Читальный зал -->  Изменение энтропии 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 [ 45 ] 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74

(7.4. ФОРСУНКИ И ТОПКИ ДЛЯ ЖИДКОГО ТОПЛИВА

Мелкий распыл, хорошее перемешивание с окислителем и надежная стабилизация горения - вот три условия, обеспечивающие быстрое и экономичное сжигание жидкого топлива.

Для распыливания жидкого топлива и жидких отходов производства применяют механические, пневматические и ротационные форсунки. В механических жидкость под высоким избыточным давлением (от 1 МПа в топках до многих десятков мегапаскалсй в дизелях) продавливается сквозь небольшие отверстия, иногда предварительно интенсивно закручиваясь в центробежном за-вихрителе, вытекает из отверстий с большой скоростью и распадается на мелкие капли. В форсунке, наиболее распространенной в топках (рис. 17.4, а), мазут через цилиндрические сверления в шайбе 3 поступает в кольцевую выточку в этой же шайбе, из нее в фигурные вырезы в диске 2, по ним движется к оси форсунки, одновременно закручиваясь, и выходит через одно центральное отверстие в шайбе /.

Перед механической форсункой топливо должно быть очищено от механических примесей, иначе отверстия форсунки будут забиты. В условиях, когда трудно обеспечить надежную очистку, при-

меняют пневматические форсунки, в которых топливо (обычно мазут) распыливается струей воздуха (реже - пара). Первую совершенную форсунку такого типа создал в 1877 г. выдающийся инженер В. Г, Шухов (в то время он был студентом 3-го курса). Она применяется до сих пор, хотя впоследствии были созданы более совершенные конструкции, основанные на этом же принципе. Одна из них представлена на рис. 17.4, б.

Воздух или пар высокого давления (обычно 0,4-0,8 МПа), вытекая из сопла со сверхзвуковой скоростью, подхватывает и интенсивно распыливает струйки предварите;1ьно подогретого до 100- 140 °С мазута, подаваемого примерно под таким же, как и распыливающий агент, давлением, и выбрасывает образующийся туман в топку. Расход распыли-вающего агента составляет 0,.5 1 кг на 1 кг мазута.

Форсунку устанавливают в горел-к е, через которую подается закрученный в завихрителе воздух. Конструкции горелок отличаются большим разнообразием.

Основным элементом ротационной форсунки (рис. 17.4, в) является тщательно отполированный изнутри распыливающий стакан 2 диаметром 150- 200 мм, вращающийся на полом валу 3 с частотой 5000-7000 об/мин. Топливо (подогретый мазут) по трубке /, проходящей внутри вала, подается на внут-

/ 2 J-

-в---

Рис. 17.4. Виды форсунок:

а - механическая; 6 -- пневматическая; в - ротационная; М - мазут; В - - воздух

реннюю поверхность стакана, распределяется по ней тонким слоем и разбрызгивается, стекая с края стакана под действием центробежной силы. Попадая в поток воздуха, проходящего через лопаточный завихритель, пленка топлива распадается на мельчайщие капли, выносится в топочный объем и там воспламеняется. Вал со стаканом вращается в подшипниках от электродвигателя. Иногда на этом же валу располагают и вентилятор для нагнетания воздуха.

Ротационные форсунки сложнее в эксплуатации, чем механические и пневматические, но обладают по сравнению с ними большим преимуществом; хорошо распыливают топливо в широком диапазоне изменения нагрузки - от 100 до 10 %. Кроме того, они не требуют тонкой очистки жидкого топлива от примесей (так как не имеют отверстий малых сечений) и работают при низком его давлении.

Жидкое топливо сжигают в камерных топках, конструкции которых практически не отличаются от топок для газа. Мазут труднее сжигать, чем высококалорийный газ, поэтому теплонапряжение топочного объема Qy для мазутных топок принимают обычно не более 300 кВт/м, выбирают ав = 1,1 + 1,35, при этом (?х = 1 +3 %. Лучшие показатели горения мазута достигаются в топках крупных паровых котлов, худшие - в небольших печах.

Топки, работающие на мазуте, чрезвычайно чувствительны к попаданию в него воды. Она не перемешивается с мазутом, и если достаточно большая ее порция попадает в форсунку, то факел погаснет, что может вызвать взрыв в топке, когда через форсунку снова пойдет мазут. В то же время жидкие отходы нефтепереработки, содержащие даже 50 % воды, имеют еще достаточно большую теплоту сгорания. Для их утилизации (сжигания) водомазутную смесь предварительно превращают в топкую суспензию, которая сжигается, как любое жидкое топливо.

Сжигание других жидких материалов и горючих жидких отходов различных производств (серы, смолы и т. д.) организуют примерно так же, как и мазута.

