Комбинированные горелки на мазуте или угле

Комбинированные горелки кроме газового могут сжигать жидкое и даже твердое топливо. Устройства, работающее на дизеле, обычно используются при относительно небольших мощностях теплогенерирующих агрегатов. О них рассказано ранее. На теплоэлектростанциях, теплоцентралях, крупных промышленных предприятиях резервным, растопочным, а иногда и основным топливом является мазут. А вот уголь сжигают в пылеугольных горелках в топках мощных энергетических котлов как основное топливо.

Мазут

Мазут ― высококалорийное топливо с низшей теплотой сгорания в пределах от 39,4 до 40,7 МДж/кг. Его получают в процессе перегонки нефти (рис.1). Выход мазута составляет до 50 % по массе в расчёте на исходную нефть. Кроме котлов и промышленных печей этот продукт переработки находит широкое применение в качестве топлива для судовых установок.

Рис.1 Мазут

Свойства мазута зависят от состава нефти и технологии ее переработки. К основным характеристикам относятся вязкость, температура вспышки и температура застывания. Мазут является вязким веществом. Для перемещения по трубопроводам мазут марки М40 подогревают до температуры 90 – 100 ℃, а марки М100 – до 110 – 120 ℃, что позволяет увеличить его текучесть. Необходимость нагрева является главной особенностью мазутного хозяйства предприятий.

Важной характеристикой мазутов является содержание в них серы: чем ее меньше, тем лучше. При значительном содержании при горении получаются газы, во взаимодействии с парами воды образующие серную кислоту, вызывающую коррозию поверхностей нагрева котла.

Мазутное хозяйство

Мазут доставляется в автомобильных либо железнодорожных цистернах (рис.2). Если рядом расположен нефтеперерабатывающий завод, топливо может поступать по трубопроводу.

Рис.2 Железнодорожные цистерны с мазутом

Мазут требует выполнения нескольких операций перед подачей на горение:

• слив из железнодорожных либо автомобильных цистерн,

• организацию хранения без расслоения на мазут и воду,

• разогрев и перемешивание в баках, транспортировка по трубопроводам,

• дополнительный подогрев перед форсунками.

Рис.3 Мазутонасосная Ново рязанской ТЭЦ

Мазутное хозяйство при доставке мазута железнодорожным транспортом состоит из следующих сооружений и устройств:

• сливной эстакады с промежуточной емкостью;

• мазутохранилища;

• мазутонасосной станции (рис.3);

• системы мазутопроводов для транспортировки топлива между емкостями, мазутонасосной и котельными установками, а также устройствами для подогрева мазута;

• установок для приема, хранения и ввода в мазут жидких присадок.

При сливе из железнодорожной цистерны мазут самотеком движется по открытым лоткам (желобам) в приемные баки. По дну лотков проложены паропроводы. Далее из приемных резервуаров топливо перекачивается погружными нефтяными насосами в основные резервуары для хранения. Подогрев мазута в резервуарах проводится обычно трубчатыми подогревателями поверхностного типа, обогреваемыми паром. В водогрейных котельных пар отсутствует, поэтому подогрев мазута осуществляется горячей водой с температурой до 150 °С.

Мазутные форсунки

Качественное сжигания мазута возможно при его распыливании на мельчайшие капли, для чего служат форсунки различных конструкций: механические, с использованием распыливающей среды и комбинированные.

Рис.4 Форсунка ротационная

Механические форсунки устанавливают на котлах, для которых мазут основное топливо. В них жидкое топливо распыливается двумя способами:

• при проходе через сопло с небольшим отверстием;

• при закручивании горючего за счет центробежных сил или при вращении узлов самой форсунки.

Ротационная форсунка (рис.4) имеет электродвигатель, который приводит во вращение распыливающий стакан. Внутрь последнего по топливной трубе подается мазут. Под действием центробежной силы он распределяется по рабочей поверхности стакана и сходит с переднего края в виде тонкой пленки, в дальнейшем разбивающейся на мельчайшие капли.

Форсунки с распыливающей средой используют пар с давлением 0,5 – 2,5 МПа или воздух. В форсунки высокого давления компрессором накачивается воздух давлением 0,3 – 0,6 МПа. В форсунках низкого давления воздух подается вентилятором с давлением 100 – 700 даПа. В комбинированных форсунках используют как энергию мазута, подаваемого под давлением, так и энергию распыливающей среды.

