Конструкции газомазутных горелок

Газомазутные горелки ОАО "НПО ЦКТИ”, применяемые на энергетических котлах паропроизводительностью более 20 кг/с. На рис. 2.4.12 показана горелка ГМУ-40м, предоставляющая типоразмерный ряд газомазутных горелок тепловой мощностью от 12,5 до 60 МВт: ГМУ-12,5м, ГМУ-15м, ГМУ-17,5м, ГМУ-20м, ГМУ-30м, ГМУ-40м, ГМУ-45м, ГМУ-52м, ГМУ-60м.

Двухпоточная по воздуху газомазутная горелка вихревого типа тепловой мощностью 40 МВт состоит из корпуса 10 с перегородкой и шибером 9, регулирующим раздачу воздуха, воздухонаправляющего устройства периферийного канала с аксиальным лопаточным завихрителем 3, воздухонаправляющего устройства внутреннего канала с малым 4 и большим 5 аксиальными лопаточными завихрителями.

Рис. 2.4.12. Газомазутная горелка ГМУ-40 м

Периферийный завихритель имеет профилированные лопатки с безударным входом, установленные под углом 45°. Внутренние завихрители состоят из плоских лопаток с углом установки 45°.

Все завихрители закручивают воздух в одну сторону и (в соответствии с заказом) выполняются левого и правого вращения. Через периферийный канал поступает около 60 % воздуха, через внутренний - 40 %. Газораздающий узел выполнен двухпоточным и состоит из трубчатой системы с газораздающими трубками 1, на концах которых расположены насадки с выпускными отверстиями, и узла центральной подачи газа 2. Выходной участок горелки оканчивается биконической амбразурой из огнеупорного материала с углом раскрытия 15° на сторону.

Датчик контроля факела размещается в трубе 6. Для визуального контроля работы горелки предусмотрена гляделка. Горелка оснащена запально-защитным устройством (ЗЗУ), размещенными в трубе 8. По оси горелки расположена паромеханическая форсунка 7. Регулирование тепловой мощности горелки – плавное.

Горелка ГМУ-12,5м состоит из воздухонаправляющего устройства и систем подачи газа и мазута (рис. 2.4.13). Воздухонаправляющее устройство имеет корпус 3 и обечайку с перегородкой, разделяющей воздушный поток на два потока - периферийный и внутренний. Часть воздуха через перепускное отверстие поступает в центральный канал для охлаждения форсунки.

Рис. 2.4.13. Газомазутная горелка ГМУ-12,5 м

В каждом канале для закрутки воздушных потоков установлены лопаточные завихрители 1 и 2 аксиального типа. Завихрители состоят из профилированных лопаток с углом установки 45°, равномерно расположенных между ободом и втулкой. Оба завихрителя закручивают воздух в одну сторону. Воздух распределяется по каналам следующим образом: через периферийный канал поступает 60,2 % воздуха, через внутренний - 36,2 % и 3,6 % поступает в центральный канал газового коллектора.

Для регулировки распределения воздуха по каналам на перегородке, делящей воздушный поток на два потока, установлен "языковый" шибер 8.

В горелке применена центральная система подачи газа, которая выполнена из следующих узлов: входного патрубка, газового коллектора 5 и газораздающего насадка 9. Для работы на мазуте используется паромеханическая форсунка, устанавливаемая по оси горелки в центральной трубе.

Горелку оснащают запально-защитным устройством ЗЗУ-ЗГ-01/2-1750 конструкции с системой контроля факела. Запальник помещают в трубу 6, оптический датчик - в трубу 4. Для визуального контроля процесса горения горелка оборудована гляделкой 7.

Горелки большой мощности Таганрогского котельного завода. Практически все газомазутные горелки, выпускаемые котельными заводами для своих котлов, - комбинированные, вихревого типа. В них используется принцип как тангенциальной, так и аксиальной закрутки воздуха. Они могут быть как однопоточные (по воздуху), так и двухпоточные и многопоточные.

Преимуществами двухпоточных горелок являются возможность широкого выбора аэродинамических характеристик и структура факела с целью оптимизации динамики и качества смешения топлива с воздухом, в частности, для уменьшения вредных выбросов. Двухпоточными горелками оснащаются преимущественно котлы большой производительности.

В горелках котлов под наддувом при замене (снятии) форсунки или запальника для исключения выбивания горячих газов наружу в установочное устройство (отверстие) подается воздух под давлением, препятствующий выходу газов наружу. Амбразуры горелок защищаются от обгорания и оплавления трубами нижней радиационной части, ошипованными и покрытыми карборундовой обмазкой.

Подвод воздуха к горелкам осуществляется как индивидуальными воздуховодами, так и общим коробом.

На котле ТГМП-204 паропроизводительностью 2650 т/ч для уменьшения температуры газов в зоне горения, снижения содержания оксидов азота и уменьшения газовой коррозии установлено 36 горелок производительностью по мазуту 5,2 т/ч, размещенных в три яруса на фронтовой и задней стенках топочной камеры. Воздух на горелки поступает из общего короба, так как при таком числе горелок становится затруднительным индивидуальное регулирование.

На входе воздуха в общий короб установлены регулирующие устройства. Равномерная раздача воздуха по горелкам обеспечивается за счет больших размеров воздушных коробов и соответственно малой потери напора при движении в них воздуха. Общий короб разделен на три отсека для раздельной подачи воздуха во внутренние и периферийные каналы горелок, а также для ввода рециркулируемых дымовых газов.