но обычно с меньшим теплонапряжением объема Qy.

В топочной технике широко применяют комбинированные горелки, позволяющие попеременно или одновременно сжигать различные топлива. Например, для котлов, работающих на газе, обязательно предусматривают запас резервного топлива - чаще всего мазута, а в их топках устанавливают газомазутные горелки, представляющие собой газовые горелки со встроенными мазутными форсунками.

17.5. ОСОБЕННОСТИ СЖИГАНИЯ ТВЕРДЫХ ТОПЛИВ

Горючие газы и пары смол (так называемые летучие), выделяющиеся при термическом разложении натурального твердого топлива в процессе его нагревания, смешиваясь с окислителем (воздухом), при высокой температуре сгорают достаточно интенсивно, как обычное газообразное топливо. Поэтому сжигание топлив с большим выходом летучих (дрова, торф, сланец) не вызывает затруднений, если, конечно, содержание балласта в них (влажность плюс зольность) не настолько велико, чтобы стать препятствием для получения нужной для горения температуры.

Время сгорания топлив со средним (бурые и каменные угли) и небольшим (тощие угли и антрациты) выходом летучих практически определяется скоростью реакции на поверхности коксового остатка, образующегося после выделения летучих. Сгорание этого остатка обеспечивает и выделение основного количества теплоты.

Реакция, протекающая на поверхности раздела двух фаз (в данном случае на поверхности коксового кусочка) называется гетерогенной. Она состоит по крайней мере из двух последовательных процессов: диффузии кислорода к поверхности и его химической реакции с топливом (почти чистым углеродом, оставшимся после выхода летучих) на поверхности. Увеличиваясь по закону Аррениуса, скорость химической реакции при высокой температуре становится столь большой, что весь кислород, под-

водимый к поверхности, немедленно вступает в реакцию. В результате скорость горения оказывайся зависящей только от интенсивности доставки кислорода к поверхности горящей частицы путем массообмена и диффузии. На нее практически перестают влиять как температура процесса, так и реакционные свойства коксового остатка. Такой режим гетерогенной реакции называется диффузионным. Интенсифицировать горение в этом режиме можно только путем интенсификации подвода реагента к поверхности топливной частицы. В разных топках это достигается различными методами.

Слоевые топки. Твердое топливо, загруженное слоем определенной толщины на распределительную penjCTKy, поджигается и продувается (чаще всего снизу вверх) воздухом (рис. 17..5, а). Фильтруясь между кусочками топлива, он теряет кислород и обогащается оксидами (COj, СО) углерода вследствие горения угля, восстановления углем водяного пара и диоксида углерода.

Зона, в пределах которой практически полностью исчезает кислород, называется кислородной; ее высота составляет два-три диаметра кусков топлива. В выходящих из нее газах содержатся не только СО2, Н2О и N2, но и горючие газы СО и Н2, образовави:иеся как из-за восстановления СО2 и Н2О углем, так и из выделяющихся из угля летучих. Если высота слоя больше, чем кислородной зоны, то за кислородной

следует восстановительная зона, в которой идут только реакции СО2 + -fC=2C0 и Н20 + С = С0-+Н,. В результате концентрация выходящих из слоя горючих газов увеличивается Г[0 мере увеличения его высоты.

В слоевых топках высоту слоя стараются держать равной высоте кислородной зоны или большей ее. Для дожигания продуктов неполного сгорания (Н, СО), выходящих из слоя, а также для дожигания выносимой из него пыли в топочный объем над слоем подают дополнительный воздух.

Количество сгорев1пего топлива пропорционально количеству поданного воздуха, однако увеличение скорости воздуха сверх определенного предела нарушает устойчивость гмютного слоя, так как воздух, прорывающийся через слой в отдельных местах, образует кратеры. Поскольку в слой всегда загружается полидисперсное топливо, увеличивается вынос мелочи. Чем крупнее частицы, тем с большей скоростью можно продувать воздух через слой без нарушения его устойчивости. Если принять для грубых оценок теплоту сгорания I м воздуха в нормальных условиях при а = I равной 3,8 МДж и понимать под ш приведенный к нормальным условиям расход воздуха на единицу площади решетки (м/с), то теплонапряжение зеркала горения (МВт/м) составит

= 3,8

(17.7)

t t t

Рис. 17.5. Схемы организации топочных [фоцессов:

а - в плотном слое; 6 - в пылевидном состоянии; в -- в циклонной топке;

воздух; Т, В - топливо, воздух; ЖШ - жидкий 1илак

в кнпяпгем слое; В -

1.38

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 [ 45 ] 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74

ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку.



Звоните! Ежедневно!
 (926)274-88-54 
Продажа и изготовление мебели.

Копирование контента сайта запрещено.
Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы.