери тепла от химического недожога. На рис. 28 показано распределение безразмерных концентраций (отношение содержания СОз в данной точке к максимально измеренному С0 =) и температур (отношение температуры в данной точке к максимально измеренной) в горизонтальной плоскости топочной камеры, расположенной на уровне геометрической оси горелок. [c.56] При переоборудовании на газообразное топливо экранированных топочных камер промышленных и отопительных котлоагрегатов широкое распространение в практике проектирования нашли так называемые вторичные излучатели, конструктивно выполняемые в виде шамотных горок, огнеупорных стенок, столбиков и т. д., которые одновременно являются стабилизаторами пламени. При этом расположение вторичных излучателей в топочной камере выбирается субъективно по усмотрению автора проекта. Какие либо рекомендации, хотя бы общего характера, по вопросам рационального размещения вторичных излучателей отсутствуют. [c.59] Размещение вторичных излучателей в топочной камере изменяет ее аэродинамические характеристики. Однако исследование влияния вторичных излучателей на аэродинамику топки котлов малой производительности и теплообмен в ней не производилось. В работах [Л. 59, 67] указывается, что установка вторичных излучателей повышает теплообмен в топочной камере. [c.59] Изучение температурных полей в характерных сечениях топочной камеры производилось при установке горелок различных конструкций на паровом чугунном секционном котле типа НРч с поверхностью нагрева 25 м . Компоновка горелочных устройств, при установке которых исследовались температурные поля топки котла НРч, приведена на рис. 30, а конструктивные характеристики горелок в табл. 9. [c.59] При установке на фронтовой стене топки горелки полного предварительного смешения конструкции Мосгазпроекта производились исследования при наличии в топке вторичного излучателя в виде наиболее часто применяемой шамотной горки (рис. 30, в) и без нее (рис. 30, а). В топке сжигался природный газ с теплотой сгорания 8200—8300 ккал/нм , нагрузка котла изменялась от 100 до 43% от номинальной. Избыток воздуха на выходе из топочной камеры во всем диапазоне нагрузок поддерживался постоянным с колебанием в пределах 1,10—1,15. [c.59] В выходном сечении топочной камеры (на относительной высоте от оси горелки 1,0) уровень температур при установке вторичного излучателя (кривая 4) ниже, чем без него (кривая 3). В обоих случаях распределение температуры по глубине топочной камеры весьма неравномерно — наблюдается сдвиг максимальных температур в сторону задней стены топки. [c.62] При номинальной нагрузке котла и работе топки без вторичного излучателя, аналогично как и с ним, распределение температур в выходном сечении топки по ее глубине весьма неравномерно (кривые 7, 9, 11). При пониженной нагрузке котла эта неравномерность несколько сглаживается, но также наблюдается повышение температуры к задней стене топки. [c.63] Уровень температур в выходном сечении топки при работе с вторичным излучателем ниже, чем без него, что особенно заметно при номинальной нагрузке котла. Эта разница в уровнях температур сокращается при понижении производительности агрегата. [c.63] Вернуться к основной статье