Е. А. Бойко
И. С. Деринг
Т. И. Охорзина
КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ
(
Выбор и расчет систем пылеприготовления
и горелочных ус
т
ройств котельных агрегатов
)
Красноярск
200
6





Бойко Е.А.
Выбор и расчет систем пылеприготовления и горелочных устройств котельных агрег
а
тов
2
Федеральное агентство по образованию
Государств
енное образовательное учреждение высшего профессионального
образования
Красноярский государственный технический университет
Е. А. Бойко
И. С. Деринг
Т. И. Охорзина
КОТЕЛЬНЫЕ
УСТАНОВКИ
И
ПАРОГЕНЕРАТОРЫ
(
Выбор и расчет систем пылеприготовления
и горелочных устройств
котел
ь
ных агрегатов
)
Учебное пособие
Красноярск 2006


Бойко Е.А.
Выбор и расчет систем пылеприготовления и горелочных устройств котельных агрег
а
тов
3
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
В последние
2
0
–
3
0 лет произошли серьезные изменения в технике по
д-
готовки твердого топлива к сжиганию, введены крупные энергоблоки для р
а-
боты на
твердом топливе и одновременно наблюдается тенденция ухудшения
качества твердого топлива, поставляемого на тепловые электростанции.
Подготовка твердого топлива к пылевидному сжиганию включает в с
е-
бя процессы его очистки от посторонних примесей, предварит
ельного дро
б-
ления, сушки и измельчения. В прямой связи с ними находятся процессы и
с-
течения топлива или готовой пыли из бункеров, а также дозирования топлива
в топки котлов. Выбор оборудования, обеспечивающего эффективное, н
а-
дежное протекание всех этих проц
ессов, находится в зависимости от осно
в-
ных характеристик твердых топлив
–
сыпучести или склонности к налип
а-
нию; влажности, засоренности твердыми природными включениями, а также
металлом и древесиной; сопротивляемости измельчению; абразивности; с
о-
держания л
етучих горючих веществ, определяющих требуемую глубину и
з-
мельчения топлива
[1]
.
Применение новых элементов и схем пылеприготовления требует б
о-
лее детальной увязки режима работы пылеприготовительного и топочного
оборудования. При этом необходимо кроме увяз
ки суммарной размольной и
сушильной производительности мельниц и определения необходимого р
е-
зерва учитывать удобство управления системами пылеприготовления и г
о-
релками, а также возможность устранения режимов, приводящих к сниж
е-
нию экономичности и увеличени
ю вредных выбросов котельного агрегата по
условию работы мельничных устройств.
При эксплуатации пылеприготовительных установок большое вним
а-
ние уделяется повышению надежности. Грамотный инженерный подход к
решению
вопрос
ов
повышения надежности всех элемен
тов системы подг
о-
товки топлива к сжиганию
и
доведени
я
коэффициента технического испол
ь-
зования всей установки до уровня лучших электростанций мо
жет
повысить
эффективность топливоиспользования, существенно снизить затраты труда и
материалов на ремонтное обсл
уживание пылеприготовительного оборудов
а-
ния.
К
принципиальным
моментам проектирования котлов, работающих на
твердом органическом топливе, следует отнести выбор типа горелочных ус
т-
ройств и их компоновки в топочной камере котла.
Подготовка квалифицированных
инженеров
-
тепло
энергетиков
в вы
с-
ших учебных заведениях
обуславливает необходимость
овладения ме
тод
а
ми
расчета углеразмольных и горелочных устройств
пар
о
вых котлов.
Учебная работа студентов над
п
роект
ными работами
связана с необх
о-
димостью использования
в процессе
расчетов
кроме нормативных да
н
ных
также
рекомендаци
и
по выбору ряда исходных значений
,
последовательн
о-


Бойко Е.А.
Выбор и расчет систем пылеприготовления и горелочных устройств котельных агрег
а
тов
4
сти выполнения
вычислений и
пояснениям к ним. В этом заключается при
н-
ципиальное отличие учебно
-
методических
указаний
при
расчете и
проект
и-
рован
ии
пылеприготовительных установок котельных агрегатов
для студе
н-
тов от Нормативн
ых
м
атериалов
[
2
], содержащ
их
в сжатом виде строгую п
о-
следовательность расчета и необходимые расчетные форм
у
лы.
Основная часть настоящ
их методических указаний
содержит метод
и
к
у
выбора и расчета углеразмольных и горелочных устройств котельных агрег
а-
тов
электростан
ций средней и большой паропроизводительности, сжига
ю-
щих твердое
органическое
топливо в пылевидном состоянии.
Методические указания составлены на основе Нормативных ма
тери
а-
лов по расчету и проектированию пылеприготовительных установок и гор
е-
лочных устройств,
разработанн
ых
коллективом авторов ведущих научно
-
исследова
тельских институтов
и энергетических предприятий
(ВТИ
,
НПО
ЦКТИ
, ОРГРЭС, ТЭП, ТКЗ, ЗиО и БКЗ и т.д.
).
Нор
мативные материалы с
о-
гласованы с «Нормами технологического проектирования электростанций»,
«Правилами взрывобезопасности установок для приготовления и сжигания
топлива в пылевидном состоянии», «Правилами технической эксплуатации
электростанций» и «Норматив
ным методом расчета котельного агрегата».
В настоящих методических указаниях приводятся данные для расчета и
проектирования пылеприготовительных установок и горелочных устройств к
котельным агрегатам до 1200 МВт.
И
спользуется Международная система
единиц (
СИ).
Методические указания
рассчитан
ы
на студентов теплоэнергетич
е
ских
специальностей энергетических и технических вузов, а также мо
гут
быть и
с-
пользован
ы
работниками проектных и конструкторских орган
и
заций.


