Топливо и топливосжигающие устройства. Конструкции горелок презентация

топлива и окислителя (воздуха), их перемешивания и обеспечения устойчивого воспламенения горючей смеси.
Горелки могут быть классифицированы по следующим признакам:
по длине образующегося факела на длиннопламенные и короткопламенные;
по светимости пламени на светящийся или слабосветящийся факел;
по теплоте сгорания газа на горелки для высококалорийных и низкокалорийных газов;
по давлению перед горелкой на низко- и высоконапорные;
по количеству подводящих трубопроводов на одно-, двух-, трехпроводные и т. д.
По аэродинамическому способу ввода компонентов горючей смеси горелки подразделяют на вихревые (с круткой воздушного потока) и прямоточные (без крутки воздушного потока).

количества движения М к произведению продольной составлящей количества движения К на характерный геометрический параметр D.
n = 4M / (KD)
Момент количества движения М считается постоянным в продольном направлении. За характерный размер D при расчете крутки по каналам первичного (F1) и вторичного (F2) воздуха принимается диаметр круга, эквивалентного по площади каналам F1 и F2.
Для прямоточного ввода n = 0.
 Основные конструктивные схемы вихревых горелок
с тангенциальным подводом воздуха (тип Т),
с улиточным подводом воздуха (тип У),
с тангенциально-лопаточным подводом воздуха (типа ТЛ),
с аксиальным завихрителем воздуха (тип А),
с аксиально-тангенциальным завихрителем воздуха (типа AT)

воздуха;
3 - завихритель; 4 - газовый коллектор.

Схема вихревой горелки
с двухпоточным подводом воздуха и осевым регистром

с аксиально-тангенциальным завихрителем воздуха

аэродинамических условий поддержания стабилизации процесса горения,
большая единичная тепловая мощность.
Недостатки:
конструктивная сложность,
сравнительно высокое гидравлическое сопротивление,
несколько больший выход оксидов азота по сравнению с прямоточными горелками,
недолговечность срока службы выходных насадков,
большая склонность к сепарации топлива.

односторонним подводом первичного воздуха (ГПО),
с чередующимся вводом топлива и окислителя через систему горизонтальных (ГПЧг) и вертикальных (ГПЧв) каналов,
плоскофакельные с центральным вводом первичного воздуха (ГПЦпф).
Кроме того, к прямоточным горелкам относятся горелки глубокого предварительного перемешивания и ударного типа конструкции МЭИ.
Циркуляционные зоны отсутствуют, что делает условия воспламенения в значительной степени зависимыми от общей аэродинамической организации процесса горения в топке, т.e. от взаимного расположения горелок.
Необходимая интенсивность перемешивания реагентов достигается здесь только за счет больших отличий в скоростях первичного (W1) и вторичного (W2) воздуха по сравнению с вихревыми горелками.

горения, делятся на следующие три типа:
горелки без предварительного смешения газа с воздухом.
горелки предварительного смешения.
горелки с частичным смешением.
Горелки без предварительного смешения газа с воздухом
Газ и воздух, в необходимом для горения количестве, подаются раздельно через соответствующие каналы горелки.
Горелки предварительного смешения
Работают по принципу кинетического сжигания, применяются в случаях, когда требуется сжигать газ с высоким тепловым напряжением объема и сечения камеры, с минимальным химическим недожогом и с коротким слабосветящимся пламенем.
Горелки с частичным смешением
Снабжены укороченными смесителями, в которых происходит частичное смешение. Смешение продолжается и завершается в факеле в процессе горения.

Газовые горелки

низкокалорийных газов

однопроводная горелка с одноканальным туннелем;
б – двухпроводная горелка с могоканальным туннелем

– смеситель;
3 – сопло

Двухступенчатая инжекционная горелка

1 – газовое сопло;
2 – регулируемые каналы для подсоса воздуха

ножки лопаток
3 – кольца
4 – вторые ножки завихрителя;
5 – шпоночный выступ кольца;
6 – дроссель;
7 – тяга дросселя и завихрителя;
8 – регулировочный винт;
9 – дроссель с завихрителем;
10 – сопло;
11 – тяга;
12 – корпус

а) вихревая реверсивная горелка ВРГ
б) горелка ГРЦ

– газовое сопло;
4 – горелочный туннель;
5 – крепежная плита;
6 – направляющий винт

– патрубок подачи вторичного воздуха; 3 – мазутная форсунка;
2 – патрубок подачи первичного воздуха; 4 – патрубок подачи газа

