Конструктивные способы совмещения в горелке прямоточных и вихревых принципов формирования факела

Многообразие конструктивных решений прямоточно-вихревых горелок не всегда связано с объективными специфическими условиями сжигания топлива в топке энергетического котла. Поиски зачастую сводятся к перебору известного ограниченного набора аэродинамических структур и числа кольцевых каналов в горелке. Не всегда принятию решений предшествуют стендовые испытания горелок, их отработка на стендах, доводка конструкции в реальных условиях на действующих котлах. Основные мировые и отечественные производители энергооборудования имеют горячие стенды для исследования полноразмерных горелок на расчетном топливе.

На рис. 9.12—9.15 приведены примеры различных комбинаций прямоточных и вихревых потоков в реальных горелочных устройствах на газомазутном и твердом топливе.

Рис. 9.12. Горелка прямоточно-вихревая газомазутная типа ГМПВ «Экотоп» с закрученным центральным потоком и прямоточным периферийным:

• 1 — газовый коллектор; 2 — газораздающие трубы; 3 — акиальный завихритель;
• 4 — газовый насадок

Рис. 9.13. Горелка прямоточно-вихревая с двумя прямоточными каналами вторичного воздуха

Рис. 9.14. Горелка прямоточно-вихревая пылеугольная с закруткой периферийного потока вторичного воздуха.

Рис. 9.15. Горелка прямоточно-вихревая пылеугольная с периферийным прямоточным каналом вторичного воздуха и внутренним каналом вторичного воздуха с закруткой.

Конструктивные особенности подовых газомазутных прямоточно-вихревых горелок

Эффективное и необходимое сочетание прямоточных и вихревых потоков осуществлено в подовых газомазутных горелках. Конструктивные особенности подовых горелок и их показатели соответствуют специфическим условиям организации горения в топках с подовой компоновкой горелок.

Горелочное устройство (рис. 9.16) состоит из четырех воздушных каналов и отдельного канала для дымовых газов системы рециркуляции. На входе во внутренний кольцевой воздушный канал установлен тангенциальный завихритель, в остальных периферийных каналах первоначально установленные аксиальные завихрители демонтированы. Подвод воздуха и газов рециркуляции выполнен отдельно к каждой из 12 подовых горелок с уникально высокой производительностью по мазуту — 12,7 т/ч. Горелка по аэродинамической структуре является прямоточно-вихревой. Она образует два приосевых вихревых потока, два коаксиальных прямоточных воздушных потока и периферийный прямоточный кольцевой поток газов рециркуляции.

Условия работы подовой горелки определили целесообразность выполнения многоканальной конструкции для регулирования расхода горячего воздуха по каждому из них. Это позволяет сохранять стабильность каждого отдельного мазутного факела за счет газо-воздушной четырехслойной кольцевой оболочки, поддерживать определенную динамику тепловыделения, регулируя распределение воздуха по каналам.

Такая конструкция подовой горелки обеспечивает:

• — снижение максимальной температуры факела за счет растягивания его по высоте топки;
• — возможность снижения избытка воздуха в факеле с 1,05 до 1,01;
• — снижение выбросов оксидов азота;
• — снижение локальных тепловых потоков в зоне НРЧ и температуры металла труб экранов НРЧ;
• — исключение формирования восстановительной коррозионно опасной среды в пристенной зоне.

Длительный опыт использования таких конструкций подовых горелок подтвердил их эффективность и надежность.

Рис. 9.16. Газомазутная подовая горелка конструкции УралОРГРЭС (Рязанская ГРЭС) [16]:

• 1 — форсунка, 2 — внутренний воздушный канал, 3 — аксиальный завихритель, 4 — канал газов рециркуляции, 5 — периферийные воздушные каналы,
• 6 — неподвижный тангенциальный лопаточный завихритель, 7 — центральный канал для воздуха при работе на мазуте