Сущность циклонного метода сжигания – тангенциально вводимый в цилиндрический предтопок вторичный воздух с большой скоростью закручивает поток первичной смеси, и в результате центробежного эффекта частицы топлива отбрасываются к стенкам циклона.
Циклонные топки подразделяются на топки: с горизонтальными циклонами (рис.7.3); с вертикальными циклонными предтопками (рис.7.4); с пересекающимися струями (рис.7.5).
Движущиеся по спирали в циклоне частицы топлива подвержены воздействию двух сил: центробежной, отбрасывающей их к внутренней поверхности циклона, и аэродинамической, приводящей к выносу их с большой скоростью вместе с продуктами сгорания через суженное центрально расположенное окно.
В отличие от камерного сжигания, при котором частицы топлива сгорают в потоке и продолжительность их пребывания в топке ограничена временем пребывания продуктов сгорания в топке, в циклонном предтопке крупные частицы топлива находятся столько времени, сколько это необходимо для их полного выгорания.
Рис.7.3. Циклонная топка с горизонтальными циклонами:
1- Циклонная камера сгорания
2- Камера дожигания
3- Камера охлаждения
4- Вихревая горелка
| Рис. 7.4. Топка с вертикальнымипредтопками. 1 — циклонный предтопок; 2—горелка; 3 — воздухопровод; 4 — шлакоулавливающий пучок; 5 — камера охлаждения; 6 — сброс отработанного сушильного агента. |
Положительные особенности закрученных потоков используются также в вихревых топках, известных под названием топок с пересекающимися струями. На рис. 7.5 показаны схемы полузакрытых топок ЦКТИ и МЭИ, в которых благодаря соответствующей конфигурации нижней части топки и способу подвода пылевоздушной смеси со скоростью примерно 80 м/с создается вихревое движение. Горячие топочные газы пересекают пылевоздушный поток, обеспечивая его интенсивное воспламенение.
а) б)
Рис. 7.5 Вихревые топки с пересекающимися струями:
а – топка ЦКТИ; б – топка МЭИ
Факельные топки
Факельные топки были разработаны для сжигания твердого топлива в пылевидном состоянии в факельном процессе, что позволило с высокой надежностью и экономичностью использовать топливо пониженного качества, значительно повысить единичную производительность котлоагрегатов.
Факельная топка — устройство, сжигающее топливо в факелах, занимающих в отличие от слоевой топки большую часть объема топочной камеры. Топливо — угольная пыль, газ или мазут. Факельная топка представляет собой камеру, в которой располагаются горелки для сжигания распыленного топлива. Расположение горелок определяет характер факела. Если горелки расположены на поду или под сводом камеры, то факел не поворачивается. Если горелки расположены горизонтально, то факел может поворачиваться на 90° или 180°.
В центре горения температура факела около 2000 °С. На выходе из топки она снижается до 1000 °С. Чтобы предохранить стены топки от слишком интенсивного излучения тепла, их покрывают отражательными экранами. Экраны сделаны из охлаждаемых водой труб или из плавниковых труб. Трубы сварены друг с другом. В первых факельных топках поверхность стен делали из огнеупорных кирпичей. Сейчас это легкая изоляция, расположенная на экранных трубах. Большая часть современных топок – факельные.
Топки с кипящим слоем
Одним из направлений совершенствования слоевого способа сжигания является использование топок с кипящим слоем. Топка с кипящим слоем выполняется с вертикальными стенками и подом в виде горизонтальной решетки.
Топка с кипящим слоем (рис. 7.6) во многом напоминает слоевую и имеет с ней много общих конструктивных элементов. Принципиальное различие между ними заключается в том, что интенсивное перемешивание частиц обеспечивает постоянство температуры по всему объему кипящего слоя.
Рисунок 7.6 - Компоновка топки с кипящим слоем с водогрейным котлом
1 — топочная камера; 2 — конусная часть топки; 3 — дутьевая решетка; 4 — дутьевая коробка; 5 — камера дожигания выпавших частиц; 6 — шнек золоудаления; 7 —топливный шнек; 8 — шуровочный вал; 9 — экранные трубы; 10 — коллектор; 11 — барабан; 12 — конвективный пучок; 13 —топливная течка; 14 — фурмы вторичного дутья; 15 — бак с гидрозатвором для золы; 16 — подвод сетевой воды; 17 — подвод первичного дутья; 18 — подвод воздуха в камеру дожигания; 19 — зажигательный пояс.
