Горелочные устройства

Плоскофакельные горелочные устройства
Горелочные устройства любых конструкций служат для ввода в топку топлива и воздуха, последующего их перемешивания и обеспечения устойчивого горения топливовоздушной смеси.
Плоскофакельные горелки используются для работы котлов на различных видах топлива (газообразном, твердом пылевидном, жидком (мазут)), как при раздельном так и при совместном их сжигании.
Плоскофакельные горелки представляют собой конструкцию из двух сопел, расположенных на вертикальной оси под углом друг к другу. В верхнее многоканальное сопло подаются различные виды топлив (природный, коксовый, доменный и др. газы, пылевидное твердое топливо) и первичный воздух. Потоки топлива (природный, коксовый газы) могут выпускаться мелкими перпендикулярными струями относительно первичного воздуха, либо двигаться сонаправленно с воздухом (при сжигании низкокалорийных газов или пылевидного топлива). Вторичный воздух подается через нижнее сопло встречным потоком. Также, при работе котла одновременно или попеременно на нескольких видах топлива: газообразном, твердом, жидком, осуществляется конструктивное перераспределение топливоподающих каналов между верхним и нижним соплом.
В плоскофакельных горелках, в результате соударения струй потоков ориентированных под углом друг к другу, образуется широкий плоский факел с увеличенным периметром струи, интенсифицирующим процесс окисления, а значит и минимизирующим химический недожог.
Поток топливовоздушной смеси, вытекающий с большой скоростью из сопла, генерирует мощные токи рециркуляции топочных газов, образуя, таким образом восстановительную зону на выходе из горелки и последующую вторую зону — окислительную, где происходит догорание СО. В этом случае в восстановительной зоне происходит подавление термических и топливных оксидов азота из-за недостатка кислорода, в окислительной же зоне образование термических NOx сдерживается в результате снижения температуры горения из-за избыточных объемов.
Стабилизация горения при использовании плоскофакельных горелок происходит при эжектировании горячих продуктов сгорания по поверхности струи.
Изменяя распределение вторичного воздуха между верхним и нижним соплами, можно смещать вверх или вниз зону столкновения сопряженных потоков и соответственно изменять расположение факела по высоте топки. Таким путем можно регулировать температуру перегретого пара на выходе из котла, не прибегая к повороту вверх или вниз самих горелок и изменяя только степень открытия шиберов на воздуховодах верхнего и нижнего сопла. Таким образом, плоскофакельные горелки удовлетворяют требованиям технологичности и надежности,обеспечивают высокоэффективное сжигание разнообразных видов топлив на одном котле без установки большого количества горелочных устройств, работающих на различных видах топлив; также обеспечивают улучшенные экологические и экономические показатели (снижение выбросов СО и NOx по сравнению с вихревыми горелками и уменьшение недожога).
Плоскофакельные горелочные устройства с установками-генераторами импульсного коронного разряда с расширенной зоной ионизации (ИКРРЗИ).
Установки на основе ИКРРЗИ созданы для конверсии газовых выбросов химических, коксовых, металлургических производств, теплоэлектростанций как высокотехнологическое средство защиты окружающей среды, а так же для увеличения эффективности сгорания различных топлив.
Установка содержит: генератор исходных импульсов, выполненный на современных полупроводниковых приборах; повышающий импульсный трансформатор с рабочим напряжением высоковольтной обмотки 70 кВ и электродную систему с импульсным коронным разрядом с расширенной зоной ионизации. Электродная система расположена в двух отрезках труб, обеспечивающих производительность при обработке газовых выбросов более 1000 м3/час. При этом каждый элементарный объем обрабатываемого газа (в том числе газовых выбросов), проходит через плазму коронного разряда и подвергается воздействию всех высокоинтенсивных физических факторов: сильного импульсного электрического и сопутствующего ему магнитного поля, воздействию микрочастиц (электронов, протонов, атомарного и молекулярного кислорода, озона, перекиси водорода, радикалов ОН и т.д.), широкополосного излучения.
Принципиальным здесь является то, что в объемном коронном разряде в газовой среде того или иного состава (в простейшем случае – в воздухе) создаются активные микрочастицы, в том числе озон и атомарный кислород, которые обеспечивают более эффективное горение. Под более эффективным горением следует понимать как более полное сгорание (окисление) горючих энергоносителей, так и минимизацию вредных веществ после горения.
Два основных варианта использования коронного разряда:
1. Использование коронного разряда для получения синтез-газа из такого исходного энергоносителя как смесь ацетиленсодержащего абсорбционного газа с природным газом (до содержания ацетилена в составе смеси не выше 15%), для последующего сжигания (используя паровой риформинг в коронном разряде или в комбинированном разряде). Указанный выше импульсный разряд вызывает реакцию, в результате которой образуется водород и монооксид углерода. Воздействие электрического разряда, т.е. электронных лучей, на молекулы вызывает образование радикала, индуцирующего реакцию. Одновременно вызывается вторичная реакция, в которой углеводород разлагается на воду и С2-соединение, содержащее в качестве основного компонента ацетилен. Ацетилен присутствующий в смеси в начале реакции и образовавшийся в виде побочного продукта абсорбируется водой, углеводородом и кислородсодержащим соединением, снова вступает в реакцию под действием импульсного разряда, в результате превращаясь в синтез-газ, с последующим сжиганием последнего в топке парового котла.
Такой вариант установки ИКРРЗИ внедрен на химическом предприятии, г.Сумы.
2. Использование коронного разряда для обогащения активными микрочастицами воздух, подаваемый в горелки в качестве естественного окислителя.
Этот вариант внедрен и успешно эксплуатируется на Донецком металлургическом заводе, и на Ясиноватском коксохимзаводе.
Преимущества плоскофакельных горелочных устройств с использованием установки на основе ИКРРЗИ:
— увеличение эффективности сжигания различных видов топлива,
с уменьшением процента вредных выбросов в уходящих газах;
— высокоэффективное энергосберегающее удаление вредных примесей из различных газов;
-компактное блочное исполнение (без установки большого количества горелочных устройств, работающих на различных видах топлив); — дополнительное экономичное регулирование температуры перегретого пара при работе в крайних режимах нагрузки котлоагрегата путем изменения высоты факела.