Файл: Найденов, Г. Ф. Газогорелочные устройства с регулируемыми характеристиками факела.pdf

= f (n, n') в интервале изменения значения интенсивности крутки от 0,36 до 4,3 описывается эмпирическим выражением

отражающим характер изменения дальнобойности факела, выдаваемого вихревой горелкой с комбинированным под­ водом воздуха данной конструкции. Стыковка эксперимен­ тальных кривых в области п = 1,8 свидетельствует о пра­ вильности выражения интенсивности крутки [26].

В случае только тангенциальной подачи всего дутьевого воздуха в горелку (6 = 0) практически полное выгорание топлива заканчивается в сечении, удаленном от горелки на 6—8 калибров цилиндрического канала. В случае комбини­ рованной подачи (б = 0,5) это расстояние увеличивается примерно вдвое (рис. 26, 27, 28), что совпадает с относитель­ ным изменением видимой длины факела (рис. 29).

Если при тангенциальной подаче всего количества воз­ духа в горелку максимальное значение температуры вблизи устья амбразуры (рис. 30) располагается по оси факела, то

при комбинированной подаче воздуха (б = 0,5; dTp — 0,5) температурный максимум несколько смещен к периферии, что объясняется заполнением осевой области прямой струей дутьевого воздуха, выходящего из осевой трубы горелки. Однако по мере удаления от горелки максимальная темпера­ тура в данном сечении перемещается на ось факела. При этом на расстоянии / = 8,0D от плоскости ввода газовых струй абсолютное максимальное значение температуры факела при комбинированной подаче воздуха уже несколько превосхо­ дит абсолютное значение максимальной температуры при тангенциальной подаче всего дутьевого воздуха. Аналогич­ но изменяются и величины лучистых потоков, измеренные узкоугольным радиометром по длине камеры (рис. 31). На рисунке по оси ординат отложена величина qn — нор­ мальный условно лучистый поток, так как изменение про­ водилось узкоугольным радиометром.

73

Расстояние от оси камеры сгорания, мм а б б

Рис. 28. Графики изменения концентрации С02, 0 2 и СО в продуктах горения на различных расстояниях от устья горелки при комбинирован­ ном подводе дутьевого воздуха:

а — расстояние от устья горелки 10,5£>; 6 — то же, 13,51); в — то же, 16,0/?.

При комбинированной подаче воздуха (б = 0,5) по сравнению с подачей воздуха только по тангенциальному подводу (б = 0) максимальная температура вблизи амбразу­ ры горелки ниже. Длинаосевого пути выгорания топлива уве­ личивается с пяти до десяти калибров горелки. Нормальный условно лучистый поток уменьшается вблизи устья горелки и увеличивается в хвостовой части факела. Температура на выходе из камеры сгорания изменяется при постоянном ко­ эффициенте избытка воздуха и постоянном расходе топлива.

Рис. 29. Графики изменения концен­ трации С02 в продуктах горения по длине камеры сгорания при танген­ циальном (а) и комбинированном (б)

подводе воздуха:

/ — по оси камеры; 2 — на расстоянии

200 м м от оси камеры; 3 — 400 м м от оси камеры.

75

Несмотря на ликвидацию зоны обратных токов по оси закрученного факела при комбинированном подводе возду­ ха наблюдается хорошая устойчивость факела. Устойчи-' вость горения обеспечивается периферийной рециркуляцион­ ной зоной по окружности устья амбразуры,-а,с увеличением

Рис. 30. Графики распределения температуры в сечениях камеры сгора­ ния при комбинированном (/) и тангенциальном (2 )подводе воздуха на различном расстоянии от устья горелки:

76

осевого расхода закрученный факел выполняет роль поджи­ гающего пояса.

Обследование различных тепловых установок, работаю­ щих на природном газе [70, 71, 73], показывает, что при тем­ пературах порядка 1500—1900° К и коэффициентах избытка воздуха порядка 1,05—1,2 кон­

величины избытка воздуха и времени пребывания продуктов горения в зоне высоких температур [29, 60]. Комбинирован­ ная подача дутьевого воздуха, наряду с изменением распре­ деления температур по длине камеры сгорания, обеспечивает снижение максимальных температур в факеле и тем самым ухудшает условия образования окислов азота*.

* В исследованиях влияния комбинированной подачи воздуха на условия образования NOa принимал участие С. С. Нижник.

77

Подача части общего расхода воздуха по осевой трубе (б = 0,5) снижает температуру в факеле. Это приводит к тому, что на выходе из амбразуры концентрация окислов азота (в пересчете на N 02) по сечению факела уменьшается в среднем почти в два раза при комбинированной подаче по сравнению со случаем, когда весь воздух подается по тан­ генциальному патрубку.

Интересно отметить, что при а — const максимальные значения концентраций' окислов азота, полученные на выхо­

рованного, получим соотношение констант скорости реакции образования при комбинированном и тангенциальном под­

где Кт, Кк — константы скорости реакции образования окис­ лов азота при тангенциальном и комбинированном подводах воздуха соответственно; Е — энергия активации; R — уни­ версальная газовая 'постоянная.

По экспериментальным данным соотношение абсолютных концентраций N02 составляет на выходе из камеры горения

NOj

да 0,54.

Щ

78

Экспериментальная проверка в промышленных условиях влияния расхода воздуха по осевой трубе на характеристики факела горелки была выполнена на котлах БКЗ-50-39Ф и БКЗ-75-39Ф. Проверка показала, что во всех случаях по­ дача части воздуха по осевому подводу вихревых горелок с тангенциальным и осевым подводами дутьевого воздуха при­ водит к снижению величины максимальной температуры в факеле, что уменьшает концентрацию окислов азота в ды­ мовых газах котлоагрегатов.

В случае установки в топках паровых котлов нескольких горелок (4—6 шт.) при комбинированном подводе воздуха возможно изменять распределение температуры в топке и регулировать температуру перегретого пара, хотя с увели­ чением числа горелок такая возможность ослабевает.

ПРИМЕНЕНИЕ ГОРЕЛОК

СКОМБИНИРОВАННЫМ ПОДВОДОМ ВОЗДУХА

ВИнституте газа АН УССР совместно с другими заин­ тересованными организациями разработаны варианты го­

релок с комбинированным подводом воздуха, используемые в различных технологических процессах.

Газомазутные горелки с тангенциальной и осевой подачей воздуха были изготовлены и установлены пуско-наладочным управлением Оргэнергоавтоматика на котлах Черновицкой ТЭЦ. Расчетная производительность горелок для котлов БКЗ-50-39Ф составляет 36 X 106 кдж/ч (1010 м31ч природ­ ного газа или 1000 кг/ч мазута). Котел оборудовался шестью горелками, которые располагались попарно на фронтовой и боковых стенках топки (рис. 33). Воздух в каждую пару горелок подавался по общему коробу, в соседних горелках закручивание воздуха осуществлялось в противоположных направлениях. Балансовые испытания * показали, что отсутствие локальных концентраций высоких температур,

* Испытания проводились сотрудниками Оргэнергоавтоматйки под руководством прораба Н. Ш. Дыбнера.

79