Содержание к диссертации
Введение
Количественная оценка и состояние эксплуатации котлов типаптвм 10
1.1.. Количественная характеристика водогрейных котлов ПТВМ и его конструкция 10
1.2. Характеристика условий работы котлов ПВТМ 13
1.2.1. Подача воздуха 13
1.2.2. Подача мазута 16
1.2.3. Характеристика нагрузки котлов 17
1.3. Работы по увеличению надежности и экономичности котлов ,„...: 22
1.4. Образование вредных выбросов в водогрейных котлах 23
1.5. Образование серного ангидрида и сернокислотная коррозия 27
1.6. Принцип низкотемпературного сжигания 31
1.7. Выводы 34
2. Работы по улучшению организации сжигания мазута в котлах ПТВМ-50 и ПТВМ-100 в системе литовглав- энерго 36
2.1. Общая характеристика установленного оборудования и его работы в системе Литовглавэнерго 36
2.2. Работы по улучшению организации сжигания жидкого топлива и конструктивное совершенствование котлов ПТВМ-І00 и ПТВМ-50 40
2.3. Обмуровка 53
2.4. Условия очистки поверхностей нагрева 57
2.5. Выводы 59
3. Исследование аэродинамики высокошрсированной топочной камеры при вихревой организации процесса ... 61
3.1. Описание модельной установки 61
3.2. Методика проведения экспериментов 66
3.3. Анализ результатов модельных экспериментов 73
3.4. Выводы 87
4. Реюнструквдя, наладка и исследование топочного устрой ства при вихревой организации процесса сжигания 88
4.1. Описание проекта реконструкции топки 88
4.2. Холодные продувки котла, растопка и наладка режима.. 93
4.3. Исследования влияния количеств и импульсов движения., верхнего и нижнего дутья на процесс горения 95
4.4. Результаты испытаний и специальных измерений 112
5. Выводы и рекомендации 122
Приложения 123
Литератур
- Количественная характеристика водогрейных котлов ПТВМ и его конструкция
- Работы по увеличению надежности и экономичности котлов
- Общая характеристика установленного оборудования и его работы в системе Литовглавэнерго
- Исследования влияния количеств и импульсов движения., верхнего и нижнего дутья на процесс горения
Введение к работе
В "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на І98І-І985 годы и на период до 1990 года" указано: "Обеспечить дальнейшее развитие централизованного теплоснабжения потребителей путем строительства теплоэлектроцентралей и крупных районных котельных, снижение удельных расходов топлива и себестоимости тепловой энергии... , а также усиление охраны окружающей среды"
Основной ввод мощностей на теплоэлектроцентралях и крупных котельных в 11-ой пятилетке будет осуществляться энергетическими котлами высокого давления совместно с теплофикационными турбинами и водогрейными котлами единичной мощностью 50, 100 и 180 Гкал/ч (58, 116 и 209 МВт) [1] . Увеличение выпуска промышленной продукции на реконструируемых и вновь строящихся предприятиях требует дополнительного снабжения их как горячей водой, так и паром низкого давления. Теплоснабжение промышленных предприятий, сельскохозяйственных комплексов, поселков и небольших городов должно осуществляться только от теплоцентралей с паровыми и водогрейными котлами, работающими на газе и мазуте [2] .
При современных способах сжигания, основанных на тщательном предварительном смесеобразовании, в зоне горения возникают высокие температуры и большие значения локальных тепловых потоков, вызывающих высокотемпературную коррозию, окалинообразо-вание экранных труб парогенераторов, а также вскипание воды в водогрейных котлах. Высокие температуры в зоне горения приво-; дит к генерации значительных количеств высокотоксичных окислов
Пазота и серного ангидрида, который соединяясь с парами воды, приводит к повышенной сернокислотной коррозии низкотемпературных поверхностей нагрева. В результате этого срок службы поверхностей нагрева водогрейных котлов, например, составляет всего 3-5 лет и для замены их только на одном котле ПТВМ--100 требуется до 100 т металла. Поэтому возникает необходимость изучения вопросов организации процесса сжигания жидких и газообразных топлив и разработки топочного устройства, позволяющих решать комплексную задачу - повышения надежности работы поверхностей нагрева и снижения токсичных выбросов паровых и водогрейных котлов. Охрана окружающей среды особенно актуальна, поскольку ТЭЦ и отопительные котельные чаще всего располагаются в районах массовой жилой застройки.
