ТОПКА ДЛЯ СЖИГАНИЯ ГАЗОМАЗУТНОГО ТОПЛИВА
FURNACE FOR GAS AND PETROLEUM OIL FUEL

Изобретение относится к области машиностроения, а в частности устройствам топок паровых котлов со встречной компоновкой газомазутных горелок.
Известна топка парового котла, выполненная в форме прямоугольного параллелепипеда и содержащая экраны прямоугольной формы, оборудованная встречными горелками (Макаров А.Н. Распределение тепловых потоков в топке парового котла ТГМП-204 // Электрические станции. - 2003. - №1. - С. 20-25).
Однако форма топки в сочетании со встречными горелками дает неравномерное распределение тепловых потоков по ее высоте.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой топке относится топка для сжигания газомазутного топлива, включающая под, свод, стены топки, экраны, повторяющие внутреннюю поверхность топки, и встроенные в стены встречно расположенные горелки. Топка выполнена в виде двух обращенных друг к другу большими основаниями усеченных пирамид, малым основанием нижней части является под, боковые стены верхней сопряжены с вертикальными стенами, образующие форму прямоугольного параллелепипеда, при этом горелки расположены под углом наклона к горизонту 5÷10° (RU, №2285200, F23C 3/00, 18.04.2005).
Недостатками данной топки являются низкое парообразование на периферии стен, интенсивное образование внутритрубных отложений по оси симметрии стен, возникновение и развитие высокотемпературной коррозии в центральной части стен из-за неравномерного распределения тепловых потоков по периметру стен. Максимальные тепловые потоки наблюдаются по осям симметрии стен топки, а на периферии стен (на пресечении граней четырехгранной усеченной пирамиды) их значения примерно в два раза меньше. Все вышеперечисленное уменьшает срок службы экранных поверхностей нагрева и, соответственно, снижает надежность работы всего котла.
Задачей изобретения является разработка новой конструкции топки для сжигания газомазутного топлива, позволяющий снизить максимальные тепловые нагрузки, выровнять тепловые потоки и парообразование в трубах по периметру стен и увеличить период между кислотными промывками котла.
Техническим результатом является повышение надежности и увеличение срока службы экранных поверхностей нагрева топки.
Решение поставленной задачи и указанный технический результат в том, что в топке для сжигания газомазутного топлива, включающей под, свод, стены и экраны, повторяющие внутреннюю поверхность топки, выполненной в виде двух обращенных друг к другу большими основаниями усеченных пирамид, и встроенные в стены встречно расположенные горелки, согласно изобретению в основу формообразования топки положены усеченные пирамиды, выполненные шестигранной правильной формы, причем горелки равномерно распределены по периметру стен нижней пирамиды, а угол между основанием и боковой гранью верхней пирамиды составляет 75÷80°, а у нижней пирамиды - 60÷70°.
Выполнение формы топки в виде усеченных шестигранных правильных пирамид позволяет устранить влияние ядра горения факела на стены и экраны, а также уменьшить тепловые потоки на экранные поверхности в зоне активного горения топлива с наибольшим объемом, ограниченным изотермой с максимальной температурой 1600°, в которой находятся горелки и сгорает основная масса топлива. В нижней и верхней частях топки, соответственно около пода и под сводом, где сгорает меньшая масса топлива, и температура факела снижается, стены и экраны приближены к факелу, тепловые потоки на экранные поверхности увеличиваются, что приводит к выравниванию тепловых потоков на экранные поверхности по высоте топки.
Вследствие увеличения числа граней и их равноудаленности от факела тепловые потоки на экранные поверхности по периметру топки выравниваются. Равноудаленность экранных труб от факела приводит к снижению максимальных тепловых нагрузок, выравниванию тепловых потоков и парообразования в трубах по периметру стен и увеличению срока службы экранных поверхностей.
Наиболее оптимальными углами между основанием и боковыми гранями верхней пирамиды составляет 75÷80°, нижней пирамиды - 60÷70°. При таких углах между основанием и боковыми гранями верхней и нижней пирамид обеспечивается наиболее равномерное распределение тепловых потоков от факела по периметру стен.
Устройство поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен вид сбоку (разрез) предлагаемой топки котла, на фиг. 2 представлен вид сверху в разрезе A-A, на фиг. 3 - распределение тепловых потоков по высоте экранных поверхностей стен топки (устройства прототипа), выполненной в форме обращенных друг к другу большими основаниями усеченных четырехгранных правильных пирамид (1 - распределение тепловых потоков по вертикальной оси симметрии фронтальной стены; 2 - распределение тепловых потоков по вертикальной оси симметрии боковой стены); на фиг. 4 - распределение тепловых потоков по каждой из шести граней экранных поверхностей стен топки, выполненной в форме обращенных друг к другу большими основаниями усеченных шестигранных правильных пирамид.
Топка включает боковую поверхность, содержащую стены 1, экраны 2, повторяющие внутреннюю поверхность топки. Боковая поверхность стен 1 и экраны 2 выполнены в форме обращенных друг к другу большими основаниями усеченных шестигранных правильных пирамид, причем горелки 3 равномерно распределены по периметру стен 1 нижней пирамиды, а угол между основанием и боковыми гранями верхней пирамиды составляет 75÷80°, а у нижней пирамиды - 60÷70°. Малым основанием нижней пирамиды является под 4, а верхней свод 5. Горелки 3 создают факел 6, на фиг. 1 показаны кривые - изотермы факела, цифры у кривых - температура изотерм. Верхняя часть топки соединена с конвективной частью парового котла газоходом 7.
Топка работает следующим образом.
В горелки 3, расположенные по периметру стен 1 нижней пирамиды, подают топливо, газ или мазут. В процессе сгорания топлива образуется вертикально расположенный факел 6, ядро которого ограничено изотермой 1600°C. Экраны 2, расположенные напротив ядра горения факела 6, удалены от него, и тепловые потоки на экраны 2 в наиболее теплонапряженной зоне снижаются. Догорание топлива происходит в верхней и нижней частях топки, где температура факела 6 снижается и тепловые потоки на экраны 2 недостаточны для интенсивного парообразования. В верхней и нижней частях топки экраны 2 приближены к факелу 6, тепловые потоки на экраны 2 в верхней и нижней частях топки увеличиваются, по периметру и высоте стен экранов 2 тепловые потоки выравниваются (фиг. 4), парообразование проходит равномерно по периметру и высоте стен. Снижение тепловых нагрузок на экраны 2 в зоне расположения горелок 3 уменьшает температуру экранов 2 и способствует замедлению их коррозии, что в свою очередь увеличивает срок службы экранных поверхностей нагрева и период между кислотными промывками котла.
В настоящее время изобретение находится на стадии технического предложения.