разжигания мазута

канал для подвода топлива,
3 - вставка, 4 - вихревая камера,
5 - тангенциальный канал,
6 - сопло

Схема образования капель топлива при вытекании из сопла

- вставка,
3 - поршень,
4 - тангенциальные каналы,
5 - сопло

Механическая форсунка с обратным сливом

1 - корпус,
2 - вставка,
3 - клапан,
4 - камера отвода топлива, 5 - завихритель,
6 - сопло

отверстия для подвода топлива,
5 - зазор

Пневматическая форсунка

Плотность орошения форсунками
а – механическими
б – пневматическими

одно целое с завихрителем второго контура
10 – завихритель первого контура
9 – втулка, в которой смонтированы сопло и завихритель
8 – коническая прокладка, устраняющая протечки топлива через резьбу
7 – втулка, разжимающая коническую прокладку
5 – дефлектор
4 – фланец, которым форсунка крепится по месту на камере сгорания
2 и 3 – специальные штуцеры с невозвратными клапанами
1 – воздушная крышка с невозвратным клапаном.

сопло
2 – шток
3 – плунжер

мазута;
2 – кольцевой канал сжатого воздуха;
3 – патрубок вентиляторного воздуха;
4 – кольцевая насадка;
5 – выходные мазутные отверстия;
I – головка форсунки

Короткопламенная форсунка высокого давления ФК-1

1 – литой корпус;
2 – мазутное сопло

из развивающихся направлений сжигания твердого топлива в котлах теплоэнергетики.
Эта технология привлекает внимание по причине готовности к немедленному внедрению, простоте в эксплуатации и позволяет расширить диапазон сжигаемого топлива, коммерчески выгодного в конкретной экономической ситуации.
Основным элементом котлов ВЦКС является узкая наклонная подвижная решетка, которая служит для распределения первичного воздуха (40-60%) и транспортировки шлака.
Решетка расположена в зольном отделении котельной, что позволяет увеличить высоту топочной камеры, а следовательно объем, необходимый для улучшения циркуляции частиц топлива.

топливо: каменные и бурые угли, их отсевы, древесные отходы. Переход с одного топлива на другое происходит без остановки котла простой переналадкой воздушного режима.
Низкокачественное угольное топливо (отсев, мелкофракционное) успешно сжигается в таких котлах также благодаря достаточной высоте топочного пространства и, соответственно, достаточному времени пребывания в топке выгорающих частиц.
Древесные отходы (щепа, опилки, кусковая древесина) для сжигания в котлах ВЦКС могут иметь размер до 150 мм. Различное твердое топливо может сжигаться как совместно, так и попеременно.

для расчета теплообмена

значения параметров:
- теплонапряженность сечения
НF = 24...120 Вт/(м2 Па) для нефорсированных вариантов;
НF = 120...600 Вт/(м2Па) – для форсированных вариантов;
- потери полного давления ? = 3...5 %,
- средняя скорость воздуха
wср = 15...25 м/с для нефорсированных,
wср = 30...50 м/с для слабофорсированных
wср = 50...60 м/с для форсированных камер сгорания, применяемых для стационарных газотурбинных двигателей;
- отношение длины рабочего пространства топки (камеры) lкс к внутреннему диаметру Dкс – в пределах 3...5;
- отношение длины зоны горения lг к Dкс – в пределах 1,5...2,3;
- коэффициенты полноты сгорания для такого вида топок ηк = 0,97...0,985 на номинальном режиме;
- коэффициент избытка воздуха в зоне горения αг = 1,15...1,8.

Qст = Qвн
Или Qфл + Qфк = Qст = Qвнл + Qвнк
Лучистая составляющая теплового потока от факела
Qфл = σ0εфε'ст(T4Фэ – T4С1)F1, (1)
σ0 = 5,67 10-8 Вт/(м2 К4) – постоянная Стефана-Больцмана;
εф = 0,33...0,39 – условная степень черноты факела;
ε'ст = 0,5(1 + εст) – приведенная степень черноты стенки;
εст – степень черноты стенки;
TФэ – эффективная температура факела, зависящая от критерия Больцмана B0;
TС1 – средняя температура внутренней стенки топки;
F1 = πd21/4 – площадь внутренней поверхности стенки топки, м2.
Для стенки, образованной огнеупорным материалом, εст = 0,8...0,9, для окисленной легированной стали εст = 0,7...0,9, для неокисленной стали εст = 0,8;