Пилокутні пальники

Пальниковий пристрій повинен забезпечувати хороше перемішування пилу та повітря, можливо більш раннє займання пилоповітряної суміші та сприяти практично повному вигорянню пилу. Для камерного (факельного) спалювання твердого палива найбільшого поширення набули вихрові круглі, а також прямоточні щілинні та соплові пиловугільні пальники.

Вихровими називають пиловугільні пальники, у яких первинне і вторинне повітря або тільки вторинне повітря закручується спеціальними завихрювачами. Закручування потоків досягається за допомогою равликів, що встановлюються на вході в пальник, або лопаток, що встановлюються в пальнику аксіально або тангенціально в потоці первинного або вторинного повітря. Принципові схеми вихрових пальників показано на рис. 8.3.

Найменування пиловугільних пальників відображає спосіб введення первинного (з пилом) і вторинного повітря. Так, у показаній на рис. 8.3, а прямоточно-равликовому пальнику первинне повітря з пилом (пилоповітряна суміш або аерозумішка) подається через центральну трубу прямоточно, без закручування. Вторинне повітря, що подається в топку через пальник, закручується равликом. Конструкція такого пальника (одноравликовий пальник) показана на рис. 8.4. Аеросуміш надходить у топку через центральну трубу, що має на кінці чавунний наконечник. Регулювання вихідного перерізу для аеросуміші здійснюється конусом-розсікачем, який може переміщатися.

Конус-розсікач забезпечує гарне розкриття пилоповітряного струменя, а також підсмоктування гарячих топкових газів до кореня факела, що інтенсифікує займання палива. Вторинне повітря, що подається через равлик, виходить у топку завихреним через кільцеве простір, утворене наконечником та обмурівкою.Для розпалювання, а також при необхідності підсвічувати пиловугільний факел передбачають встановлення мазутної форсунки, для чого в корпусі пальника є отвір 6. У вихрових пальниках, показаних на рис. 8.3, б-д, мазутні форсунки встановлені по центру пальника. Такі пиловугільні пальники виконуються із зовнішнім 1 і з внутрішнім 2 введенням вторинного повітря. У прямоточних соплових пальниках (рис. 8.5 б) введення аерозуміші і вторинного повітря здійснюється роздільно через круглі сопла.

Прикладом прямоточного щілинного пальника є поворотний пальник, що широко використовується. У цьому пальнику (рис.8.6) аеросуміш надходить через центральний патрубок, звідки через поворотні сопла-щілини вона виходить у топку. Вторинний повітря надходить у топку по зовнішньому соплу. Сопла за допомогою електродвигуна можна повертати вгору та вниз від горизонтальної площини на 12-20°. Це дає можливість змінювати положення смолоскипа в топці.

Для вихрових і прямоточних пальників характерні різні схеми займання, далекобійність смолоскипа н опір пальника. Схема запалювання пилоповітряної суміші для вихрових турбулентних пальників показана на рис. 8.7 а. У цих пальниках равликове підведення повітря і наявність конуса-розсікача забезпечують вихідному пилоповітряному струменю додаткову складову швидкості, перпендикулярну осі пальника. При цьому струмінь, що виходить з пальника, має форму порожнього гіперболоїда обертання. Зона розрідження, що утворюється в центральній його частині, призводить до безперервного підсмоктування сюди високотемпературних топкових газів, що забезпечують інтенсивне запалювання пилоповітряної суміші. Займання струменя по зовнішній поверхніконуса гальмується прошарком щодо холодного вторинного повітря, що знаходиться між пилоповітряною сумішшю та гарячими топковими газами. Крім того, тут дається взнаки і охолодний вплив екранних поверхонь нагріву. На відміну від вихрових турбулентних пальників у прямоточних пальниках рознесення пилоповітряного струменя відсутнє (рис. 8.7, б). Смолоскип виходить більш далекобійним. Для пальника із зовнішнім вторинним повітрям запалення струменя відбувається по зовнішній його поверхні. Наявність тут вторинного повітря, що охоплює пилоповітряний струмінь, дещо ускладнює прогрів та займання суміші. Більш доцільна схема прямоточного пальника з внутрішнім підведенням умови займання пилоповітряної суміші.

Умови займання пилогазової суміші, інтенсивність горіння та довжина факела значною мірою залежать від співвідношення первинного та вторинного повітря та їх швидкостей на виході з пальника. Для прискорення займання палива кількість первинного повітря, як зазначалося, доцільно зменшувати. Зниження частки первинного повітря особливо доцільно при с/кіганні малореакційного важкозаймистого вугілля (антрацит, напівантрацит, худий вугілля). Мінімально можлива кількість первинного повітря визначається умовами транспорту пилу через пальник. При спалюванні малореакційного вугілля кількість первинного повітря приймають до 20% загальної кількості, а при спалюванні бурого вугілля до 40-45%.

