История создания датчика движения: Первый прибор для обнаружения движения был изобретен немецким физиком Генрихом Герцем...
Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим...
Топ:
Выпускная квалификационная работа: Основная часть ВКР, как правило, состоит из двух-трех глав, каждая из которых, в свою очередь...
Комплексной системы оценки состояния охраны труда на производственном объекте (КСОТ-П): Цели и задачи Комплексной системы оценки состояния охраны труда и определению факторов рисков по охране труда...
Интересное:
Берегоукрепление оползневых склонов: На прибрежных склонах основной причиной развития оползневых процессов является подмыв водами рек естественных склонов...
Влияние предпринимательской среды на эффективное функционирование предприятия: Предпринимательская среда – это совокупность внешних и внутренних факторов, оказывающих влияние на функционирование фирмы...
Наиболее распространенные виды рака: Раковая опухоль — это самостоятельное новообразование, которое может возникнуть и от повышенного давления...
Дисциплины:
2021-01-29 | 106 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Обычно в качестве энергетического топлива используется природный газ, имеющий высокую теплоту сгорания. Характерной особенностью сжигания газов с высокой теплотой сгорания является необходимость смешения больших объемов воздуха с малым количеством газа. Интенсификация процесса смешения обеспечивается в большинстве случаев подачей газа тонкими струями (рис. 3.21) с большой скоростью (~100 м/с) в поток воздуха, подаваемого со скоростью 15…40 м/с.
Рисунок 3.21 - Глубина проникновения струи газа в поток воздуха
При истечении турбулентной струи газа через отверстие диаметром d в поперечный сносящий поток воздуха (рис. 3.21) струя постепенно разворачивается и на расстоянии h по нормали к направлению сносящего потока становится спутной ему. Величина h называется глубиной проникновения струи в сносящий поток и рассчитывается по выражению [13]
, (3.17)
где k – коэффициент, зависящий от относительного шага S / d между струями;
b - угол между направлением газовой струи и направлением потока воздуха (90°).
Диаметр расширившейся газовой струи составляет D = 0,75 h.
Коэффициент k выбирается в зависимости от относительного шага S / d между струями.
Относительный шаг S / d | 4 | 8 | 16 | ¥ |
Коэффициент k | 1,6 | 1,7 | 1,9 | 2,2 |
Вентиляторные горелки ГНП
Горелку низкого давления ГНП (рис. 3.22) выпускают тепловой мощностью от 0,08 до 2,26 МВт [14]. Горелка рассчитана на сжигание природного газа. Выпускается двух модификации: модификация А имеет от 4 до 6 отверстий для выхода газа и обеспечивает хорошее смешение газа и воздуха; модификация Б имеет одно отверстие и обладает ухудшенным смешением и длинным факелом. Горелки могут работать на холодном и горячем воздухе с давлением от 0,8 до 3,2 кПа (80…320 мм вод. ст.).
|
1 – сопло подачи газа;
2 – лопатки для закрутки потока воздуха; 3 - туннель
Рисунок 3.22 - Горелка ГНП
Вертикально-щелевая горелка
Вертикально-щелевая горелка (рис. 3.20) широко использовалась при переводе котлов ДКВР на сжигание газа.
1 – коллекторы подачи газа; 2 – воздушный короб; 3 – отверстие для запальника; 4 – гляделка; 5 – амбразура; 6 – профилирующие листы;
7 – теплоизоляционный слой; 8 – кладка
Рисунок 3.23 - Вертикально-щелевая горелка
Газораспределительная часть включает в себя две трубы Æ 40…60 мм. В каждой трубе насверлен ряд отверстий для выхода газа под углом 45° к оси горелки. Газовоздушная смесь подается в щель, имеющую сечение шириной 80 мм. Высота щели определяется тепловой мощностью горелки. Параметры горелок: a = 1,05…1,1; тепловая мощность N = 0,89…2,22 МВт. Горелка предназначена для котлов паропроизводительностью от 2,5 до 10 т/ч. На котле устанавливают 4 горелки по 2 на каждой боковой стороне топки.
Горелочные устройства энергетических котлов
Обычно горелочные устройства котлов комбинированные, рассчитанные на сжигание различных видов топлива.
Газомазутные горелки ГМГ
В газомазутных горелках ГМГ (рис. 3.24) воздух первичный и вторичный закручиваются лопаточными аппаратами в одну сторону. Газ подается из кольцевого коллектора через отверстия малого диаметра, которые выбираются в зависимости от теплоты сгорания газа. Горелки ГМГ выпускают тепловой мощностью 1,5; 2; 4; 7 Гкал/ч. Для распыливания мазута используют паромеханические форсунки с давлением мазута 2…5 атм, давление пара составляет 0,6…2 атм.
1 – газовоздушная часть; 2 - лопаточные завихрители вторичного воздуха; 3 – монтажная плита; 4 – керамический туннель; 5 – лопаточные завихрители первичного воздуха; 6 – паромеханическая форсунка
|
Рисунок 3.24 - Горелка ГМГ
Для больших мощностей (от 4 до 30 Гкал/ч) выпускают горелки РГМГ (рис. 3.25), отличающиеся тем, что вместо паромеханической устанавливается ротационная форсунка. Ротационные форсунки устанавливают на водогрейных котлах в котельных, не имеющих пара.
Для котлов большой и средней мощности получили распространение комбинированные пылегазовые горелки ОРГРЭС (рис. 3.26). Горелка предназначена для сжигания тощих углей и природного газа. При сжигании газа подача воздуха осуществляется через канал вторичного воздуха. Скорость истечения газа из отверстий 60…150 м/с. Скорость истечения воздуха 35 м/с. Длина факела при работе на газе 3 м.
1 – запальное устройство ЗЗУ; 2 – газоподводящий патрубок; 3 – патрубок первичного воздуха; 4 – газовый коллектор; 5 – лопаточный аппарат;
6 – газовыпускные отверстия; 7 – ротационная форсунка
Рисунок 3.25 - Горелка РГМГ
1 – рассекатель (тело плохообтекаемой формы); 2 – кольцевой газовый коллектор; 3 – канал подачи первичного воздуха и угольной пыли; 4 – улитка для подачи вторичного воздуха; 5 – газовыпускные отверстия; 6 – отверстие для запальника
Рисунок 3.26 - Комбинированная горелка ОРГРЭС
Диффузионные горелки
Диффузионные горелки применяют чаще всего на установках с большим объемом камеры сгорания, когда за счет растянутого горения требуется обеспечить равномерную теплоотдачу по всей длине тепловоспринимающей поверхности.
Достоинством диффузионных горелок являются:
- большие пределы регулирования (отсутствует проскок пламени),
- безопасная работа при практически неограниченной температуре подогрева воздуха,
- высокая степень черноты факела,
- возможность работы без дутья и при низком давлении газа.
К недостаткам диффузионных горелок относятся:
- необходимость повышения коэффициента избытка воздуха (a = 1,1…1,15) по сравнению с кинетическими горелками,
- более низкие тепловые напряжения топочного объема,
- ухудшения условия догорания в хвостовой части факела.
К диффузионным горелкам относится горелка ТКЗ для сжигания доменного газа (рис. 3.27). Газ и воздух в соизмеримых количествах поступают с противоположных сторон приемного двустороннего коллектора. Далее газ и воздух проходят через слоистый распределитель параллельными перемежающимися плоскими потоками. Из горелок воздух выходит через щели плоскими потоками с обеих сторон газового сопла, что создает благоприятные условия для смешения потоков в топке. Скорость газа и воздуха на выходе из сопел составляет 20…30 м/с. Производительность горелки по доменному газу составляет 3,35…4,2 м3/с (12000…15000 м3/ч).
|
1 – приемный двусторонний коллектор для газа и воздуха; 2 – шиберы для регулировки подачи воздуха; 3 – слоистый распределитель; 4 – щели для воздуха; 5 – сопла для газа
Рисунок 3.27 - Горелка ТКЗ для доменного газа
3.9 Горение жидких топлив
При сжигании жидких топлив температура воспламенения и тем более температура горения оказывается выше температуры кипения отдельных фракций, входящих в состав жидкого топлива. Поэтому вначале всегда происходит испарение топлива с поверхности за счет подводимой теплоты, а затем пары топлива смешиваются с воздухом, подогреваются до температуры воспламенения и горят. Рассмотрим схему горения капли жидкого топлива (рис. 3.28). Вокруг капли образуется облако паров, которое диффундирует в окружающую среду. Навстречу происходит диффузия кислорода. В результате на некотором расстоянии устанавливается стехиометрическое соотношение между горючими газами и кислородом. Здесь и находится фронт горения паров топлива, образующий сферу вокруг капли.
Рисунок 3.28 - Схема горения капли жидкого топлива
В зоне реакции устанавливается максимальная температура горения, которая затем снижается в обе стороны от фронта горения, но более интенсивно по мере приближения к капле ввиду затраты теплоты на нагрев и испарение топлива.
Скорость горения капли жидкого топлива определяется скоростью испарения с поверхности капли, скоростью химической реакции и скоростью диффузии кислорода к зоне горения. Скорость реакции в газовой фазе очень велика и не может тормозить скорость горения. Количество кислорода, диффундирующего к фронту горения, пропорционально квадрату диаметра шаровой поверхности, на которой протекает горение, поэтому небольшое смещение от поверхности капли заметно увеличивает массовый подвод кислорода. Наиболее медленным процессом является испарение, которое и определяет скорость горения капли жидкого топлива.
|
Опыты и расчеты показывают, что время выгорания зависит от диаметра капли и параметров среды. Для распыления топлива и смесеобразования используют горелки с форсунками, которые распыляют жидкое топливо в поток воздуха, подаваемого в камерную топку через воздухонаправляющий аппарат горелки.
Структура образующегося факела при сжигании жидких топлив представлена на рис. 3.29. Горение основной части парообразных углеводородов происходит в зоне воспламенения, занимающей наружный слой факела. Зона воспламенения 1 делит пространство на две области: внутреннюю 2, в которой протекает процесс испарения и образования горючей смеси, и наружную зону 3 – область догорания углеводородов.
1 – зона воспламенения; 2 – область испарения и образования горючей смеси; 3 – область догорания углеводородов;
l з.в – длина зоны воспламенения; l д – длина зоны догорания;
l ф – длина факела
Рисунок 3.29 - Схема факела жидкого топлива
При достаточном количестве кислорода из углеводородов образуется формальдегид НСОН, который сгорает с образованием СО2 и Н2О
НСОН + О2 = СО2 + Н2О.
При недостаточном количестве окислителя после испарения происходит термическое разложение углеводородов с образованием тяжелых высокомолекулярных комплексов вплоть до сажистого углерода.
Для улучшения выгорания топлива воздух следует подавать в корень факела. Эффективность сжигания жидкого топлива в значительной степени зависит от первых подготовительных этапов, определяемых работой форсунки. Чем меньше диаметр капли жидкого топлива, тем быстрее протекают процессы испарения и смесеобразования.
По способу распыливания жидкого топлива форсунки разделяются на:
¾ паровые форсунки;
¾ механические форсунки.
В паровых форсунках первичное дробление производится за счет кинетической энергии пара, истекающего из сопла. Движущаяся капля подвергается давлению газовой среды, которая стремится расплющить и раздробить каплю. Давление среды на движущуюся в ней каплю определяется силой трения среды на лобовое сечение капли. Давление, создаваемое силами трения,
Р 1 = zr W 2,
где ζ – коэффициент сопротивления среды (обычно при Re = 103-105 ζ = 0,2);
r - плотность среды, кг/м3;
W – относительная скорость капли, м/с.
Поверхностное натяжение придает частице сферическую форму. Давление, определяемое силами поверхностного натяжения, составляет
Р 2 = 2 σ/ r,
где σ - коэффициент поверхностного натяжения жидкости, Н/м;
r – радиус капли, м.
|
Дробление жидкого топлива на более мелкие капли происходит, когда преобладают силы трения
Р 1 > Р 2,
а максимальный диаметр капли определяется при условии Р 1 = Р2, т.е.
2z/ r = z W2 r.
Отсюда максимальный размер капель жидкого топлива может быть рассчитан как
.
Тонкость распыления зависит от величины поверхностного натяжения, плотности среды и относительной скорости движения капли и газа (воздуха или пара). Поскольку для нефтепродуктов поверхностное натяжение уменьшается с повышением температуры, предварительный подогрев мазута существенно повышает тонкость распыливания.
Вторым типом форсунок являются механические форсунки, в которых использование центробежного эффекта (например, закрученной струи) приводит к разрыву сплошного потока. Дальнейшее дробление потока осуществляется также за счет давления воздушной среды. При использовании механических форсунок распыление улучшается с уменьшением вязкости и коэффициента поверхностного натяжения топлива, уменьшением диаметра сопла и с увеличением относительной скорости капли и потока.