Следует отметить, что конструкция водогрейных котлов обеспечивает относительную легкость реконструкции, исследований и отладки конструкции топочного устройства и организации топочных процессов. Зто объясняется отсутствием необходимости поддержания строго определенной температуры перегрева пара (особенно при наличии промежуточного перегрева). Температура горячей воды полностью определяется только подачей топлива. В связи с этим в качестве объекта исследования был выбран водогрейный котел типа ПТВМ-І00.
Задача повышения надежности работы водогрейных котлов сама по себе является весьма актуальной. В то же время, результаты разработки надежно и экономично работающего топочного устройства могут служить основой для создания новых и реконструкции действующих парогенераторовЦ4,9].
В первом разделе приводится анализ состояния эксплуатации и количественная оценка водогрейных котлов типа ПТВМ. 0т-шечается, что по условиям работы и по конструкции водогрейные
їїсотльї довольно резко отличаются от паровых котлов. В связи с относительно малым числом часов работы в году (3000-4000 час), определяющую роль при их создании играла не столько экономичность, сколько снижение металлоемкости, повышение маневренности, облегчение пусков. Поэтому отсутствует подогрев воздуха, котлы оборудуются большим количеством горелок небольшой производительности, снабженных индивидуальными вентиляторами, выбраны большие тепловые напряжения топочного объема, составляющие 580* 600 КВт/м3 вместо 3804 450 КВт/и у паровых котлов. В результате масса металла на I МВт/ч водогрейных котлов составляет 1,37...1,71 т, а у паровых котлов 5,3...6,4 т [ 9] .
В то же время;, вопросы организации эффективного сжигания топлив стоят значительно острее, чем в топках парогенераторов. Это вызвано тем, что отношение высоты топки к глубине ее, определяющее длину факела на водогрейных котлах составляет Нт/в= = 1,2...1,4, а у газомазутных парогенераторов - Нт/в=3,2...4,0, что облегчает достижение более полного выгорания топлива. Поэтому решение вопросов эффективного сжигания топлив в относительно низких топках весьма актуальна при создании малогабаритных топочных устройств парогенераторов.
Применяемые в них методы сжигания газа,мазута не в состоянии обеспечить полное выгорание топлива в пределах топочной камеры. Образовавшиеся зольно-сажистые соединения оседают на поверхностях нагрева и интенсивно адсорбируют серный ангидрид, который соединяясь с парами воды, вызывает сернокислотную коррозию поверхностей нагрева. По данным исследований максимум коррозии при температуре стенки 380 К не превышает 0,4 г/м »ч, а скорость коррозии труб экранов примерно в два раза меньше. Однако практически невозможно вести процесс сжигания топлива L без прогрессирующего заноса конвективной части. Основным мето-
^ом очистки является водяная обмывка, при наличии которой скорость коррозии при температуре стенки 390 К превышает скорость коррозии без обмывки в 1,5 раза, а при более низких температурах скорость коррозии возрастает во много раз. В связи с этим конвективная часть требует замены через 2-3 года, а экранные поверхности - через 5-6 лет.
В данном разделе приведен анализ опубликованных работ по совершенствованию методов сжигания жидких и газообразных топ-лив в паровых и водогрейных котлах.
Работы по улучшению организации сжигания мазута в котлах ПТВМ-50 и ПТВМ-І00 в системе Литовглавэнерго приведены во втором разделе диссертации. Несмотря на большую работу эксплуатационного персонала и при участии автора диссертации выявлено, что при существующей конструкции котлов и применяемых методах сжигания нельзя обеспечить длительную номинальную тепло-производительность, а также достаточно надежную и бесперебойную работу котлов на пониженных нагрузках без заноса конвек -тивной части. Только для замены поверхностей нагрева котлов ПТВМ-І00 в системе Литовглавэнерго ежегодно требуется до 500 т, металла и затрачивается около 600 тыс.руб. 150000.человеко-часов на ремонтные работы.
Для резкого увеличения надежности водогрейных котлов, уменьшения затрат на ремонты и повышения теплопроизводитель-ности до номинальной необходимо применение новых принципов сжигания. Одним из них может быть низкотемпературный вихревой метод сжигания, применение которого на мощном мазутном котле ТГМП-ІІ4 позволило повысить надежность поверхностей нагрева и снизить токсичность уходящих газов. Показано, что топка котла ПТВМ-І00 резко отличается от топки котла ТГМП-ІІ4 по высоте. иЭто приводит к необходимости проведения исследований аэроди-
%амики вихревой высокофорсированной топки для сжигания мазута и газа.
