Для повышения надежности и интенсивности работы топок с пря­мым вдуванием и молотковыми мельницами до уровня работы топок с промбункером в МЭИ разработаны и освоены заводом БКЗ топочные устройства для сжигания топлива в топках с системой плоских параллельных струй.

В топке с плоскими параллельными струями (рис. 19-5) верхняя горизонтальная часть сепарационной шахты 1 каждой мельницы плав­но переходит в канал одной или каналы двух щелевых горелок с выход­ным сечением 2 в виде вытянутого прямоугольника. Горелки распола­гаются на фронтовой стене в один ряд на определенном расстоянии одна от другой параллельно друг другу длинными гранями выходного сечения. По оси вертикальных щелей горелок в головке шахт установ­лены сопла вторичного воздуха. Сопло 3 вторичного воздуха вместе с выходной амбразурой и каналами 4 первичного воздуха образует эжектор. С помощью этих эжекторов за счет энергии вторичного воз­духа пылевоздушная смесь со скоростью 20—40 м/с подается через го­релки в топку в виде системы плоских параллельных струй.

По выходе из горелок каждая пылевоздушная струя на определен­ном участке развивается самостоятельно, а затем струи сливаются в единый поток (теорию распространения плоских параллельных струй см. § 7-9). Размер простенка между амбразурами горелок выбирается так, чтобы в пространстве между соседними струями и простенком мо­гли создаваться мощные вихревые очаги горячих топочных газов, спо­собные обеспечить устойчивое зажигание при повышенных скоростях выхода пылевоздушной смеси из горелок. Устойчивому зажиганию так­же способствует внутренняя подача вторичного воздуха, при которой обеспечиваются повышенная концентрация пыли в наружных слоях струй и непосредственный контакт пылевоздушного потока с поджигаю­щими продуктами сгорания высокой температуры. При расположении молотковых мельниц под углом к продольной оси парогенератора для - обеспечения слияния факелов всех горелок на одинаковом расстоянии ют фронтовой стены простенок между средними горелками увеличи­вается по сравнению с простенком между остальными горелками.

После устойчивого зажигания воспламенение распространяется от слоя к слою в глубь струи. При малой ширине плоских пылевоздушных струй воспламенение распространяется от периферии до оси факела за

Малый промежуток времени, соответственно сокращается и расстояние^ на которое переместятся центральные слои до своего воспламенения^ т. е. сокращается длина участка воспламенения. При повышенных ско­ростях истечения и высоких температурах окружающих топочных газов в струях устанавливаются большие поперечные градиенты скоростей и температур, усиливающие теплопередачу и, следовательно, увеличи­вающие скорость распространения воспламенения. Это также способст­вует уменьшению длины зоны воспламенения и расположению ядра го­рения в центре топки на уровне горелок.

В топке с плоскими параллельными струями создаются благопри­ятные условия для интенсивного выгорания. После воспламенения, ко­гда в ядре горения устанавливаются высокие температуры и раскален­ный углерод в состоянии энергично реагировать, при подаче вторичного воздуха в среднюю часть начального сечения пылевоздушной струи обес­печивается своевременный ввод его в процесс горения. Ограничение эжекции топочных газов оптимальным количеством, необходимым для зажигания, соответствующим выбором величины простенка между го­релками способствует повышению действующей концентрации кислоро­да в факеле и уменьшению степени рециркуляции газов и тем самым повышает скорость химических реакций. Повышенный темп падения скорости в тонких струях позволяет применить высокие скорости исте­чения из горелок, что турбулизирует газовую среду факела, ускоряя тепло-и массообмен в ней, а также увеличивает относительное переме­щение пылинок, усиливая обменные процессы с частицами. Горение факела в виде системы плоских параллельных струй, в которой при устойчивом зажигании ускоряются процессы тепло - и массообмена и со­здаются благоприятные условия для развития химического реагирова­ния, протекает интенсивно.

В топке с плоскими параллельными струями создаются благопри­ятные условия для бесшлаковочной работы. При сокращении длины зоны воспламенения и приближения ядра горения к устью горелок уве­личивается длина участка факела, предоставляемая для выгорания кокса. Благодаря повышению температуры в ядре факела и расположе­нию его вблизи устья горелок интенсифицируется радиационная тепло­отдача в нижней части топки и поэтому температура газов вверху тог?- ки понижается. Этому также способствует увеличение степени выгора­ния в ядре факела и соответственно сокращение доли топлива, выгорающего в зоне догорания при одновременном увеличении траекто­рии и времени, предоставляемых для догорания кокса. Высокотемпера­турный факел с повышенным темпом падения скорости вдоль его оси под одновременным действием архимедовых подъемных сил подходит к задней стене со значительным подъемом вверх. Ослабление динами­ческого воздействия факела способствует устранению шлакования задней стены топки и углов между задней и боковыми стенами. При ослаблении динамического воздействия факела на заднюю стену топки вихрь, развивающийся в холодной воронке, становится менее мощным, что способствует устранению шлакования гиба холодной воронки у зад­ней стены. При сжигании в факеле с относительно высокотемператур­ным ядром и с окислительной средой условия преобразований в мине­ральной части топлива благоприятны для уменьшения шлакующих свойств золы.