Бойко Е.А.
Выбор и расчет систем пылеприготовления и горелочных устройств котельных агрег
а
тов
5
1.
ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ
СУШИЛЬНО
-
МЕЛЬНИЧНОЙ СИСТЕМЫ
1.
1.
Выбор сушильного агента и его температуры
Количество тепла, вносимого в сушильно
-
мельничную систему, дол
ж-
но обеспечивать
сушку топлива
с рабочей влажности топлива (
р
W
, %)
до з
а-
данной влажности пыли
пл
W
(табл. 1) и выдерживать рекомендуемую темп
е-
ратуру
пылегазовоздушной смеси
на выходе из мел
ь
ницы (табл. 2).
Выбор сушильного агента зависит от двух факторов: влажности топл
и-
ва и выхода летучих
[
2
]
.
С увеличением выхода летучих
вещес
тв
повышается взрывоопасность
пылевоздушной сис
темы. Реальная опасность взрыва возникает при размоле
углей с выходом летучих более 25%. Устранить опасность взрыва мо
ж
но
снижением содержания кислорода в сушильном агенте до 17%. Это достиг
а-
ется добавкой в с
ушильный агент продуктов сгорания.
Дымовые газы для этой цели могут отбираться из верхней части топки
(при темпера
туре
900
–
1000 °С
) либо можно использовать уходящие газы
(обы
ч
но после дымо
соса при температуре
130
–
150 °С
).
Чем выше влажность топлива, тем
больше требуется тепла для испар
е-
ния влаги. При воздушной сушке и влажном топливе тепла, содержащегося в
горячем воздухе, может оказаться недостаточно для испарения влаги. Тогда
при любом выходе летучих потребу
ется добавка в сушильный агент горячих
газо
в.
Из вышеизложенного вытекают следующие рекомендации.
1. По условиям сушки при влажности топлива
р
W
< 25 % и
г
V

25 %
следует при
менять воздушную су
ш
ку. Для топлив с выходом летучих
г
V
>
25 %
необходим пере
ход на газовоздушную сушку (по условиям взрыв
о-
опасн
о
сти).
2. При большой влажности топлива (
р
W

40 %
) рекомендуется прим
е-
нять газовую сушку.
3. Для топлив влажностью
р
W
=
25
–
40 %
рекомендуется сушка
смесью
воздуха с г
а
зами.
При воздушной сушке известным является количество сушильного
агента (оно равно количеству первичного воздуха).
В этом случае по тепл
о-
вому балансу сушильно
-
мельничной системы определяется его температура
.
Если полученное значение
будет
ниже принятой температуры подогрева воз
-
духа, то необходимая температура на входе в сушильно
-
мельничную сист
е
му
достигается смешиванием горячего воздуха с холодным, добавляемым из о
к-
ружающей среды.


Бойко Е.А.
Выбор и расчет систем пылеприготовления и горелочных устройств котельных агрег
а
тов
6
Таблица 1
Некоторые ха
рактеристики исходного топлива
и угольной пыли
Приведенные
Бассейн, место
-
рождение
Марка
то
п-
лива
Вла
ж-
ность
п
ы
ли
,
пл
W
, %
Влажность
п
W
,
%