3.10 Конструкции мазутных форсунок
Механические форсунки
Распыливающая часть форсунки имеет камеру для завихрения с несколькими каналами. Производительность механической форсунки зависит от размера сопла, давления и вязкости топлива.
1 – ствол; 2 – накидная гайка; 3 – распределительная шайба;
4 – диск камеры завихривания; 5 – сопловой диск
Рисунок 3.27 - Головка механической форсунки
При механическом распыливании качество последнего зависит от давления мазута, создаваемого насосом. Обычно мазут поступает к форсункам под давлением 2,5…3,5 МПа. Вязкость мазута перед механическими форсунками должна быть не менее 3,5 °ВУ. Форсунки нормализовали по конструкциям и типоразмерам. Детали форсунки выполняют в основном одинаковые, кроме распыливающих элементов. На парогенераторах малой и средней мощности используют форсунки ОН-547-01, имеющие производительность 0,122…0,514 кг/с (0,4…2 т/ч), при давлении 1,96 МПа и диаметрах отверстия сопла 2,5…7 мм.
К достоинствам механических форсунок относится:
- высокая экономичность сжигания,
- хорошее распыление,
- низкий расход энергии на создание давления мазута,
- бесшумность работы.
При давлении мазута 3,5…4 МПа расход энергии на распыление не превышает 0,1 % мощности парогенератора. Бесшумность работы механических форсунок создает благоприятные условия для обслуживания персонала.
Недостатки механических форсунок:
- требуют повышенной плотности мазутопроводов;
- возможность засорения распылителей;
- механические форсунки нормально работают в небольших пределах регулирования нагрузки.
Производительность механической форсунки можно регулировать, изменяя давление мазута или изменяя проходное сечение распылителя. Первый способ неэффективен, так как снижение давления приводит к ухудшению распыла. Давление мазута перед форсунками должно быть не менее 1 МПа. Диапазон регулирования изменением давления не превышает 30 %. Второй способ – изменение проходного сечения - усложняет конструкцию форсунки при небольшом изменении выходного сечения распылителя. Иногда регулирование производительности осуществляется путем отключения части форсунок без изменения давления перед форсунками. На парогенераторах большой мощности такое регулирование может привести к существенным температурным перекосам в топке.
Ротационная форсунка
В ротационной форсунке (рис. 3.31) мазут под давлением 0,12…0,13 МПа через полый вал и распределитель поступает в полую вращающуюся чашу 10, которая соединена с валом. При вращении вала со скоростью ~750 об/мин с края чаши стекает тонкая непрерывная пленка. Воздух, нагнетаемый вентилятором, который расположен на том же валу, с большой скоростью проходит через кольцевой зазор между вращающейся чашей и неподвижным корпусом и обеспечивает распыливание топлива. Эти форсунки не требуют высокой степени очистки мазута. Качество распыла сохраняется в диапазоне 20-100 % от номинальной производительности.
1 – электродвигатель; 2 – клиноременная передача; 3 – воздушник;
4 – маслоразбрызгивающее кольцо; 5 – корпус масляной ванны;
6 – топливоподающая труба; 7 – полый вал; 8 – корпус;
9 – гайка-питатель; 10 – распыливающий стакан;
11 – завихрители первичного воздуха
Рисунок 3.28 - Ротационная форсунка газомазутной горелки РГМГ
Характеристики мазутных форсунок приведены в табл. 3.1.
Таблиця 3.1 - Сравнительные характеристики мазутных форсунок
Тип форсунки | Средний диаметр капель, мкм | Затраты энергии на распыл, % | Диапазон регулирования, % |
Механические | 2 | менее 1 | 70…100 |
Пневматические высокого давления | 40 | 2 | 20…100 |
Пневматические низкого давления | 100 | 5 | 20…100 |
|
|
Историки об Елизавете Петровне: Елизавета попала между двумя встречными культурными течениями, воспитывалась среди новых европейских веяний и преданий...
Типы оградительных сооружений в морском порту: По расположению оградительных сооружений в плане различают волноломы, обе оконечности...
Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни...
Эмиссия газов от очистных сооружений канализации: В последние годы внимание мирового сообщества сосредоточено на экологических проблемах...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!