В третьем разделе приведены результаты моделирования аэродинамики относительно низкой и широкой топки при вихревом сжигании мазута и газа. Для наглядности развития процессов взаимодействия струй внутри топки и процессов смесеобразования была изготовлена водяная модель. Движение среды в модели исследовалось с помощью фото- и киносъемок. Из результатов исследований на модели были получены данные о необходимом соотношении количеств верхнего и нижнего дутья, кратности циркуляции и положения форсунок в топочной камере.
В четвертом разделе приведено описание реконструкции топочного устройства котла ПТВМ-І00, его наладки и исследования топочного процесса. На котле исследовались процессы смешения и горения топлива, распределение температур в объеме топки, образование окислов азота и серного ангидрида. На их основании разработаны рекомендации по конструированию высокофорсированной вихревой топки.
Научная новизна заключается в определении условий организации многоступенчатого сжигания жидких и газообразных топлив при вихревой организации топочного процесса, выявлены основные конструктивные соотношения для обеспечения устойчивого процесса сжигания топлив.
Практическая ценность работы состоит в выработке рекомендаций по применению многоступенчатого сжигания топлив в высокофорсированных топочных устройств, в уменьшении токсичности выбросов, снижении образования серного ангидрида, а также в создании условий, предотвращающих возникновение высоко и низкотемпературной коррозии.
Основные результаты внедрены на котлах ПТВМ-І00 Каунасской ТЭЦ, котле ПТВМ-50 Гражданской котельной гЛенинграда, котле ПТВМ-І00 Саранской ТЭЦ-2 и котле ПТВМ-І80 Харьковской ТЭЦ-5, а также использованы при проектировании реконструкции котла ПК-19 Саранской ТЭЦ-2.
Ответственным за эти направления работ является к.т.н. В.М.Соболев, которому автор выражает благодарность за большую помощь на всех этапах работы над диссертацией.
Количественная характеристика водогрейных котлов ПТВМ и его конструкция
Топка камерная полностью экранирована трубами /6 60x3,5 с шагом 64 мм. Тесное экранирование позволяет : 1. Уменьшить толщину и вес обмуровки; 2. После остановки котла быстро обмывать поверхности нагрева, так как тепловая инерционность невелика. 3. При резком прекращении подачи воды, предохранить экраны от перегрева. Через каждые 3 м по высоте расположены горизонтальные U L -12. ребра жесткости, которые дистанционируют экранные трубы и увеличивают прочность топочной камеры от возможных взрывов.
Конвективная часть состоит из двух пакетов, расположенных в верхней шахте над топкой. Пакеты выполнены из труб j6 28x3 в шахматном порядке с шагами по высоте 64 мм и по ширине 33 мм. Изолирована натрубной обмуровкой. На Каунасской ТЭЦ натрубная обмуровка конвективной части снята, а вместо нее сделан изоляционный короб с входными дверями для осмотра и ремонта (см.стр. 56 ).
Горелки. На котле по проекту установлено 16 газомазутных горелок. Расположены горелки на боковых стенах по 8 штук в два яруса. Каждая горелка снабжена индивидуальным вентилятором типа Ц 9-57 № 5, имеющим следующие параметры: производительность Q » 2,8 м/с, напор Н = 1,6 КПа при 1450 об/мин. Двигатель мощностью N = 10 KW и 1450 об/мин. Подвод газа периферийный. Раздающее кольцо /6 345 мм изготовлено из трубы /S 108x3,5. Выход газа перпендикулярно потоку воздуха. Для сжигания мазута используется штанга с штампованной механической центробежной форсункой. Давление газа и мазута перед горелками регулируется соответствующим клапаном. Для улучшения перемешивания топлива с воздухом в амбразуре каждой горелки перед газовым кольцом вмонтирован двенадцатилопаточный завихритель.
Чистка поверхностей нагрева. В короб над конвективной частью вставляются штанги с соплами для обмывки конвективной части и экранов сетевой водой. После обмывки штанги с котла снимаются.
