Промышленного котла с гамма-топкой

Натурные аэродинамические исследования котла с гамма-топкой проводились на серийном котле ПК-10Ш, реконструиро­ванном по проекту ВТИ и СКВ ВТИ. После реконструкции произ­водительность и параметры пара оставлены прежними (230 т/ч, 10,0 МПа, 510°С), но вместо открытой топки с холодной воронкой я фронтальным расположением четырех амбразур была смонти­рована полуоткрытая топка с встречно-наклонным расположе­нием прямоточных щелевых горелок (рис. 10). Над пережимом установлен низкоопущенный ширмовый пароперегреватель. Шахтные сепараторы молотковых мельниц заменены малогаба­ритными инерционными сепараторами (с переводом мельниц под наддув), а на тракте между мельницами и горелками уста­новлены пылеконцентраторы. Последнее обстоятельство привело к необходимости установить комбинированные горелки: <роме двух вертикально вытянутых сопл первичной аэросмеси, размещенных внутри сопла вторичного воздуха, в верхней части этих горелок имелись сопла сбросного воздуха, через которые наступало 60% сушильного агента и около 20% всей пыли рис. 11). Ось сбросных сопл наклонена к горизонту на 40°, в то время как ось основных горелок имела угол наклона  = 50°.

Такая конструкция горелок привела к некоторому отступле­нию от исследованной на моделях схемы топочного устройства, но в данном случае это необходимо, так как освобождает ядро прения от значительной части водяных паров, содержащихся в сушильном агенте. Это способствует повышению температурного уровня, являющегося непременным условием форсирования процесса горения и надежного удаления шлака в жидком виде [11].

Рис. 10. Реконструированный котел ПК-10Ш (а) и система подачи пыли от мельниц до горелок (б):

1 — камера горения; 2 - основные горелки; 3 - сбросные горелки; 4 — низко-опущенные ширмы; 5 — молотковая мельница с малогабаритным инерционным сепаратором; 6 — центробежный пылеконцентратор

Кроме контроля с помощью стандартных приборов всех пото­ков воздуха, поступающих в топку, проведены измерения в самой топке температур (с помощью отсосной платина-платино-родиевой термопары) и скоростей (четырехточечным пневмо-метрическим зондом типа трубки ВТИ).

Расположение лючков, через которые осуществлялось зонди­рование камеры горения, показано на рис. 12, а результаты

Рис. 11. Комбинированная прямоточная горелка для гамма-топки ВТИ:

1 — сопла аэросмеси; 2 — вторичный воздух; 3 — слабозапыленный поток аэросмеси

измерения скоростей газовых потоков - на рис. 13. На послед­нем рисунке отчетливо виден уобразный характер траектории факела. Кривая I описывает поля скоростей в вертикальных плоскостях, проходящих через оси различных работающих горелок, а кривая 2 - вертикальные составляющие скоростей в плоскости отключенной горелки. Общий характер скоростного поля здесь аналогичен наблюдаемому в плоскостях рабочих горелок. Отличие состоит в некотором снижении (примерно на 20%) максимума скорости у фронтового экрана [12].

Измерение скоростей газов в горизонтальном сечении над пережимом перед ширмами выявило зону опускных скоростей над скатами пережима. Глубина зоны составляет 0,5-1,0 м, считая от экрана: это соответствует углу расширения потока газов, выходящих из горловины пережима, примерно в 12-14°.

Рис. 12. Схема размещения лючков для исследования аэродинамики и процесса горения

Если учесть, что угол наклона ската по отношению к вертикали составляет 30°, то отрыв потока от ската следует признать естественным.

В целом исследование аэродинамики камеры горения подтвердило наличие и устойчивость проектной аэродинамической структуры при любых изменениях режима. У фронтового экрана отмечено интенсивное подъемное движение газов со скорость до 25 м/с. Снятие полей скорости позволило измерить количество газов, двигающихся по петлеобразной траектории. Установлено, кроме того, полное использование объема камеры горения и интенсивное выравнивание потоков и тепловых нагрузок по ширине камеры горения при несимметричном включении горелок.

Рис. 13. Поля скоростей при сжигании ирша-бородинского угля в гамма-топке:

J — вертикальные составляющие скорости в плоскости работающей горелки; 2 — то же в плоскости неработающей горелки

Так же как и при исследовании на модели, экспериментально измерены М и К. Все опытные значения оказались близки к рас­считанным по приведенным выше уравнениям. Что касается выноса 6, то оценка этого параметра была сделана по результа­там исследования процесса горения.