Для гарного сумішоутворення та підсмоктування гарячих топкових газів, що забезпечують прогрів і займання пилоповітряної суміші, швидкості первинного W1 і вторинного повітря W'2 на виході з вихрових прямоточно-равликових пальників тепловою потужністю 25-35 МВт при спалюванні кам'яного та бурого вугілля8 20 та 22-25 м/с; для дворавликових пальників такий жепотужності при спалюванні антрацитового штибу, напівантрацитів і худих вугілля - відповідно 14-16 і 18-21 м/с, а при спалюванні кам'яного вугілля -20-22 і 26-28 м/с.

Крім зазначених пиловугільних пальників тепловою потужністю 25 і 35 МВт, відповідно до ОСТ 24.030.26-78 для котлів великої продуктивності є пальники пальники потужністю 50, 75, 100, 135 і 150 МВт. Для цих пальників швидкості первинного та вторинного повітря мають бути вищими. Підвищені швидкості виходу в топку первинного та вторинного повітря (27-30 м/с) приймаються для прямоточних пальників, що особливо необхідно для поліпшення займання пилогазової суміші. Підвищена швидкість виходу повітря в топку застосовується і для скидних пальників (35-45 м/с), через які в топку для спалювання скидаються найтонший вугільний пил, не вловлений в циклоні, і сушильний агент-повітря, що транспортує її з млина. Якщо передбачається можливість спалювання в камері топки і твердого пилоподібного, і газового палив, застосовують комбіновані пилогазові пальники, що значно спрощує паливно-повітряні комунікації. На рис. 8.8 для прикладу показаний комбінований пилогазовий пальник, що являє собою вихровий пальник з вбудованим багатоструменевим газовим пальником.

У центральній частині пальника може бути встановлена також мазутна форсунка. При розмелюванні вугілля в молоткових млинах (див. § 7.4) у ряді випадків вугільний пил вводиться в топкову камеру через спеціальні пилокутні пальники-амбразури (рис. 8.9). В установках малої продуктивності подача готового вугільного пилу з первинним повітрям іноді здійснюється за допомогою найпростішої відкритої амбразури (рис.8.9, а). Соплашліци для подачі в топку вторинного повітря розташовуються над та під амбразурою. При спалюванні бурихвугілля та фрезерного торфу швидкість виходу пилоповітряної суміші з амбразури приймають 4-5 м/с, а швидкість виходу із сопл вторинного повітря - 20-25 м/с. Робота таких пальників-відкритих амбразур характеризується, однак, малим кутом розкриття факела, далекобійністю, поганим перемішуванням пилу з вторинним повітрям, несприятливими умовами для займання та горіння пилу та ін.

Амбразури з горизонтальним розсікачем (рис. 8.9 б) забезпечують збільшення кута розкриття факела, поліпшення займання пилу, проте в них не усунуто ряд інших недоліків. Топка працює з підвищеними втратами від механічного недопалу. Значного поліпшення аеродинаміки топки досягають застосуванням ежекційних амбразур ЦКТІ (рис. 8.9, в). Подача вторинного повітря за допомогою щілинних насадок через амбразуру інтенсифікує перемішування пилоповітряного потоку та вторинного повітря. Частина вторинного повітря зі швидкістю 35-45 м/с подається через сопла на задній стінці топки, щоб ядро горіння знаходилося в центральній частині камери топки.Знайшли застосування амбразури з пристроєм для спалювання палива в тонких струменях. Наприклад, амбразура конструкції МЕІ-Мосенерго (рис. 8.9, г) розділена на вертикальні канали - за кількістю сопл вторинного повітря, яке виходить зі швидкістю 40-50 м/с і ежектує пилоповітряну суміш. У камеру топки суміш пилу з повітрям надходить зі швидкістю близько 20 м/с через вузькі витягнуті щілини, розташовані на відстані 1500-2000 мм. При цьому забезпечують інтенсивний підсмоктування гарячих топкових газів і стійке запалювання та горіння палива.

Ефективною виявилася заміна звичайних амбразури та сопл вторинного повітря вихровими пилокутними пальниками. На рис. 8.9, д показано з'єднання шахти після молоткового млина з камерою топки за допомогоювихрові пальники. Умови займання і горіння пилу у разі досить сприятливі. Однак тиск, що створюється молотковими млинами недостатньо для ефективної роботи пальників, що позначається на показниках економічності топки.