Расчет горелок производится после разработки технологической схемы сжигания, выбора и расчета системы пылеприготовления и со­ставления воздушного баланса парогенератора. Совместно с расчетом горелок производится трассировка пылепроводов и воздуховодов, вы­бор пылепитателей с их расчетом.

Для надежной и экономичной работы парогенератора необходимо обеспечить равномерное распределение воздуха и топлива по горелкам во всем диапазоне рабочих нагрузок. Воздуховоды и пылепроводы должны проектироваться, а пылепитатели выбираться по типу и числу так, чтобы удовлетворить это условие.

Расчет горелок является одним из этапов проектирования топок, который включает также определение способа компоновки горелок на стенах топки, определение объема, сечения и ширины топочной камеры, а также расчет теплопередачи в ней.

В расчет пылеугольных горелок вводит выбор типа и производи­тельности горелки; определение сечения каналов пылевоздушной смеси и вторичного воздуха; расчет закручивающих аппаратов вихревых го­релок; определение сопротивления горелки по тракту первичного и вто­ричного воздуха.

Тип горелки выбирается в соответствии с технологическим и аэро­динамическим способом организации пылевидного сжигания по сорту топлива. Число горелок выбирается в зависимости от паропроизводи - тельности парогенератора и способа компоновки горелок.

Количественными характеристиками горелок являются производи­тельность, т. е. количество топлива, подаваемого через нее в топку в единицу времени, Вг, кг/с, и тепловая мощность, выражаемая коли­чеством тепла (2г, МВт, выделяемого этим топливом. Связь между ни­ми имеет вид:

<3Г = ВГ<2РН. 0^-1)

Тепловая мощность горелки определяется по 'формуле

0Г = ^. (18-2)

В формуле:

В — расход топлива на парогенератор, кг/с;

Т — число горелок на парогенератор, шт.

Производительность горелки определяют по расходу данного рода топлива на горелку, Вг, кг/с:

(18-3)

Для получения сравнительных данных горелок, предназначенных для различных топлив, производительность их относят к одному сорту твердого топлива, чаще всего к АШ.

Производительность горелки 2}усл, кг/с, также условно определяют по количеству пара, вырабатываемого на одну горелку:

Г>Усл=-£. (18-4)

Выходное сечение канала пылевоздушной смеси при подаче уголь­ной пыли отработанным сушильным агентом Ти м2,

Г< ^о. с.а I /1273 р0 до

1_~ тМх 273 рх' (1о-0)

В формуле:

Уо. с.а — количество влажного отработанного сушильного агента,

Определяемое соответственно по (14-43), м3/с;

I — доля отработанного сушильного агента, используемого в каче­стве среды для транспорта пыли в горелки;

И — температура и давление транспортирующего агента,

°С, МПа;

№1 — скорость пылевоздушной смеси на выходе из горелки, м/с;

Ро — 0,1013 МПа (760 мм рт. ст.).

При подаче пыли горячим воздухом

<18-6>

Где VI — количество первичного воздуха, м3/с.

В установках с подачей пыли отработанным сушильным агентом количество первичного воздуха определяется по формулам (17-15), (17-17) и (14-51) и проверяется по рекомендуемым значениям, при­веденным в табл. 20-1; в установках с подачей пыли горячим возду­хом— выбирается по той же таблице.

Выгодное сечение канала вторичного воздуха ^2, м2>

Р^ш1ЧР-тг (18'7)

В формуле:

Уг — расход вторичного воздуха, м3/с;

1^2—скорость вторичного воздуха, м/с.

Количественное разделение воздуха на первичный и вторичный и выбор скорости их выхода из горелок производятся в зависимости от реакционных свойств топлива, типа горелок, способа их расположения на парогенераторе и условий организации зажигания в рассматривае­мой топке. Рекомендуемые скорости первичного и вторичного воздуха на выходе из горелок приведены в табл. 18-1, составленной на осно­вании статистических данных длительной экономичной эксплуатации парогенераторов в зависимости от сорта топлива и типа топочного и го - релочного устройств.

