Компоновка горелок в инвертных топках и конструктивные решения топки

Инвертные топки с размещением горелок на потолке топки уже давно использовались в США в котлах сухим шлакоудалением [7]. Нисходящая ветвь [/-образного факела эффективно и равномерно заполняет объем топочной камеры за счет отсутствия поворотов факела. Горелки с большими выходными скоростями воздуха и аэросмеси ограничивают возможность взаимодействия факела с ограждающими поверхностями и шлакования экранов. При этом наиболее горячие газовые потоки за счет меньшей плотности увеличивают свое пребывание в топке и охлаждаются.

В модификациях инвертной топки, разработанной в отечественной энергетике [8J, реализуется иной механизм формирования факела. Сохраняется призматическая конфигурация топки, горелки размещаются на боковых стенках с наклоном вниз. При соударении двух наклонных встречных факелов образуются два больших вихревых течения, в которых происходит процесс горения. Регулируя подачу воздуха на воздушные сопла горелок с помощью воздушных шиберов, можно управлять положением факела по высоте топки. Подобная схема реализована в инвертной топке котла ТП-230—3 (донецкий уголь марки Д). Дальнейшего развития схема не получила. Однако она, по существу, оказалась встроенной в схемы низкотемпературного сжигания НТВ и ВИР-технологий в сочетании с нижним дутьем, использована также в двухзонных топках.

Одноярусная и многоярусная компоновка горелок

Все рассмотренные способы компоновки горелок могут использоваться при одноярусной и многоярусной компоновке (помимо подовых горелок). Переход к многоярусной компоновке (пылеугольных и газовых) связан с увеличением числа горелок (в современных мощных котлах их количество достигает нескольких десятков), которые не могут размещаться в один ряд. Многоярусная компоновка позволяет уменьшить плотность тепловыделения, рассредоточить его по высоте топочной камеры, снизив локальные тепловые потоки на экранные трубы, ограничив образование оксидов азота. Регулируя загрузку (вплоть до полного отключения) отдельных горелок, групп горелок, ярусов, удается воздействовать на такие характеристики топочного процесса, как температура на выходе из топки, условия работы пароперегревателя, выход оксидов азота (двухступенчатое сжигание), термические напряжения экранных поверхностей. В то же время, поскольку высота топочной камеры существенно больше необходимой по условиям выгорания топлива, формирование протяженного по высоте горелочного пояса не приводит к ухудшению условий выгорания топлива.

В современных мощных котлах с настенной встречной компоновкой вихревых горелок число ярусов может достигать 4—5 с каждой стороны. Высота всего горелочного пояса составляет при этом 20 м и более. При использовании угловых прямоточных горелок возможны ограничения по их единичной мощности, исходя из чрезмерной высоты горелочного пояса. В этом случае угловые горелки размещаются не только по углам прямоугольной или квадратной топки. Потребуется установить дополнительные прямоточные горелки на стенках топки, ориентируя их по направлению к оси для поддержания складывающегося центрального вихря, формируемого угловыми горелками.

Литература

к разделу 8

• 1. Резников М. И. Парогенераторные установки электростанций. М.: Энергия, 1968.
• 2. Чупров В. В., Усман Ю. М. Исследование газомазутного топочного устройства с диагональным расположением круглых прямоточных горелок //Труды ВТИ. 1978. № 15.
• 3. Серант Ф. А. Котел для блока 600 МВт на экибастузских углях с тангенциальной компоновкой и вихревыми низкоэмиссиоными горелками // Горение твердого топлива: сб. трудов VII Всероссийской конференции. Новосибирск, 2009.Ч. 1.

• 4. Опыт внедрения систем трехступенчатого сжигания на пылеугольных котлах с газовой ступенью восстановления / Ф. А. Серант [и др.]. Режим доступа: cotes-group.com.
• 5. Коваленко А. Л., Чупров В. В., Козлов В. Г. Исследование топочной камеры котла ТГМП-204 П с подовой компоновкой горелок//Теплоэнергетика. 1985. № 4. С. 25—28.
• 6. Первые итоги наладочных и исследовательских работ на газомазутном парогенераторе с подовой компоновкой / А. А. Андронов [и др.] //Теплоэнергетика. 1977. № 12.
• 7. Стырикович М. А., Катковская К. Я., Серов Е. П. Котельные агрегаты. М.: Госэнергоиздат. 1959.
• 8. Шатиль А. А. Топочные процесс и устройства. СПб. б. и., 1997.