По своему режиму и условиям работы водогрейный котел отличается; от парового. В паровых энергетических котлах регулировка нагрузки решается путем одновременного изменения расхода воздуха и топлива, подаваемых на все горелочные устройст -ва. На водогрейных котлах было- признано целесообразным уста -навливать большое количество горелок малой производительности, что позволяет изменять теплопроизводитеаьность котла последовательным включением и выключением отдельных горелок, не изменяя расхода воздуха и топлива в горелках, оставшихся в работе. ьГазомазутные горелки устанавливаются на противоположных боко вых стенах в два яруса. По первоначальному проекту устанавливались вентиляторы типа ЭВР-6 (для котлов ПТВМ-ЮО и ПТВМ-І80) и ЭВР-4 (для котлов ПТВМ-50). Эти вентиляторы оказались низкого качества, и теперь поставляются улучшенные вентиляторы, с более высоким напором (Ц 9-57; Ц 14-46; Ц 13-50-4 и др.). Эксплуатацию осложняют недоделки проектов и монтажа, в результате чего производительность отдельных вентиляторов по И.А. Аксенцову и др. [21] отличается до ± 10$ от средней. Это оказывает значительное влияние на ведение топочного режима. Подача мазута на отдельные горелки практически одинакова (после тарировки и подбора форсунок), а подача воздуха - различна, следовательно горелки работают с разными избытками воздуха. Для выравнивания избытков воздуха по горелкам необходимо соответственно уменьшать производительность форсунок тех горелок, которые испытывают недостаток воздуха. В эксплуатации эта операция практически неприемлема, так как при замене форсунок возможны ошибочные перестановки.
Работа с повышенными избытками воздуха увеличивает потери с уходящими газами и способствует низкотемпературной коррозии конвективных поверхностей нагрева. При заборе воздуха из общего всасывающего короба, Е.Л.Баландин и др. [23,54} выявили, что разрежение в нем и средняя производительность вентиляторов зависят от количества работающих горелок. Так с увеличением количества работающих горелок от 4 до 16 разрежение во всасывающем коробе возрастает от 50-f 100 до 300-г- 400 Па и, соответственно, средняя производительность отдельных вентиляторов уменьшается с 10,0 до 8,6 тыс.м3/ч (с 2,8 до 2,4 MVс). Замеры производительности отдельных вентиляторов по Е.Баландину, А.Ш. Бронштейну, И.В.Петрову и др. [23,73] отличается на 20-25$ !(от 8,5 до II тыс.м-уч) и по В.И.Васильеву [24,73] на 40-50$ о (от 6,0 до 9,0 тыс.м /ч). Очевидно, различие характеристик вентиляторов зависит от качества заводского исполнения, монтажа вентиляторов и горелочных устройств, аэродинамического сопротивления всасывающего и нагнетательного трактов и от места присоединения вентилятора к всасывающему тракту. Устранить или хотя бы снизить неравномерности по производительности вентиляторов можно с помощью шиберов, установленных на всасывающих или на нагнетательных линиях. Когда разница в производи -тельности отдельных вентиляторов составляет порядка 15 25$, то выравнивание производительности приводит к общему снижению расхода воздуха.
Работы по увеличению надежности и экономичности котлов
Работа газомазутных теплофикационных котлов типа ПТВМ на сернистом мазуте выявила целый ряд недостатков, затрудняющих их эксплуатацию и снижающих надежность и экономичность. Эти факторы могут быть разделены на недостатки конструкций и недостатки условий эксплуатации.
Для достижения проектной эксплуатационной теплопроизводи-тельности В.И.Васильев, Э.В.Пакуляк, И.В.Петров и др.[24,45,73] предлагают заменить вентиляторы типа ЭВР на вентиляторы других типов (Ц 13-50 № 4, Ц 9-57 № 5, Ц 14-46 и др.), так как вентиляторы ЭВР не создают паспортного давления и производительности. Б.И.Калашников и А.В.Рейхальсон [55] предлагают вместо существующих вентиляторов установить один или два с одновременной установкой 6 горелок двухступенчатой газификации вместо 16 существующих.
