Вращающиеся печи: теплотехника, управление и экология - Лисиенко В.Г.
ISBN 5-98457-018-1
Скачать (прямая ссылка):
Поток первичного воздуха оказывает дополнительное распыляющее действие, притом тем больше, чем больше разность скоростей воздуха и мазута. Скорость мазута имеет наибольшую величину в начале потока, т.е. вблизи обреза воздушной трубы, а затем быстро затухает. Вторичный воздух меньше влияет на распыление мазута, так как в дроблении участвует лишь незначительная его часть, непосредственно смывающая струю топлива. Однако температура вторичного воздуха существенно сказывается на испарении и газификации капель мазута.
Форма и длина факела зависит не только от распыления топлива, но и от интенсивности его смешения с воздухом. Во вращающейся печи конфигурация факела диктуется, прежде всего, изложенными выше требованиями. Применяемые горелочные устройства создают завихренный поток топлива и параллельный поток воздуха. Горение начинается с наружной поверхности факела и по мере смешения топлива с воздухом проникает к его оси. Длина факела определяется скоростью газификации мазута и его горения. Крупное распыление, недостаток воздуха или подача к корню факела только части воздуха, недостаточная температура подогрева мазута — все эти факторы замедляют горение и, следовательно, удлиняют факел. Процесс перемешивания определяется турбулентной диффузией. Количество дымовых газов и коэффициент турбулентного переноса пропорциональны скорости потока в сечении зоны спекания.
Скорость горения определяет и другой важный показатель — размеры топочного пространства (объем зоны горения). Обычно она условно рассчитывается по опытной величине теплового напряжения, которая колеблется в значительных пределах для одних и тех же размеров печей. В общем случае объем камеры сгорания может быть определен как произведение секундного выхода топочных газов на время сгорания топлива. Вследствие гетерогенного характера процесса горения жидкого топлива время его сгорания значительно боль-
231
ше, чем в случае газа. Этим объясняется то, что при переходе с газообразного топлива на мазут объем и, следовательно, длина зоны горения увеличиваются. Количество первичного воздуха, подаваемого в горелку, может составлять 4—
5 % общего количества воздуха. Обычно расход первичного воздуха практически составляет 8-12 % и практикуемое часто его увеличение до 15-20 % нецелесообразно, так как повышает расход топлива на обжиг клинкера. В этом случае понижается температура факела и, следовательно, теплоотдача материалу излучением, а также ухудшается охлаждение клинкера в холодильнике и уменьшается количество вторичного воздуха, поступающего в печь.
При достаточно высоком давлении мазута (свыше 3 МПа) возможна работа горелок вообще без первичного воздуха. Первичный воздух можно применять и подогретым (например, аспирационный воздух из колосникового холодильника после очистки в циклонах или электрофильтрах), однако, применение подогретого воздуха уменьшает длину факела и повышает расход воздуха. Уменьшению длины факела способствует и применение различных заверителей в воздушной трубе для закручивания воздушного потока, поэтому эти мероприятия наиболее целесообразны в печах сухого способа производства.
Для распыления и сжигания мазута во вращающихся печах служат форсунки, расположенные в трубе, по которой подается первичный воздух. Требования к конструкции форсунок определяются технологическими условиями работы печей. Скорость горения жидкого топлива и геометрические характеристики факела зависят от степени распыления, определяющей активную поверхность взаимодействия частиц топлива с кислородом воздуха, скорости и равномерности смешения топлива с воздухом, температуры и скорости потоков в воздуха, определяющих интенсивность подогрева и испарения.
Во вращающихся печах наиболее широкое распространение нашли механические вихревые и центробежные форсунки. В вихревых форсунках струю топлива перед выходом закручивают, что создает тангенциальные составляющие усилия воздействующей среды и способствует лучшему разрушению струи топлива. У выхода из сопла каждая капля мазута обладает поступательной скоростью вдоль оси форсунки и окружной (вращательной) скоростью. Равнодействующая этих скоростей направлена под углом а к оси, определяющим угол раскрытия факела. При увеличении угла а уменьшается расстояние, на которое выбрасывается топливо (длина факела). Этот угол увеличивается при уменьшении диаметра канала сопла и длины цилиндрической части. При постоянном давлении и постоянной вязкости расход мазута, размеры и форма факела зависят также от степени шероховатости поверхности стенок канала сопла и от чистоты обработки поверхности отверстия сопла. На цементных заводах применяются конструкции мазутных форсунок (одноканальные, двухканальные конструкции Южгипроцемента, одноканальные конструкции Гип-роцемента, ВАМИ, конструкции “Цементанлагенбау”, “Полизиус” и др.).
232
г
Простейшим завихрителем является винтовая вставка с 6-12 спиральными канавками, заканчивающаяся конусом (рис. 4.89). Чем больше угол наклона винтовой линии и угол при вершине выходного конуса, тем короче образующийся факел. Внутри мазутной трубы 1, оканчивающейся наконечником 2 со сменной пробкой 4, перемещается игла 3 с винтовыми канавками на наружной поверхности. При удалении ее от сопла вращение струи ослабляется и факел удлиняется. Изменять длину факела и угол его раскрытия можно также путем замены пробки 4 с соплом. Турбулизация струи уменьшается при увеличении диаметра сопла и удлинении его цилиндрического участка. Она проста по конструкции и обслуживанию, однако диапазон регулирования ее недостаточен.
