Идеальные циклы паросиловых установок

.Основные методы сжигания топлива
Процесс горения в значительной мере определяет надежность и экономичность работы всех топливоиспользующих агрегатов. По­этому так важно иметь эффективное топливосжигающее устройство.
В основу классификации способов сжигания положена аэро­динамическая характеристика процесса, определяющая условия подвода окислителя к зоне реакции горения. Эти условия оказыва­ют основное влияние на удельную производительность и эконо­мичность топочного процесса. Различают слоевой, циклонный, в кипящем слое и факельный способы сжигания топлива.
При слоевом способе сжигания (рис. 2.1, а) твердое топливо, находящееся на неподвижной или движущейся колосниковой ре-
шетке, омывается воздухом, подаваемым снизу. Основная часть то­плива сгорает в виде кокса (твердого остатка, образующегося после выхода разложившихся в результате нагрева угля кислородосодер-жащих молекул) в самом слое. Этот способ просто осуществить, однако он требует повышенного расхода воздуха, обладает высокой инерционностью и малым теплонапряжением.
При увеличении скорости воздуха через слой топлива, лежа-­ щего на распределительной решетке, до критического значения, ко­ гда сила, создаваемая потоком воздуха, становится равной силе тя­ жести, устойчивость частиц в слое нарушается, начинается «кипе-­ ние» слоя (рис. 2.1, б). При кипении слой топлива высотой 0,5-0,6 м увеличивается в объеме в 1,5-2 раза. В 1 м³ может находиться 400- 600 кг топлива. Скорость сгорания составляет от 40 до 400 кг/ч на 1 м² решетки. Тепловое напряжение топки достигает 1 МВт/м. Не­ высокая температура слоя позволяет размещать внутри него часть поверхностей нагрева.


Рис. 2.1. Схемы основных процессов сжигания топлива:
а - слоевой, б - в кипящем слое, в - факельный, г - циклонный
• коэффициент избытка воздуха

Факельный способ сжигания топлива (рис. 2.1, в), используе­мый для сжигания твердого, жидкого и газообразного топлива, тре­бует специальной их подготовки и является наиболее распростра­ненным. При факельном способе горения пылинки твердого, капли жидкого, элементы газообразного топлива находятся во взвешен­ном состоянии и, перемещаясь вместе с потоком воздуха (газов), быстро выгорают (0,5-20 с). Для этого твердое топливо должно быть подсушено и размолото в пыль с частицами 10-20 мкм, жид­кое топливо подается в топку через форсунки, которые распыляют его на капли диаметром до 10 мкм, газообразное топливо подается
через горелки, что обусловливает хороший контакт с воздухом и высокую скорость выгорания. Факельный способ позволяет дос­тичь в сравнительно небольших объемах высокую плотность теп­лового потока (до 2 МВт/м³). К достоинствам этого способа сжига­ния относится возможность полной механизации и автоматизации процесса. Топки, в которых реализуется данный способ, называют­ся камерными. Эти топки могут иметь практически любую мощ­ность при сжигании всех видов топлива.
Циклонный способ сжигания (рис. 2.1, г) большого распро­странения не получил. Суть данного способа заключается в том, что дробленый уголь подается в цилиндрическую камеру сгорания (циклон) и под действием воздуха, тангенциально подводимого с большой скоростью, отбрасывается к стенкам камеры. В результате происходит интенсивное выгорание частиц кокса и эффективная сепарация жидкого шлака.
Характеристика работы топок включает в себя следующие по-­ казатели:

• удельная тепловая нагрузка (форсировка) топки, т. е. коли­чество теплоты, выделяемое на 1 м² сечения топки,

• тепловая мощность топки - количество теплоты, которое выделяется при сжигании топлива в топочной камере или сжигаю-­ щем устройстве
• тепловое напряжение ооъема топки, или количество тепло­ты, выделенное в 1 м³ объема топки,
α = V / V₀
• относительные потери теплоты вследствие химического не­ дожога, когда в продуктах горения имеются СО, Н и СН₄,
q₃ = Q₃ / Q_T
относительные потери теплоты вследствие механического недожога, когда в золе и шлаке имеются невыгоревшие частицы топлива,
По конструкции топливосжигающие устройства весьма разно­образны, но при их создании стремятся к увеличению диапазона регулирования тепловой мощности, снижению коэффициента из­бытка воздуха и потерь. Для сжигания жидкого топлива служат форсуночные устройства, состоящие из форсунки и воздухонаправ-ляющего устройства (рис. 2.2). По способу распыления топлива форсунки можно разделить на 3 группы: 1) с распыляющей средой (воздух или пар); 2) механические и 3) комбинированные (газоме­ханические).