Увеличить тягу на котлах с индивидуальными трубами рекомендуется путем наращивания существующих, установкой осевых дымососов или вводом водогрейных котлов в групповую железобетонную трубу. Наращивание существующей трубы возможно только при замене, причем работа связана с большими затруднениями при демонтаже и монтаже. Осевой дымосос был внедрен на котле № I Пе-трашунайской ТЭЦ (Литовглавэнерго), но уже демонтирован из-за перегрева дымовой трубы. Железобетонная дымовая труба во много раз превосходит стоимость водогрейных котлов.
Установка калориферов для подогрева воздуха до положительных температур [ 73] уменьшит и так уже недостаточную производительность вентиляторов [28] , не говоря о сравнительно вы -23 соком (340-360 К) подогреве, предлагаемом В.Й.Витошкой и др. t25] .
На повышенных теплопроизводительностях замечается разогрев воздуховодов неработающих горелок из-за пропуска шиберов и при повышении разрежения на общем всасе по отношению к разрежению в топке.
Опыт показал, что штампованные форсунки на водогрейных ко омах по данным Б.И.Шаткова и др. [57] обеспечивают качественный распыл мазута и имеют достаточный угол раскрытия факела.
Срок службы поверхностей нагрева и интенсивность наружных загрязнений труб в значительной степени зависят от температуры стенок труб, которая, в свою очередь, определяется температурой сетовой воды. Из работ А.Ф.Серова, Р.Л.Петросяна, Г.П.Гладышева и др. [68,71,72] известно, что температуру воды на входе в котел необходимо поддерживать не ниже 380 К. В противном случае применение любых других способов борьбы с коррозией существенного эффекта не дает. Однако в работах ОРГРЭС [73] и долголетний опыт Клайпедской ГРЭС Литовглав-энерго [81] показывает, что повышение температуры воды перед котлом не имеет существенной разницы от температуры воды перед котлами 340-350 К или 370-380 К, а только ухудшает экономичность работы котла и приводит к увеличению расхода электроэнергии на привод насосов рециркуляции.
Башенные котлы типа ПТВМ как правило располагаются в городской зоне, вблизи объектов теплоснабжения. Поэтому вопросы защиты окружающей среды становятся весьма актуальными.
Как показали исследования, приведенные в работе [2.1] , -24 только один котел типа ПТВМ-50 при работе в течение суток на номинальной нагрузке выбрасывает в окружающую среду около 600 кг высокотоксичных окислов азота. Исследования по образованию окислов азота на котле ПТВМ-50 показали, что содержание о Ы0Х в уходящих газах колеблется в пределах 240-330 мг/м при изменении нагрузки от 20 до 90$ (11-50 МВт), рис.1..2.
В работе [52] отмечается, что характер образования N0X в топке котла ПТВМ в зависимости от нагрузки, избытка воздуха, оптимального варианта включения горелок идентичен зависимостям, полученным на паровых котлах. Однако оказалось, что выброс окислов азота, отсененный к I МВт, выработанного тепла у водогрейного котла, в 1,6 раза меньше, чем у парового котла ГМ-50. Условия, предопределяющие различие выбросов N0 водогрейных котлов от паровых, обусловлены эксплуатационными и конструктивными особенностями. К ним, прежде всего, следует отнести: - наличие большого количества горелок (от 12 до 20) с относительно небольшой производительностью (4-Ю МВт) ; - низкая температура среды в экранах, составляющая 350--390 К, что вызнвает интенсивный теплоотвод от зоны горения; - наличие цилиндрического туннеля в горелках L Mr = 1,12.
Как показано в работах Сигала и других [17] , увеличение количества горелок, а также интенсификация теплоотвода из зоны горения, приводит к снижению максимальной температуры и к уменьшению концентрации N0X . Действительно, измерения температуры по длине факела, приведенные в работе [ 0] , показали, что максимум температур при сжигании газа находится на расстоянии li/cLr = 2,16 и составляет 1700 К, что намного меньше, чем у паровых котлов. Протяженность высокотемпературной зоны сос-L. тавляет всего 2,0-2,3 "/ dr , вследствие интенсивного тепло-отвода от зоны горения.
