Экономичная эксплуатация топочных устройств для сжигания газа и мазута

Экономичная эксплуатация топочных устройств для сжигания газа и мазута

Экономичная эксплуатация топочных устройств для сжигания газа и мазута  требует соблюдение оптимальных условий работы всего комплекса топочного устройства, т. е. горелок и топочной камеры при разных нагрузках котлоагрегата.

Не только мазут, но и газообразные топлива в исходном состоянии по существу не являются "истинным" топливом. Они становятся им только после прохождения подготовительных стадий  - преобразования до простейших составляющих в виде смеси молекул, атомов и уцелевших или образовавшихся молекул окиси углерода и водорода. Это объясняется тем, что химической реакции горения должны предшествовать непосредственные контакты молекул топлива и окислителя

Правильная организация подготовительных стадий диктуется тем, что скорость протекания этих стадий, предшествующих процессу горения, несравненно ниже скорости химической реакции горения.

При неполном сгорании природного газа с высоким содержанием метана в большинстве случаев не наблюдается сажеобразования, однако, как показали испытания [Л. 55], значительные потери тепла от химической неполноты сгорания могут быть и при прозрачных продуктах горения. Содержание в продуктах горения 1% метана обусловливает потери тепла q₃ из-за химической неполноты сгорания около 10% (при α= 1,2).

Для сжигания газа и мазута, доведения его до состояния "истинного" топлива, подготовленного для высокотемпературного действительного процесса горения, необходимы еще до газификации подготовительные стадии механического дробления - распыления и испарения.

Рис. 3-3. Типичные кривые зависимости потерь тепла q₂, q₃, q₄ и к. п. д. котлоагрегата от коэффициента избытка воздуха в топке а_т, топливо - мазут.

Неудовлетворительная организация подготовительных стадий при сжигании мазута приводит к выделению тяжелых высокомолекулярных углеводородов и сажистого углерода, вызывающих увеличенные потери от химической и отчасти механической неполноты сгорания. В нормальных условиях ведения топочного процесса потери от механической неполноты сгорания мазута, т.. е. потери тепла с твердыми горючими остатками и жидкими частицами, не прошедшими газификацию и не вступившими в процесс горения, невелики - около 0,2%.

Экономичная эксплуатация топочных устройств для сжигания газа и мазута имеет главный фактор - количество воздуха, вводимого через амбразуры горелок в топочную камеру, характеризуемое оптимальным избытком воздуха - α^опт_т.

Как известно, избыток воздуха необходим из за несовершенства смесеобразовательных процессов. Чем совершеннее перемешивание подготовленного топлива с воздухом, тем меньше может быть α_т. Оптимальным в отношении экономичности будет такое ведение топочного процесса, при котором избыток воздуха в топке минимален, но достаточен для полного сгорания. Потери тепла q₃ и q₄ должны практически отсутствовать (укладываться в пределах от 0 до 0,5-1%). Характер зависимости потерь тепла и к. п. д. котлоагрегата от избытка воздуха на выходе из топки α_т  представлен типичными кривыми на рис. 3-3.

Характерными точками на кривых являются α^опт_т, соответствующие оптимальному значению избытка воздуха, при котором сумма потерь q₂+q₃+q₄ минимальна, а к. п. д. котла максимален и α^кр_т - точки, соответствующие четко выраженному перегибу кривых q₃=f(а_т) и q₄ = f(a_т). Оптимальный и критический избытки воздуха α^опт_т и а^кр_т отличаются незначительно и могут считаться практически равными. Кривая q₄ = f(а_т) относящаяся только к мазуту, показана условно, так как при α_т >α^опт_т и хорошем смесеобразовании потеря q₄ незначительна (см. выше), величина ее лежит в пределах точности подсчета к. п. д. и при выполнении этих подсчетов не учитывается. Как видно из рис. 3-3, крутизна кривых, характеризующих зависимость q₃ и q₄ от α_т на участке между а α_т =1 и α^опт_т, значительно превышает крутизну линии, отражающей зависимость потери тепла с уходящими газами q₂ от α_т. Это значит, что при уменьшении избытка воздуха ниже α^опт_т потери q₃ и q₄ возрастают гораздо быстрее, чем снижается потеря q_2.

Рекомендуемые расчетные величины основных параметров топочного процесса при сжигании газа и мазута α_т, q₃ и BQ^р_н/V_т (см. табл. 3-3). Выбор оптимальной по экономичности величины BQ^р_н/V_т  в пределах рекомендуемых значений зависит от годового числа использования установки и конструктивных особенностей топки.