CC BY
26
УДК 620.9:662.92; 658.264
К.А. Штым, А.А. Борода, С.В.Чистяков
ШТЫМ Константин Анатольевич - кандидат технических наук, доцент кафедры теплоэнергетики и теплотехники Инженерной школы (Дальневосточный федеральный университет, Владивосток), БОРОДА Алексей Викторович - инженер кафедры теплоэнергетики и теплотехники Инженерной школы (Дальневосточный федеральный университет, Владивосток), ЧИСТЯКОВ Сергей Владимирович - аспирант кафедры теплоэнергетики и теплотехники Инженерной школы (Дальневосточный федеральный университет, Владивосток). E-mail: serg4nt@mail.ru © Штым К. А., Борода А.А., Чистяков С.В., 2012
Оптимизация тепловой защиты камеры сгорания воздухоохлаждаемых циклонно-вихревых предтопков
Предложены мероприятия по защите камеры сгорания циклонно-вихревого предтопка от теплового напряжения, создаваемого при сжигании жидкого и газообразного топлива. Перечислены основные проблемы, которые могут возникнуть в процессе эксплуатации циклонно-вихревого предтопка. Авторами предложена методика расчетов тепловых расширений материалов камеры сгорания.
Ключевые слова: циклонно-вихревой предтопок, завихряющий аппарат, камера сгорания, компенсирующий зазор, обмуровка.
Optimization ofthermalprotection ofcombustionair-cyclone-vortex predtopkov. Sergey V. Сhistyakov, Konstantin A. Shtym, Alex V.Boroda - School of Engineering (Far Eastern Federal University, Vladivostok). Measures to protect the burning part of cyclone-combustion chamber from thermal tension by burning liquid and gas fuels is proposed in this article. There are main problems of this process in cyclone- combustion chamber and conditions of protection to the burning part of it are formulated.
Key words: cyclone-vortex before the furnace, swirling apparatus, a combustion chamber thatcompensates for the gap, brickwork.
Циклонно-вихревые предтопки традиционно применялись с жаропрочным покрытием, нанесенным на водоохлаждаемую поверхность, включенную в контур циркуляции котельной установки. При наличии оши-повки и сетки на поверхность наносилась хромитовая и карборундовая обмазка [1].
Причина, по которой приходилось использовать такие сложные мероприятия, связана со следующими условиями:
- высокие тепловые напряжения (до 100 МВт/м3);
- необходимость жидкого шлакоудаления;
- несовершенство аэродинамики вихревого потока.
При разработке воздухоохлаждаемой камеры была предложена схема комбинированного ввода воздуха в ось через аксиальный завихряющий аппарат и тангенциально - через сопла, расположенные по всей длине камеры сгорания несколькими потоками [3]. Кроме того, был геометрически сформирован пережим, позволяющий добиться необходимой степени выгорания топлива и уменьшить тепловое напряжение до 30 МВт/м3, что для предтопков воздушного охлаждения является предельной величиной.
Первая камера сгорания оснащалась тяжелой обмуровкой из кирпича ШБ огнеупорностью 1650 °С. К недостаткам такой конструкции можно отнести высокую материалоемкость, уменьшение объема камеры сгорания. Конструкция надсопловых блоков была выполнена клямерным замком, связывающим прутком весь ряд надсопловых кирпичей, при разрушении одного кирпича приходилось заменять весь ряд надсопло-вых кирпичей [4].
С целью улучшение конструкции была предложена облегченная обмуровка, где кирпич располагается торцевым клином. Применение облегченной обмуровки позволило увеличить объем камеры сгорания и сократить количество кирпича (см. таблицу).
К существенному недостатку предложенной конструкции можно отнести разрушение отдельных надсопловых кирпичей. После анализа причин в процессе эксплуатации для улучшения конструкции применили другой тип надсоплового кирпича и изменили конструкцию соплового ввода для обеспечения цилиндрич-ности камеры. При этом расчетный коэффициент теплового линейного расширения для кирпичей межсоплового ряда составил 5,5х10-6 1/°С, в диапазоне температур от 600 до 1000 °С. Общее тепловое удлинение
межсоплового ряда для предтопка диаметром 1998 мм составило от 5 до 8 мм в диапазоне температур от 600 до 1000 °С.
Для компенсации тепловых удлинений были предложены компенсирующие зазоры и крепление последующего кирпича после над-соплового кирпича (см. рисунок).
Предусматривается, что компенсирующие зазоры нужно размещать: между верхней планкой сопла и подсопловым кирпичом (1,5 мм), в местах крепления шпильки надсоплового кирпича (2 мм), между надсопловым и последующим кирпичом (3 мм). Так как металл также имеет тепловое линейное удлинение (1,5 мм) при температуре 100 0С, необходимо учесть и его компенсирующую способность в предполагаемой конструкции [2].
Эксплуатация предтопка с измененной конструкцией соплового ввода и компенсирующими зазорами позволила сохранить целостность обмуровки камеры сгорания и устранить разрушения надсопловых кирпичей. Значительно уменьшилась деформация металла в воздушных соплах.
Параметры предтопков
Наименование котлоагрегата, где установлен ЦВП Объем камеры сгорания с тяжелой обмуровкой, м3 Объем камеры сгорания с облегченной обмуровкой, м3
КВГМ-100-150 3,6 3,84
БКЗ-75-16 2,24 2,46
ЭЧМ-25/35 (1 ЦВП) 3,73 3,98
ЭЧМ-25/35 (2 ЦВП) 1,93 2,19
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кнорре Г.Ф. Топочные процессы. М.; Л.: ГЭИ, 1959. 396 с.
2. Кутателадзе С.С., Ляховский Д.Н., Пермяков В.А. Моделирование теплоэнергетического оборудования. М.: Энергия, 1966. 350 с.
3. Лейтес И. Л., Комарова Г. А., Жидков М.А. Некоторые термодинамические закономерности вихревого эффекта и методика его расчета // Вихревой эффект и его применение в технике. Куйбышев, 1976. С. 10-19.
4. Ляховский Д.Н. Аэродинамика циклонной топки. Инф. письмо № 162 ЦКТИ. М.: Машгиз, 1956. 24 с.