Газомазутные горелки

Одновременное либо раздельное сжигание двух видов топлива, жидкого и газообразного, обеспечивают газомазутные горелки. Они работают с принудительной подачей воздуха. При комбинированном сжигании мазут служит добавкой к газу, увеличивающей излучающую способность факела.

Рис.5 Горелка НГМГ

Низконапорная газомазутная горелка НГМГ (рис.5) состоит из газовой, воздушной и жидкотопливной частей.

Рис.6 Устройство газомазутной горелки

Мазут подогревается и подается в паромеханическую форсунку (рис.6). В ней имеются паровая и топливная трубы: по внутренней трубе подается жидкое топливо, по внешнему кольцу ― пар для дополнительного распыления.

Распыливающий воздух подается вентилятором через завихрители, что обеспечивает качественное образование аэрозольного облака из мельчайших капель мазута. Основное количество воздуха, необходимого для горения, поступает через лопаточные завихрители под давлением 100 – 150 даПа. Давление и расход распыливающего воздуха остается неизменным на всех режимах работы горелки. Объем воздуха на горение меняется в зависимости от расхода топлива.

Газ подается через специальный узел ― полое кольцо с отверстиями по окружности. Их количество и диаметр зависят от производительности горелки. Например, при номинальной мощности горелки 1400 Мкал/ч выполняется 16 отверстий диаметром 7 мм. Расход газа составляет 165 м³/ч при давлении 350 – 400 даПа.

Уголь

Твердое топливо, применяемое в комбинированных горелках, представлено прежде всего углем. Который добывается в виде крупных кусков (рис.7), поэтому перед подачей на горение каменный либо бурый уголь измельчают до пылевидного состояния.

Рис.7 Хранение угля

Уголь на тепловые электростанции (ТЭС) доставляется в больших количествах, чаще всего железнодорожным транспортом. На ТЭС имеется сложное топливное хозяйство, которое служит для разгрузки и хранения исходного сырья, приготовления из него угольной пыли и подачи ее к горелкам.

Подготовка угля к использованию состоит из нескольких этапов:

• разгрузка, а зимой еще и размораживание;

• дробление крупных кусков;

• транспортировка в котельный цех;

• сушка и измельчение до пылевидного состояния;

• подача измельченного и подсушенного топлива к горелкам.

Рис.8 Молотковая мельница на Сахалинской ГРЭС-2

Уголь выгружается из железнодорожных вагонов и поступает на склад, откуда подается в дробильную установку. Далее топливо поступает в бункер сырого угля, а оттуда через питатели в пылеугольные мельницы (рис.8). Угольная пыль пневматически транспортируется через сепаратор и циклон в бункер угольной пыли, а оттуда питателями к горелкам.

Ведутся работы по внедрению водоугольного топлива. Оно представляет собой однородную суспензию из угля мелкого помола и воды в 2:1, а также небольшого количества пластификатора, используемого для улучшения текучести и стабильности. Достоинств у этого вида топлива много: оно не взрывоопасно, его можно транспортировать по трубопроводам на дальние расстояния, при этом затраты на хранение невелики. Относительно дешевое водоугольное топливо может частично или полностью заменить дорогостоящий мазут.

Пылегазовые горелки

Пылегазовые горелки служат для организованного ввода угольной пыли и воздуха в топку. Через горелку в топку поступают два различных потока: топливо-воздушная смесь (топливная пыль при температуре 70 - 130°С и первичный воздух) и вторичный воздух с температурой 250 - 420°С. Образование горючей смеси завершается в топочной камере.

Рис. 9 Конструкция пылегазовой горелки

1 — кольцевая периферийная камера газа; 2 — короб подачи воздуха;

3 — подача пылевоздушной смеси

В комбинированной пылегазовой горелке (рис. 9) природный газ через отверстия в кольцевой периферийной камере поступает в топку, а угольная пыль подается по центральному каналу.

Рис. 10 Пылегазовая горелка ГПГК 26

Пылегазовые горелки ГПГК 26 (рис.10) производит ООО «Пауэрз». Их максимальная мощность — 26 МВт, которая достигается при сжигании в течение часа почти 4,5 тонн угля. Масса горелки 850 кг.

 Автор статьи: Вершилович Владислав Адамович

- Место работы - ООО «Газпром газораспределение Нижний Новгород»

- Автор популярных книг и учебных пособий по устройству и эксплуатации газового оборудования

Пройдите курсы по промышленной безопасности
И получите удостоверение

Подробности здесь