На рис. 2.4.14 показана горелка котла ТГМП-204. Снаружи периферийного воздушного канала 6 находится канал 7 для ввода рециркулирующих дымовых газов с целью регулирования температуры перегретого пара и снижения температуры дымовых газов в зоне горения для уменьшения содержания NO_x и снижения интенсивности газовой коррозии.

Рис. 2.4.14. Включенная в общий короб газомазутная горелка котла ТГМП-204 с пропускной способностью 5,14 т/ч мазута: 1 - импульсная линия для контроля за давлением воздуха; 2 и 4 - подача воздуха соответственно в центральный и периферийный кольцевые каналы; 3 и 6 - тангенциально-лопаточный аппарат соответственно центрального и периферийного воздуха; 5 - газовый коллектор; 7 - ввод газов рециркуляции; 8 - линзовый компенсатор; 9 - амбразура горелки; 10 - газовый запальник; 11 - форсунка; 12 - пневмозатвор

Для улучшения процесса горения при предельно малых избытках воздуха ВТИ предложены прямоточные горелки встречноударного действия. Горелки устанавливаются на фронтовой и задней стенах топочной камеры. Процесс горения с этими горелками улучшается за счет вторичного перемешивания в результате соударения струй. Горелки предназначены для котлов блоков 300 и 800 МВт и ряда котлов высокого давления.

Горелка встречно-ударного действия с производительностью по мазуту 6 т/ч для котлов ТГМП-114 показана на рис. 2.4.15. Испытания, проведенные в ВТИ, показали высокую надежность и устойчивость работы горелок с предельно малыми избытками воздуха. Благодаря интенсивному перемешиванию в соударяющихся струях эти горелки менее чувствительны к неравномерности распределения топлива и воздуха, чем вихревые. За счет отключения наружного воздушного канала горелки осуществляется снижение нагрузки котла до 45 % номинальной без отключения горелок.

Для котлов большой мощности применяются также многоканальные трехпоточные газомазутные подовые горелки (рис. 2.4.16). Горелки имеют аксиальный завихритель 2 приосевого воздушного потока, тангенциальный лопаточный завихритель 1 центрального воздушного потока с неподвижными лопатками и реверсивный завихритель 6 воздуха периферийного потока.

Рис. 2.4.16. Многоканальная газомазутная подовая горелка мощностью 41...104 МВт: 1 - тангенциальный лопаточный завихритель центрального воздушного потока с неподвижными лопатками; 2 - аксиальный завихритель приосевого воздушного потока с неподвижными лопатками; 3 - устройство подачи периферийного газа; 4 - устройство подачи центрального газа; 5 - форсунка; 6 - реверсивный аксиальный завихритель периферийного потока

Сопротивление горелок по воздуху 1,6…2 кПа. Форсунки горелок - паромеханические. Горелки обеспечивают работу котлов в диапазоне нагрузок 100…40 % с избытком воздуха за пароперегревателем 1,01…1,03.

Широкое распространение получили унифицированные газомазутные горелки ГМУ-30-11 и ГМУ-45-11. Они рассчитаны на раздельное сжигание мазута и природного или попутного газа. Допускается кратковременное совместное сжигание мазута и газа в период перехода с одного вида топлива на другой.

В горелках предусмотрен ввод газов рециркуляции в смеси с воздухом, поступающим через периферийный канал горелки. Возможен ввод рециркуляции в смеси со всем воздухом, подаваемым на горение, но при этом степень рециркуляции газов на номинальной нагрузке не должна превышать 40 %. Допускается установка горелок и на котлах без рециркуляции газов.

Унифицированная газомазутная горелка типа ГМУ выполнена двухпоточной (рис. 2.4.17). Она состоит из воздухонаправляющего устройства внутреннего канала с осевым (аксиальным) завихрителем 4, воздухонаправляющего устройства периферийного канала с тангенциальным лопаточным завихрителем 5, газораздающего узла с центральной раздачей газа 2, запальника 7 запально-защитного устройства, трубы для установки форсунки 1, узла пневмозатвора 8 с гляделкой для визуального контроля факела.

Рис. 2.4.17. Газомазутная горелка ГМУ: 1 - мазутная форсунка; 2 - газовый коллектор центральной раздачи газа; 3 - опорная плита; 4 - завихритель внутреннего воздушного канала; 5 - завихритель периферийного воздушного канала; 6 - газовоздушный короб; 7 - запальник запально-защитного устройства; 8 - пневмозатвор; 8 - датчик контроля факела запально-защитного устройства; I - газ запальника; II - пар; III - мазут; IV - газ

Осевой завихритель имеет профилированные лопатки, выходные участки которых повернуты по отношению к оси горелки под углом 40°, а тангенциальный завихритель - плоские лопатки, установленные с углом наклона 60° к радиусу. Оба завихрителя закручивают воздух в одну сторону и в соответствии с заказом выполняются левого и правого вращения.

Через периферийный канал поступает 60 % воздуха, через внутренний - 40 %, из которых около 5 % воздуха проходит через перепускные окна в газораздающем узле в центральный канал для охлаждения форсунки и газораздающего насадка.

Основным и предпочтительным вариантом амбразуры для унифицированных горелок является биконическая амбразура, форма и размеры которой применительно к каждому типоразмеру горелки должны соответствовать нормативно-технической документации. Допускается применение других форм амбразуры.

Для распыливания жидкого топлива в унифицированных горелках используются паромеханические форсунки. При условиях эксплуатации, не требующих снижения тепловой мощности горелок ниже 60... 70 %, допустимо применение механических форсунок.