Общая характеристика установленного оборудования и его работы в системе Литовглавэнерго
В системе Литовглавэнерго по состоянию на 01.01.81 г. установлено 65 водогрейных котлов общей мощностью 4473 МВт (3846 Гкал/ч) [Є7] . Из них котлов ПТВМ-ЮО - 16 шт., ПТВМ-50 -- 16 шт., ПТВМ-ЗОМ - 13 шт. и т.д. Практически на всех станциях основным топливом является мазут, резервным - природный газ. В табл. 2.1. и 2.2 приведены данные по общей выработке тепла станциями Литовглавэнерго и доле тепла, выработанного водогрейными котлами, а также сведения о потреблении мазута и газа. Из них видно, что за период 1976-1980 г.г. водогрейными котлами было выработано в среднем 40$ тепла. На выработку тепла израсходовано 63-69$ мазута и 31-37$ газа. При этом, газ используется, в основном, в весенне-летний период. В период же зимнего максимума котлы работают на мазуте.
Анализ результатов работы котлов показывает, что при сжигании газа не наблюдается особых затруднений в эксплуатации котлов. Все типы котлов несут номинальную нагрузку, прогрессивного заноса конвективного пучка не наблюдается. Однако, как отмечено выше, период работы котлов при сжигании газа относительно невелик.
Наибольшие затруднения возникают при сжигании мазута. Наблюдается прогрессивный занос конвективного пучка продуктами неполного сгорания мазута, что приводит к росту температуры уходящих газов на 20-25 К в сутки и резкому повышению сопротивления конвективного пучка. Номинальная нагрузка может достигаться кратковременно (2-5 суток) только после обмывки. Реальная средняя производительность в межобмывочный период не превышает 65-70$ от номинальной. Межобмывочный период составляет 1,5-2 месяца, после чего необходим останов котла для обмывки.
При обмывке котел останавливается, а тем самым еще на определенное время снижается и так уже недостаточная производительность. Таким образом, только на котлах типа ІЇТВМ-І00 и ПТВМ-50 вместо 2791 МВт установленной теплопроизводительности реально получаем примерно 1861 МВт, не считая, что часть котлов принудительно ремонтируется или обмывается.
Несмотря на высокую температуру уходящих газов при сжигании мазута (до 550-570 К), на отложениях конвективного пучка легко адсорбируется серный ангидрид. При обмывках котлов образовавшаяся серная кислота вызывает интенсивную сернокислотную коррозию не только конвективных, но и радиационных поверхностей нагрева. В результате этого срок службы конвективных поверхностей нагрева составляет всего 2-3 года а экранных поверхностей - 5-6 лет. Для замены конвективного пучка котла ПТВМ-І00 требуется 70 тн. металла, стоимость ремонта - 80 тыс. руб. Для замены экранной системы требуется 25 тн. металла, стоимость ремонта - 40 тыс.руб. Таким образом, только для за-мены поверхностей нагрева котлов ПТВМ-І00 в системе требуется ежегодно около 450-550 тн. металла и ремонт обходится 550--600 тыс.руб. Эти цифры не учитывают расход металла и затраты на ремонт газоходов, вспомогательного оборудования, а также затраты на аварийные ремонты, учащающиеся к концу рабочей ком-L пании. Здесь следует отметить, что любой аварийный останов в период резкого снижения температур приводит к появлению дополнительных неисправностей вследствие расхолаживания котла в условиях полуоткрытой компоновки.
Из вышесказанного следует, что водогрейные котлы в системе Литовглавэнерго являются основным, а в некоторых районах и единственным источником теплоснабжения и от надежности их работы зависит надежность обеспечения теплом промышленных предприятий и населения. Отсюда вытекает необходимость проведения различных мероприятий, направленных на повышение максимальной производительности котлов, повышения экономичности сжигания мазута, увеличения межобмывочного и межремонтного периода.
Исследования влияния количеств и импульсов движения., верхнего и нижнего дутья на процесс горения
Перед пуском котла в эксплуатацию были проведены холодные продувки. Перед снятием аэродинамической картины в топке котла была проведена тарировка коробов и сопел. В связи с тесной ком -поновкой и малыми длинами участков соединительных воздуховодов, особенно к нижним соплам, найти измерительный участок требуемой длины не удалось. Поэтому была произведена тарировка непосредственно в соплах нижнего дутья по [ \kl ,
Предварительно был установлен режим с величиной о I = 2, полученной на водяной модели.
Для проверки взаимодействия топлива с воздухом, во время холодных продувок котла в одну из форсунок была подана вода. Было выявлено; что струи нижнего дутья хорошо защищают стенки топочной камеры от попадания капель жидкого топлива. Шхревые зоны характеризуются поперечным переносом, а также переносом масс из одной полутопки в другую. Это подтвердилось тем, что следы жидкости были обнаружены у правой боковой и задней стенки при включении в работу левой фронтовой форсунки.
