Топки для жидкого топлива

При использовании в качестве топлива мазута, а также при использовании двух топлив - мазута и газа топки для жидкого топлива выполняются в форме параллелепипеда с небольшим наклоном пода (рис. 5.7), холодная воронка в топке отсутствует. При сжигании мазута совместно с угольной пылью топка имеет экранированную холодную воронку для удаления попадающей в нее золы топлива.

Размещение форсунок, а также комбинированных газомазутных горелок на камерных топках может быть фронтальным, встречным и угловым. При сжигании распыленного жидкого топлива воздух в топки для жидкого топлива подают вместе с ним. Интенсификация смешения капелек топлива с воздухом достигается применением так называемых «воздушных регистров», обеспечивающих завихривание воздуха и подачу его в топку через амбразуру со скоростью 4050 м/с. Применяют воздушные регистры с улиточным подводом воздуха и цилиндрические с завихривающими лопатками. На рис. 5.8 показан регистр с завихривающими лопатками.

Расстояние между форсунками по горизонтали и вертикали зависит от диаметра амбразуры горелок d_a и принимается равным (2,5-3) d_a для обеспечения нормального развития горящего факела. От пода топки для жидкого топлива ось горелки должна располагаться на расстоянии не менее 3 d_a, а от боковой стенки топки для жидкого топлива - на расстоянии (2,5-3) d_a. Глубина топки для жидкого топлива также выбирается в зависимости от калибра амбразуры. При фронтальном расположении форсунок производительностью 0,06-0,07 кг/с глубина топки для жидкого топлива должна быть не менее 3 м, а при производительности более 0,14 кг/с - не менее 4 м. При сжигании мазута применяют воздух, подогретый до 200-300 °С.

Сгорание мазута необходимо полностью завершить в пределах топки для жидкого топлива. При неблагоприятных условиях (нехватка воздуха, плохое перемешивание, низкая температура) из топки вместе с сажей могут выноситься капли неиспаренного мазута, которые будут отлагаться на относительно холодных поверхностях нагрева котла, снижая его экономичность. Отложения сажи в воздухоподогревателе могут привести к ее загоранию и пережогу труб, что имело место на практике при неправильном режиме работы мазутных топок. Отмеченное относится и к пароперегревателю, где также возможно отложение сажи и ее загорание.

При остановках котла отложения и сажу, которая может содержать оксиды серы, вымывают струей воды, добавляя в нее щелочь во избежание образования кислоты и разъедания металла. Мазут - топливо малозольное (до 0,3%), поэтому специальных устройств для удаления золы из топки не предусматривается. Однако при сжигании мазута возникают затруднения с удалением золы с поверхностей нагрева котла, что связано с наличием в отложениях легкоплавких соединений ванадия и щелочных металлов, приводящих к высокотемпературной коррозии труб и подвесок пароперегревателей.

Для нейтрализации коррозионного воздействия продуктов сгорания сернистых мазутов, а также для повышения температуры плавления золы с получением рыхлых, легко удаляемых обдувкой отложений применяют различные присадки. Наибольшее распространение для улучшения эксплуатационных свойств мазута нашли жидкие присадки (органические и водорастворимые минеральные), в частности присадка ВНИИНП-106 и др, добавляемые непосредственно в мазут в количестве 0,5-2 кг на тонну (см. гл. 27)

Содержащаяся в мазуте сера при сгорании образует в основном сернистый ангидрид SО₂. Незначительная часть серы сгорает до SО₃- серного ангидрида, который, соединяясь с водяными парами, дает серную кислоту. Пары серной кислоты приводят к существенному повышению температуры точки росы продуктов сгорания. Для предотвращения низкотемпературной сернокислотной и высокотемпературной ванадиевой коррозии применяют различные способы. Так, для снижения в продуктах сгорания содержания серного ангидрида S03 сжигание мазута ведут топки для жидкого топлива с предельно малым коэффициентом избытка воздуха «т, близким к единице. При этом температура точки росы существенно снижается. Снижение коэффициента избытка воздуха приводит также к значительному снижению концентрации оксидов азота NOx в продуктах сгорания мазута.

Наряду со сжиганием мазута в обычных камерных топках в последние годы для его эффективного сжигания применяют циклонные предтопки для жидкого топлива. Циклонное сжигание мазута нашло применение в энерготехнологических циклонных установках (см. гл. 18) для комбинированной выработки технологической и энергетической продукции. Промышленная эксплуатация таких установок показала возможность совмещения в циклонной камере эффективного сжигания мазута (газа) и высокопроизводительной обработки технологического сырья, в том числе и негорючего с объемной плотностью тепловыделения 5-10 МВт/м³ и более.

Для циклонных топок наиболее целесообразно применение механических форсунок, дающих короткий факел с большим углом раскрытия. Хорошие результаты получены в разработанных МЭИ циклонных установках с расположением форсунок в дутьевых соплах (рис. 5.9). В этом случае воздух, выходящий из сопла со скоростью 70- 120 м/с, способствует улучшению распыливания мазута. При таком расположении форсунок удается избежать отложения кокса на стенках циклонной камеры.

Жидкое топливо может применяться для котлов любой производительности. Для безопасного, надежного и экономичного сжигания мазута в топки для жидкого топлива должны соблюдаться соответствующие условия эксплуатации оборудования. Так, зажигание мазутной форсунки производится растопочным факелом лишь после тщательного вентилирования топки и газоходов котла. Применение растопочного факела обязательно и в случае зажигания форсунки при работающих других форсунках. В современных котлах, как уже отмечалось, применяют электрозапальные устройства, намного упрощающие процесс растопки.

Горение мазута в топке должно быть ровным, без хлопков и пульсаций. Причинами плохого горения, в том числе и срыва пламени, могут быть обводненность или низкая температура мазута, неисправность форсунок (коксование сопла), неправильная работа лопаток регистра и т.п. Работающие форсунки должны периодически проверяться, очищаться и заменяться новыми. При расчете топки для сжигания мазута в соответствии с [1] коэффициент избытка воздуха в топки для жидкого топлива принимают а_т= 1,1, потери теплоты от химической неполноты сгорания q_xн=0,5%, объемную плотность тепловыделения q_v=0,29 МВт/м³. При применении циклонного сжигания мазута, а также воздушных регистров со значительной скоростью воздушного потока, обеспечивающих улучшение условий смесеобразования, объемная плотность тепловыделения может быть значительно повышена.