Выравнивание температуры дымовых газов на выходе из топки

Для крупных топок актуальной проблемой является температурная неравномерность дымовых газов на выходе из топки. Для решения этой задачи на выходе из топки выполняется ряд сбросных шлицев для ввода дымовых газов. Подача газов рециркуляции в верхнюю часть топки котла путем поперечного ввода их в поток продуктов сгорания рассредоточенными струями через отдельные шлицы позволяет путем перераспределения потока рециркулирующих газов между шлицами устранять неравномерность температурного профиля по ширине топки. Такие устройства используются в прямоточных пылеугольных котлах зарубежных фирм. В топке котла ТПП-804, рассчитанного на сжигание угля, выполнены на выходе из топки на отметке 52,2 м на фронтовой и задней стенках топки сопла для ввода рециркулирующих дымовых газов (рис. 12.1, 12.2). С помощью индивидуальных поворотных шиберов на подводе газа к каждой шлице обеспечивается возможность оптимального распределения рециркулирующих газов по ширине топки и выравнивание температуры топочных газов. Это позволяет предупредить шлакование пароперегревателя, обеспечив возможность выравнивания температурного поля топочных газов на выходе из топки. Расчетный расход газов рециркуляции вверх топки составляет 15—20% от общего количества газов рециркуляции, поступающих в топку.

Газовое регулирование температуры перегретого пара

Ввод газов рециркуляции в верхнюю часть топки ведет к снижению температуры газов на выходе из топки. Объем дымовых газов и их скорость при этом возрастают. Соответственно, уменьшается тепловосприятие ширм и увеличивается тепловосприятие в последующих поверхностях перегревателя. В итоге обеспечивается повышение температуры перегрева пара. Ввод рециркуляции газов в верхнюю часть топки позволяет изменять температурные условия работы труб ширм. При высоких нагрузках используется присадка дымовых газов в верхнюю часть топки для снижения температуры газов на выходе из нее до уровня, требуемого по условиям предотвращения загрязнения конвективных поверхностей нагрева, а также для лучшего распределения газов по сечению топки.

Рис. 12.1. Выполнение шлицев для ввода рециркулирующих газов в верхнюю часть топки (отметка 52.2 м) котла ТПП-804 блока 800 МВт (кузнецкий уголь).

Среди известных методов газового регулирования температуры перегретого пара заметное распространение получило использование газов рециркуляции, вводимых в нижнюю часть топки через холодную воронку. Это позволяет при пониженных нагрузках регулировать температуру промежуточного перегрева пара и одновременно уменьшить тепловосприятие в топке с целью снижения температуры стенок труб экранов. Особенность этого метода заключается в том, что рециркуляция газов не приводит к росту температуры топочных газов на выходе из топки за счет снижения температуры в объеме топки и уменьшения теплоотдачи к экранам. В то же время, с увеличением скорости дымовых газов, разбавленных рециркулирующими газами, увеличивается тепловосприятие конвективных поверхностей. Интерес к этому способу связан с таким достоинством, как меньшие потери с уходящими газами (поскольку с подачей дымовых газов в систему рециркуляции не изменяется объем уходящих газов и потери q₂). Однако для функционирования такой системы в пылеугольных котлах требуется дымосос рециркуляции ДРГ, а также промежуточный золоуловитель. Имеются и другие ограничения в использовании рециркуляции с нижним вводом дымовых газов — затруднено ее использование при сжигании тощих, высокозольных углей. Как отмечают опытные специалисты, рециркуляция с нижним вводом является лучшим способом регулирования температуры пара промежуточного перегрева для газомазутных котлов при пониженных нагрузках.

Использование газовой рециркуляции в нижней части топки через горелки газомазутного котла для снижения уровня тепловых потоков при г = 0,15 снижает тепловосприятие экранов в зоне максимального тепловыделения на 20—25%. При этом отмечается снижение температуры в корне факела без заметного ухудшения итоговых характеристик выгорания топлива (У = 0,30—0,35).

Эффективность осуществления этих функций при непосредственном вводе газов в сносящий поток топочных газов определяется интенсивностью перемешивания с потоком топочных газов. Она оценивается, прежде всего, дальнобойностью струй — глубиной их проникновения в сносящий поток топочных газов, а также распределением газов во всем потоке, то есть общей аэродинамической картиной топочного объема. Для этого используется двусторонний ввод газов рециркуляции через ряд сопел. Коэффициент рециркуляции газов для регулирования средней температуры на выходе из топки и выравнивания ее по сечению потока может достигать 0,45—0,5.

Ввод газов рециркуляции может осуществляться и на уровне горелочного пояса через дополнительные каналы горелок либо в смешении с горячим воздухом (рис. 12.3).

Рис. 12.2. Конструктивная схема котла ТПП-804 с верхним вводом газов рециркуляции (блок 800 МВт, Пермская ГРЭС).

Рис. 12.3. Газомазутная горелка котла ТГМП-324 с периферийным вводом газов рециркуляции:

• 1 — короб внутреннего потока воздуха; I¹ — короб периферийного потока воздуха;
• 2 — тангенциальный лопаточный завихритель периферийного потока воздуха;
• 3 — аксиальный лопаточный завихритель внутреннего потока вторичного воздуха;
• 4 — форсунка; 5 — «мазутный» воздух; 6 — подвод газа внутренний; 7 — подвод газа наружный с кольцевым раздающим коллектором; 8 — выходной конус горелки

Разработана методика расчета этих параметров применительно к прямоточным и вихревым потокам топочных газов [21.