18. Топочные камеры пылеугольных и газомазутных паровых котлов. Способы золо- и шлакоудаления.

Назначение топочного устройства состоит в превращении химической энергии топлива в теплоту продуктов сгорания. Этот процесс обеспечивается сжиганием угольной пыли во взвешенном состоянии в объеме топочной ка­меры. Геометрически топочная камера характери­зуется линейными размерами: шириной фрон­та а, глубиной Ь и вы­сотой Нт, рас­чет которых определя­ется количеством сжи­гаемого топлива, его тепловыми и физико-химическими характе­ристиками. На уровне расположения горелок в сечении топ­ки выделяется огромное количество тепло­ты и резко растет тем­пература топочной среды.

Горелки бывают прямоточные, вихревые и комбинированные.

Топочные камеры, работающие с твердым шлакоудалением, по конструкции выполняют открытыми, т. е. без изменения сечения топки по высоте. По характеру движения факела они разделяются на топки с прямоточным факе­лом, с вертикально-вихревым факелом и го­ризонтально-вихревым факелом. Отличительной особенностью этих топок явля­ется наличие в нижней части топки холодной воронки, образованной путем сближения фрон­тового и заднего экранов с большим уклоном (50—60°) до расстояния =1-1,2 м. За счет этого снижается температура газов в нижней части топки, и выпадающие из ядра факела расплавленные шлаковые частицы, попадая в эту зону, быстро отвердевают и по крутым скатам воронки ссыпаются в шлакоприемное устройство. Количество золы, улов­ленной таким способом через холодную ворон­ку, невелико и составляет 5—10% общего золосодержания топлива.

Для обеспечения жидкого шлакоудаления необходимо, чтобы температура газов у стен нижней части топки и в районе пода была вы­ше температуры текучести шлака. Соз­дание таких условий в нижней части топки возможно путем приближения ядра факела к поду топки и футерование (изоляция) экранных труб. Наиболее простым конструктивным реше­нием топки с жидким шлакоудалением явля­ется открытая однокамерная топка с прямо­точным факелом . За счет футе­рования экранов нижней части топки и выпол­нения утепленного пода выделяется зона с по­вышенной температурой газов (зона плавле­ния шлаков).

Условия сжигания природного газа и ма­зута имеют много общего, что позволяет вы­полнять топочные камеры для этих видов топ­лива одинаковой конструкции. Как правило, в таких топочных устройствах основным топ­ливом является мазут, а резервным — природ­ный газ. Близость характеристик сжигания га­за и мазута выражается в следующих пока­зателях.

1. При практическом отсутствии внешней влаги в топливах образуются близкие объемы продуктов сгорания при работе парового кот­ла как на мазуте, так и на газе, что позволяет эксплуатировать те же тягодутьевые машины на разных топливах.

2. Горенке мазута и газа происходит в парогазовом состоянии (гомогенная среда) по законам ЦРР (см. § 4.2). Интенсивность го­рения в обоих случаях определяется условия­ми перемешивания, а максимально допусти­мые тепловые напряжения топочного объема имеют близкие значения (300 кВт/м³ — для мазута и 350 кВт/м³ — для природного газа). Поэтому при одинаковой паропроизводительности котла для этих топлив могут быть при­няты одинаковые размеры топочных камер.

3. Практическое отсутствие золы при сжи­гании этих топлив (мазут имеет Л^с<0,3%) исключает вероятность шлакования настенных экранов и необходимость в шлакоудалении. Поэтому для обоих видов топлива под топки выполняют горизонтальным или слабонаклон­ным с выполнением только лазов для ремонт­ных работ .

4. Более легкие условия перемешивания воздуха с топливом в газовом состоянии обес­печивают практически полное сжигание топ­лива при высоких тепловых напряжениях с низкими избытками воздуха а_гор= 1,02-4-1,05 при одинаковой температуре его подогрева .(t_г._в=250-300°С). Это позволяет выполнять комбинированные газомазутные горелки с близкими объемными расходами воздуха и практически равным сопротивлением.

Интенсивное горение этих видов топлива приводит к образованию относительно неболь­шой по размерам зоны ядра факела вблизи горелок, которая для мазута характеризуется достаточно высоким уровнем температур и значительной интенсивностью теплового пото­ка на настенные экраны. Это создает опас­ность перегрева металла труб и развития вы­сокотемпературной коррозии, а также ведет к образованию высокой концентрации окислов азота в ядре факела.