Пуск реконструированного котла был произведен в ноябре 1981 года и показал, что растопка котла на мазуте не создает никаких осложнений, и протекает даже проще и быстрее, чем при проектном исполнении. Режим растопки характеризуется следующими показателями: разрежение в топке 100,...,120 Па, давление мазута перед фор-сунками - 2,5,...,3,0 МПа (25,...,30 кг/см 1), давление воздуха за вентилятором - 200,...,300 Па (20,...,30 мм вод.ст.). От растопочного устройства зажигается одна из 4 средних форсунок, а от неё - рядом стоящая средняя. После получения устойчивого горения в топке устанавливается разрежение 40,...,50 Па (4,...,5 мм вод. ст.), давление воздуха за вентилятором - 500, ...,600 Па (50 ... 60 мм вод.ст.), давление мазута - 2,0,...,2,5 МПа (20,...,25 кг/см ). После этого зажигаются (от факела в топке) две средние форсунки на противоположной стене. При горении 4 форсунок разрежение в топке 40,...,50 Па (4,...,5 мм вод.ст.), давление воздуха 900,...,1000 Па (90,...,100 мм вод.ст.), давление мазута - 1,8, ...,2,0 МПа (18,#..,20 кг/см ). Нагрузка поднимается до необхо -димой при всех работающих форсунках.
На установившемся режиме максимальная достигнутая нагрузка составила 75 МВт (65 Гкал/ч) при среднем коэффициенте избытка воздуха о(у = 1,6. Нижняя часть топки, вплоть до уровня расположе -ния форсунок практически не заполнена факелом. В верхней части топки картина не симметричная. Во фронтовой полутопке горение заканчивалось несколько выше верхних сопел при среднем коэффициенте избытка воздуха в полутопке о = 1,8. В тыловой полутопке горение затягивалось в нижнюю часть конвективного пучка при среднем коэффициенте избытка воздуха о(ах = 1,2.
Как показал анализ аэродинамической структуры потока, такое протекание процесса было вызвано нарушением гидродинамической симметрии потоков по полутопкам. Топливо, подаваемое в центры вихревых зон, перемешивалось, в основном с воздухом из нижних и фронтовых верхних сопл. (см. рис. ММ ) и сгорает в прямоточной зоне вблизи тылового экрана. Верхний тыловой воздух проходит над несимметричной вихревой зоной и практически не смешиваясь с топливом вдоль фронтового экрана попадает в конвективную часть.
Даже при таком неотлаженном режиме было отмечено изменение характера отложений на конвективном пучке и если имел место занос конвективного пучка, то после восстановления топочного режима происходило снижение температуры уходящих газов со средней скоростью
0,5,...,0,7 к/час, практически до исходного уровня. 4.3. Исследования влияния количеств и испульсов движения верхнего и нижнего дутья на процесс горения.
Результаты анализа процесса сжигания в первых опытах пока -зали, что распределение расходов воздуха через сопла верхнего и нижнего дутья в количестве 40 : 60$ при S J = 2 не обеспечивает достижение приемлемых коэффициентов избытка воздуха oU = 1,1 ... I.I5 требуемой полноте выгорания топлива. В связи с этим были выполнены исследования по изучению влияния относительного импульса на коэффициент избытка воздуха в уходящих газах. В первую очередь, учитывая модельные исследования, уменьш расход воздуха через верхние сопла, что привело к соответствующему сниже -нию дЗ . Как и в модельных опытах, представленных на рис. $А\ режим 1 , заметно ухудшилось заполнение нижней части топки. Появилось заметное дымление. Поэтому в последующих экспериментах осуществлялось увеличения доли воздуха подаваемого через верхние сопла за счёт прикрытия шиберов нижнего дутья. В качестве критерия оптимальности каждого режима выбирался средний по топке коэффициент избытка воздуха, при котором отсутствовал видимый мехне-дожог. Результаты этих исследований представлены в таблицах 4.1л таьЛ.1 и на рисунке 4.2 кривая 1 . Анализ выявил, что для достижения оптимальных условий выгорания топлива при проектных коэффициентах избытка воздуха о(у = 1,15 необходимо увеличить величину относительного импульса до S3 = 8,...,13.
