Топки с концентрическим сжиганием

Концентрическая компоновка горелок является развитием соответствующей схемы организации топочного процесса — концентрическое сжигание, осуществляемое за счет различного угла ввода аэросмеси (по касательной к малой условной окружности) и вторичного воздуха (по касательной к концентрично расположенной окружности большего диаметра). Образующиеся при этом два концентричных восходящих потока формируют обогащенную топливом среду в центре топочной камеры и обедненную среду в периферийной части потока вблизи экранных поверхностей. При этом удается не только снизить выход оксидов азота (за счет увеличения времени пребывания продуктов горения в высокотемпературной среде с дефицитом окислителя и, соответственно, создания благоприятных условий для перехода азотсодержащих соединений топлива в молекулярный азот), но также исключить образование восстановительной коррозионноопасной среды вблизи труб экранов, их шлакование. Концентрическая система сжигания внедряется непосредственно на действующем оборудовании путем реконструкции котлов различных типов.

Рис. 8.4. Реконструкция топки котла ПК-40 с организацией концентрического сжигания.

На двухкорпусном прямоточном котле типа ПК-40 паропроизводительностью 640 т/ч (Беловская ГРЭС) со встречной компоновкой прямоточных горелок была осуществлена реконструкция с переориентировкой осей горелок с различным отклонением потоков аэросмеси и вторичного воздуха от стенки топки. В реконструированной топке с жидким шлакоудалением достигнуто уменьшение выхода оксидов азота на 50—60%.

Более чем на 50% снижены выбросы на котле типа П-57Р при переходе от встречной компоновки вихревых горелок к концентрическому сжиганию — установке прямоточных угловых горелок с различным углом ввода аэросмеси и части вторичного воздуха. При исходной концентрации оксидов азота в дымовых газах 1600—1000 мг/м³ в рабочем диапазоне нагрузок реконструкция позволила выйти на уровень 600—450 мг/м³ [4].

Близкое расположение факела в тангенциальных токах к экранам способствует увеличению лучистого и конвективного тепловосприятия экранов, что может стать причиной повышенного загрязнения и шлакования экранов. Эти процессы зависят от расположения факела, определяемого диаметром условной окружности, относительно которой ориентируется направление потоков аэросмеси и вторичного воздуха. Различный угол ввода обоих указанных потоков с наибольшим отклонением к стенке топки потока вторичного воздуха позволяет организовать воздушное экранирование экранных поверхностей и их защиты.

На котле паропроизводительностью 1900 т/ч фирмы Combustion Engineering концентрическое сжигание осуществлено отклонением подачи вторичного воздуха под углом 25 ⁰ к направлению потока аэросмеси. Столь значительный угол диверенгенции способствует образованию окислительной среды вблизи экранов.