1.2. Горелочные устройства

Необходимая интенсивность горения топливной пыли достигается подготовкой горючей смеси (смесеобразованием) в горелочном устройстве, называемом в дальнейшем горелкой. Полученная в процессе размола и сушки топливная пыль при температуре 70—130 °С потоком первичного воздуха вдувается в топочную камеру через горелки; через горелки поступает также вторичный воздух при температуре 250—420°С. Следовательно, горелки выдают в топку два раздельных потока — пылевоздушную смесь и вторичный воздух. Образование горючей смеси завершается в топочной камере.

Горелки являются важным элементом топочного устройства; от их работы и размещения в топке зависит характер смесеобразования, что в сочетании с аэродинамикой топочной камеры определяет интенсивность воспламенения, скорость и полноту сгорания, а, следовательно, тепловую мощность и эффективность топки.

Различают вихревые и прямоточные пылевые горелки. В данном задании предлагается выполнить расчет прямоточной горелки

В горелках данной конструкции ввод первичного и вторичного воздуха в топку через амбразуру размерами осуществляетсяпо системе прямоточных каналов. Отсюда и название горелки - пря­моточная. По организации ввода реагентов горелки подразделяют на горелки с односторонним подводом первичного воздуха (ГПО), с чередующимися 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. Конструктивные схемы горелок приведены на рис 1.1, 1.2, 1.3.

Поток, образуемый истечением из амбразуры, относится к категории струйных течений со

сложным начальным распределением параметров. В процессе развития струи в топочном

пространстве происходит смешение реагентов (рис 1.4) .Одновременно в струю из окружающей среды эжектируются продукты сгорания и происходит воспламенение пылевоздушной смеси; Циркуляционных зон здесь не образуется. Продольная составляющая скорости. значительно большеU_τ и U_г

Отсутствие циркуляционных зон делает условия воспламенения в значительной степени зависимым от общей аэродинамической организации процесса горения в топке, т.е. от взаимного расположения горелок

Необходимая интенсивность перемешивания реагентов достигается здесь только за счет больших отличий в ипо сравнению с вихревыми горелками. Стремлением к интенсификации тепло- и массообмена с окружающей средой обусловлен и рост абсолютных значенийи.

Практически все горелки на выходе по периферии снабжаются прорезями, позволяющими избежать коробления стенок из-за температурных напряжений. В ряде горелок (ГПО, ГПЧв) этим целям служат зазоры, исключающие температурные напряжения при стыковке стенок каналов с различной температурой и позволяющие охлаждать сопла первичного воздуха при отключении мельниц. С точки зрения протяженности зоны воспламенения и горения топлива целесообразно стремиться к большим значениям отношения высоты горелки к диаметру канала (h/b). Однако на практике осуществить это оказывается зачастую невозможным; Причины: трудности с равномерной раздачей пыли и воздуха при h= 2,5 м; уменьшение аэродинамической жесткости струи в поперечном направлении к потоку, которое может привести к отклонению ее траектории после выхода в топку под действием, например,

перепадов давления. Для уменьшения дальнобойности таких горелок и улучшения смесеобразования общее сечение выхода разбивается на три-четыре щели, широкая сторона которых располагается параллельно осям экранных труб.

Плоскофакельные горелки ГПЦпф (рис. 1.1 д, е.) с центральным вводом (Ц) первичного воздуха применяются для сжигания АШ,ПА,Т, каменных углей. Конструкция горелки зависит от реакционной способности топлива. Угол встречи струй вторичного воздуха =50-60°. Расстояние между соплами вторичного воздуха к расстояние от них до точки пересечения осей струй находится в пределахМеньшие значения,- включая величину угла, характерны для слабореакционных топлив. Горелки двухпоточные по вторичному воздуху и одно- или двухпоточные по первичному. Расположенные по углам топки горелки нередко выполняются поворотными вокруг горизонтальной оси это позволяет опускать факел глубже к холодной воронке или поднимать его выше и тем самым изменять температуру газов на выходе из топки и, следовательно, перегрев пара.. Поворот горелок можно регулировать автоматически, с тем чтобы поддерживать перегрев на постоянном уровне.

Принцип работы основан на ударном взаимодействии потоков реагентов. Соударение приводит к торможению тока, росту периметра струи и интенсификации перемешивания.

Наличие развитого периметра и повышенных концентраций топлива на периферии обеспечивает устойчивое воспламенение и горение топливовоздушной смеси на выходе из амбразуры. Можно отметить следующие положительные качества прямоточных горелок;

• конструктивная простота по сравнению с вихревыми горелками;

• меньшее гидравлическое сопротивление;

• выход при прочих равных условиях оксидов азота.

К недостаткам следует отнести худшую организацию перемешивания, более узкий за исключением ПТО и ГПЦпф диапазон применения по топливам, меньшую единичную

тепловую мощность, боль­шую зависимость от аэродинамической организации процесса.