Таблица 18-1 Скорости пылевоздушной смеси вторичного №2 и сбросного воздуха на выходе из горелок [Л. 3] Тип горелок Тепловая мощ­ность горелок, Гкал/ч Антрацитовый штыб и тощие угли Каменные и бурые угли Фи М/с М/С Уи м/с М/с Двухулиточные 20 14—16 18—21 1,3—1,4 20—22 26—28 1,3—1,4 30 14—16 18—21 1,3—1,4 22—24 28—30 1,3—1,4 45 16—18 22—25 1,3—1,4 22—24 28—30 1,3—1,4 65 18—20 26—30 1,4—1,5 24—26 30—34 1,3—1,4 Прямоточно-улиточные 20 14—16 17—19 1,2—1,3 18—20 22—25 1,2—1,3 30 14—16 17—19 1,2—1,3 18—20 22—25 1,2—1,3 Улиточно-лопаточные 30 18—20 25—28 1,3—1,4 22—24 30—34 1,3—1,4 45 18—20 25—28 1,3—1,4 22—24 30—34 1,3—1,4 65 20—22 28—30 1,4—1,5 24—26 34—36 1,4—1,5 Прямоточные1 20 18—20 28—30 1,5—1,6 24—26 36—42 1,5—1,6 30 18—20 29—32 1,6—1,7 26—28 42—48 1,6—1,7 45 20—22 34—37 1,6—1,7 28—30 48—50 1,6—1,7 Прямоточные при мельни­ 20 — — — 15—20 40 2,0—2,5 Цах-вентиляторах1 »2 45 -— — — 15—20 50—60 3,0—3,3 Прямоточные с централь­ 20 26—28 30—34 1,2—1,3 27—29 42—45 1,5—1,6 Ным или односторонним 30 27—29 32—36 1,2—1,3 28—30 46—48 1,6—1,7 Вводом вторичного воз- 45 28—30 36—38 1,3—] ,4 29—31 48—50 1,6—1,7 Духа1 Многоцелевые, межтруб- 20 — — — 22—24 32—34 1,4 Ные потолочные для 30 — — — 24—26 34—36 1,4 Двухкамерных топок 45 -— — — 24—26 34—36 1,4 Встречно-смещенные 20—30 — — — 24—30 32—45 1,3—1,5 Винто-лопаточные для 50 203 60—703 3,0—3,5 304 60—703 2,0—2,3 Вертикальных циклонов 100 20 60—70 3,0—3,5 30 60—70 2,0—2,3 140 20 60—70 3,0—3,5 30 60—70 2,0—2,3 Двухулиточные для гори­ 50 — — — 23—25 130—1503 5,5—6,0 Зонтальных циклонов 75 ■— — — 23—25 130—150 5,5—6,0 (дробленка) 100 — — — 23—25 130—150 5,5—6,а Прямоточные для гори­ 50 — — — 20—22 100—120* 5-6 Зонтальных циклонов 75 ■— — — 20—22 100—120 5-6 (грубая пыль) 100 — — — 20—22 100—120 5-6 Сбросные сопла — ■— — 35—45 — — 1 При угловой комгганот е горелок. 2 Для бурых углей. 3 Скорость в шлицах. * Скорость в живом сечении между лопатками.

В топках с прямым вдуванием горелки рассчитываются по количе­ству отработанного сушильного агента и воздушному балансу при но­минальной нагрузке парогенератора, а также при одной или большем числе отключенных мельниц. Отключение мельниц бывает связано с их ремонтом, профилактическим обслуживанием, с уменьшением нагрузки парогенератора и др. В топках с промбункером и шаровыми барабан­ными мельницами расчет производится при номинальной производи­тельности парогенератора и работе всех мельниц на оптимальной на­грузке.

Сопротивление горелки по тракту первичного или вторичного воз­духа Ар, Па,

= (18-8)

В формуле:

£ — коэффициент сопротивления по первичному или вторичному воздуху;

^ и р — выходная скорость и плотность первичного или вторично­го воздуха, м/с и кг/м3.

Коэффициент сопротивления по тракту вторичного воздуха берется как для чистого газа, а по тракту первичного £1 берется как для за­пыленного воздуха. Для двухулиточных горелок с цилиндрическим устьем £1 = 5,0, а с коническим устьем — 7,0; для горелки ВТИ с зави - хривающими лопатками—1,85; прямоточно-улиточных при угле рас­крытия 120° — 3,0, при угле раскрытия 90° — 2,0; при этом в первом типе горелок скорость относится к устью горелки, а во втором — к се­чению цилиндрической части канала; для прямоточно-улиточных горе­лок с рассекателем БПК-ОР1ГРЭС — 2,2; щелевых горелок с внутрен­ним вводом вторичного воздуха—1,7; сбросных горелок с круглым или прямоугольным сечением — 1,2.