Топки с плоскопараллельными струями получили широкое распро­странение для сжигания фрезерного торфа. Многолетняя эксплуатация показала, что эти топки экономичны, надежны в работе и могут обеспе-
■чить длительную беешлаковочную работу парогенератора при номи­нальной производительности. Для сжигания природные газов в горел­ках предусмотрены газовые коллекторы и короб для подачи части вто­ричного воздуха при сжигании газа.

На ряде парогенераторов производительностью 44 кг/с (160 т/ч) с тремя молотковыми мельницами и на парогенераторах производитель­ностью 61 кг/с (200 т/ч) с тремя или четырьмя молотковыми мельница­ми установка двух горелок на мельницу затруднительна. В этих случа­ях, а также на более мощных парогенераторах применяют так называе­мые одноструйкые горелки. На рис. 19-6 показана топка с плоскопарал­лельными струями, оборудованная тремя молотковыми мельницами с тре­мя горелками на парогенератор, т. е. по одной горелке на мельницу.

Расчет топок с плоскими параллельными струями производится на основе воздушного баланса с использованием нормативных рекоменда­ций по тепловому напряжению, тепловым потерям и избытку воздуха для пылеугольных топок с системой пылеприготовления с промбунке - ром. При этом используются следующие зависимости, полученные на основе длительного опыта эксплуатации.

Скорость истечения вторичного воздуха из сопл м/с, определя­ется из уравнения, сохранения импульсов, в котором из-за небольшой ве­личины можно пренебречь проекцией на направление потока силы, дей­ствующей на поток стенок диффузора. Расчет №2 производится по формуле

Г, [(/7« - р.) Гам - О. Г, + (С, + О,) Ц7СМ]. (19-1)

В формуле:

^1 = Угр + Всек и С2= Угр — соответственно секундная масса первич­ного воздуха с топливом и вторичного воздуха, кг/с;

Р1 — избыточное статическое давление первичного воздуха во вход­ном сечении камеры смешения эжекторного устройства горелки, Па;

Рсм= (5 + 0,95//) 10 — избыточное статическое давление пылевоз­душной смеси в выходном сечении амбразуры горелки, Па;

Н — расстояние от оси горелок до верхней точки топки, м;

50 — значение разрежения вверху топки, Па;

/ам — выходное сечение амбразуры горелки, м'2;

№1 — скорость первичного воздуха во входном сечении камеры сме­шения, м/с;

№см — скорость выхода пылевоздушной смеси из амбразуры, м/с.

Необходимое давление вторичного воздуха рг, Па,

Р2=ЛР2+Р1. (19-2)

Необходимый перепад давлений между вторичным (рабочим) и пер­вичным (инжектируемым) потоком, Па,

Д*=**!£-. (19-з>

В формуле:

Рг — плотность горячего вторичного воздуха, кг/м3;

К—1,1 - г-1,2 — коэффициент, учитывающий потери в сопле вторич­ного воздуха.

Число горелок на мельницу

Т — 1-Г-2. (19-4)

Ширина выходного сечения амбразуры горелки

2^0 = 250-4-400 мм. (19-5)

Относительная высота амбразуры

/г/&о=4-г6. (19-6)

Расстояние между осями двух соседних горелок с параллельными осями 2В0, мм,

2£о = 6&о + 400. (19-7)

Расстояние от выходного сечения сопла вторичного воздуха до вы­ходного сечения амбразуры Ь, мм,

£ = / + ^1^-1-. (19.8)

В формуле:

/ = 400-*-500 мм;

62 — ширина выходного сечения сопла вторичного воздуха;

<р = 9-г-10° — угол расширения струи вторичного воздуха.

Сечение каналов первичного воздуха и выходное сечение амбразуры рассчитываются по соответствующим расходам и рекомендуемым ве­личинам скоростей, приведенным в табл. 19-3.

Сечение сопла /2 вторичного воздуха рассчитывают по его расходу и скорости, определяемой по формуле (19-1).

Ширина сопла вторичного воздуха

Й.=-£Ч (19-9)

Где /гг — высота сопла, равная высоте амбразуры горелки.

408

Рекомендуемые скорости первичного и вторичного воздуха для то­пок с прямым вдуванием и молотковыми мельницами приведены в табл. 19-3.

Таблица 19-3