В случае вихревых горелок рассчитывается также и закручиваю­щий аппарат. Этот расчет можно произвести по методике, изложенной в [Л. 55].

После определения размеров каналов горелки для подачи первич­ного и вторичного воздуха конструируют горелку в целом в соответ­ствии с ее типом применительно к конкретным условиям и рассчитыва­ют конструктивные размеры горелок [Л. 54, 55].

К конструкции пылеугольных горелок предъявляются следующие требования: горелка должна обеспечивать равномерное распределение скоростей и концентрации пыли в пылевоздушной смеси в своем выход­ном сечении и скорости в выходном сечении вторичного воздуха, малое аэродинамическое сопротивление, удобное расположение и простая кон­струкция патрубков для присоединения пылепроводов и воздухопрово­дов, компактность с учетом места установки и конструктивная простота горелки, удобство эксплуатации и ремонта, высокая износостойкость и надежность работы.

После завершения проектирования горелки и выявления ее раз­меров определяют сопротивление горелки по первичному и вторичному воздуху.

Основным требованием к компоновке вихревых горелок является обеспечение определенных расстояний между горелками и между ними и стенами, необходимых для достаточного раскрытия факелов.

Ниже приводятся эти расстояния в зависимости от величины диа­метра выходного сечения амбразуры £>а.

Расстояние от осей крайних горелок до примыкающих стен. . (1,4-М,6)£>а Расстояние от оси нижнего ряда горелок до начала ската во­ронки.................................................................................................. (1,4-М ,6) Оа

Расстояние от оси нижнего ряда горелок до верха шлаковых

Леток в топках с жидким шлакоудалением.................................... (1,8ч-2,2)£>а

Расстояние между осями горелок по горизонтали:

При однорядном расположении............................................... (2,2-^2,5)£>а

При двухрядном шахматном расположении.......................... (3,5-н4,0)£>а

При двухрядном коридорном расположении.......................... (2,5ч-3,0)йа

Расстояние между осями горелок по вертикали:

При шахматном расположении................................................ (2,0-=-2,5) £>а

При коридорном расположении............................................... (2,5-нЗ)£>а

Расстояние между стенами, на которых установлены горелки. (5ч-6,0)£>а Расстояние до противоположной стены при однофронтальном расположении....... ................................................. (4ч-5)£>а

Компоновку и компоновочные размеры при применении щелевых горелок определяют в зависимости от способа организации пылевидно­го сжигания и сорта топлива.

В топках с промбункером часть отработанного сушильного агента, а при подаче пыли горячим воздухом — все количество подается в топ­ку через сбросные горелки.

В зависимости от конструкции экранов в топке сбросные горелки могут быть выполнены круглого или прямоугольного сечения. В топках с встречной компоновкой горелок сбросные горелки рекомендуется рас­полагать выше основных горелок на терс же или примыкающих стенах. Выходная скорость в сбросных горелках может быть принята 45 м/с.

Диаметр пылепроводов определяется по количеству сушильно- транспортирующего агента и его скорости, равной 25—30 м/с [Л. 2].

Трассировка пылепроводов и воздухопроводов оказывает влияние на надежность работы топочного устройства. По условиям предотвра­щения сепарации пыли и равномерного распределения скорости и кон­центрации пыли во входном патрубке горелок предпочтительной являет­ся трассировка с восходящим и нисходящим участками пылепроводов. В случае топочных устройств с прямым вдуванием при такой трасси­ровке с участками, наклоненными под углом 30° к горизонту, скорость пылевоздушной смеси при уменьшении нагрузки может быть снижена до 16 м/с, а при горизонтальных пылепроводах — до 19 м/с.

При трассировке пылепроводов и воздухопроводов стремятся со­здать одинаковое давление перед горелками, расположенными на раз­личных стенах топки.

Для большей компактности, лучших удобств для обслуживания при одновременном уменьшении капитальных затрат горелки стремятся выполнить с возможно большей производительностью, допустимой по условиям надежной организации топочного процесса, при соответствен­ном уменьшении как их числа, так и числа пылепроводов.

Для равномерной подачи пыли по горелкам и регулирования ее рас­хода число пылеприводов принимается равным числу пылепитателей и горелок. На топках парогенераторов малой и средней производитель­ности от одного пылепитателя через раздваивающийся пылепровод можно подавать угольную пыль к двум горелкам. К циклонным каме­рам сгорания двухкамерных топок, например к предтопкам ВТИ, с од­ной горелкой большой производительности угольная пыль подается по двум пылепроводам.