кг/МДж
Зольность
п
А
,
%

кг/МДж
Коэ
ф-
фи
-
циент
разм
о-
ло
-
способ
-
ности
,
ло
K
Реко
-
мендуе
-
мая тон
-
кость
помола
,
90
R
1
2
3
4
5
6
Уголь
Донецкий
Донецкий
Донецкий
Донецкий
Кузнецкий
Кузнецкий
Томь
–
Усинский
Кузнецкий
Краснобродский
Карагандинский
Экибаст
уз
с
кий
Ленгеровский
Подмосковный
Воркутинский
Интинский
Волынский
Кизеловский
Челябинский
Егоршинский
Богословский
Ткварчельский
Ангренский
Кок
–
Янгакский
Кызыл
–
Ки
й
ский
Сулюктинский
Ирша
–
Бороди
н
ский
Назаровский
Березовский
Итатский
Барандатский
Черногорский
Черемховский
Азейский
Гусино
–
Озёрский
Баянгольский
Д
Г
Т
АШ
Д
Г
1ОС
1ОС
Т
К
СС
Б3
Б2
Ж
Д
Г
Г
Б3
ПА
Б3
К
Б2
Д
Б3
Б3
Б2
Б2
Б2
Б1
Б2
Д
Д
Б3
Б3
Д
2
–
3,5
1,5
–
3,0
0,5
–
1,0
0,5
–
1,0
3,5
–
4
1,5
–
3
3,5
–
5
1,8
–
3,5
2
–
4
0,8
–
2,0
1,3
–
3,0
10
–
15
11
–
16
0,9
–
2,0
3,5
–
5
2,0
–
3,5
0,8
–
1,5
4,5
–
11,0
0,5
–
1,0
9,5
–
14
0,8
–
2,5
11
–
17
3
–
4
10
–
15
5
–
12
12
–
16
13
–
12
12
–
15
12
–
14
11
–
12
6
–
8
2,5
–
4,5
5,5
–
14
6
–
13
5
–
8
2,78
1,82
0,87
1,58
2,2
1,36
2,22
1,58
1,69
2,58
1,79
12,85
13,96
2,52
1,9
1,55
1,28
5,4
1,5
9,24
2,87
10,45
2,04
7,43
5,14
8,82
12,
5
8,83
13,23
10,45
2,78
3,04
6,04
6,01
5,34
4,65
4,37
4,11
4,24
2,49
1,76
3,51
3,2
2,75
9,97
10,47
10,12
13,06
5,81
3,77
5,01
6,6
8,86
4,47
13,95
8,75
3,97
3,48
2,82
3,12
2,34
2,34
1,25
2,22
1,24
3,08
6,32
3,08
4,3
3,57
1,28
1,25
1,8
0,95
1,1
1,3
1,45
1
,6
1,4
1,4
1,29
1,8
1,8
1,5
1,4
1,2
1,0
1,2
1,5
1,2
1,6
2,1
1,35
2,0
1,3
1,2
1,1
1,3
1,4
1,4
1,0
1,3
1,12
1,09
1,1
20
–
22
25
–
33
10
–
13
7
22
–
25
25
–
33
17
–
20
17
–
20
11
–
14
18
–
20
15
–
25
53
55
–
60
21
–
26
25
–
33
24
–
32
26
55
–
60
9
–
1
55
–
60
22
–
30
50
23
–
30
50
50
55
–
60
55
–
60
55
–
60
55
–
60
55
–
60
25
28
–
40
55
–
60
55
–
60
28
–
33


Бойко Е.А.
Выбор и расчет систем пылеприготовления и горелочных устройств котельных агрег
а
тов
7
Окончание табл. 1
1
2
3
4
5
6
Букачачинский
Черновский
Харанорский
Райчихинский
Ургальский
Липовецкий
Сучанский
Сучанский
Артемовский
Тавричанский
Бикинский
Сангарский
Чульмаканский
Верхне
–
Аркагалинский
Анадырский
Г
Б2
Б1
Б2
Г
Д
Ж
Т
Б3
Б3
Б2
Д
Ж
Д
Б3
2
–
4
11
–
16
10
–
13
12
–
19
1,3
–
2,5
2
–
4
1,0
–
2,0
0,5
–
1,0
9
–
12
0,9
–
2,5
1,5
–
5
2
–
3,5
1,0
–
2,0
6
–
9
5,5
–
7,5
1,25
9,69
13,6
12,33
1,57
1,38
1,19
1,12
7,55
3,43
17,2
1,73
1,35
4
–
3
4,58
1,44
3,79
2,83
3,09
6,18
7,76
7,31
6,56
7,64
6,10
10,23
2,33
4,16
2,94
2,6
1,2
1,25
1,38
1,3
1,05
1,5
1,5
1,4
1,3
1,3
1,35
1,1
1,2
1,0
1,0
25
–
34
55
55
–
60
55
–
60
25
–
28
25
–
30
25
–
28
14
–
16
55
–
60
55
–
60
45
–
50
30
–
40
25
–
30
26
30
Таблица 2
Рекомендуемые значения температуры
на выходе из сушильно
-
мельничной системы
2
м
t
(
°С)
Топливо
Сушка горячим
во
з
духом, °С
Сушка смесью
дымовых газов с
возд
у
хом, °С
Сушка дымов
ы-
ми газами,
°С
Установка с прямым вдуванием
То
щий, экибастузский уголь
Другие каменные угли
Бурые угли и сланцы
Фрезерный торф
160
130
100
60
–
170
140
120
–
170
140
140
Установки с промежуточным пылевым бункером
Тощие угли
Экибастузские угли
Другие каменные угли
Бурые угли
Антрацит и полуантрацит
1
30
110
70
70
не ограничивается
–
–
80
80
–
–
–
80
100
–
Если полученная расчетом температура окажется выше принятой те
м-
пературы подог
рева воздуха, следует перейти на газовоздушную сушку с д
о-
бавл
е
нием горячих га
зов из верхней части топки.
При газовоздуш
ной сушке количество воздуха, подаваемого для сушки,
должно быть равно количеству первичного. Далее возможны два вариант
а
.
1. Влажные бурые угли (
р
W
= 25
–
40 %
). В этом случае требуется бол
ь-
шое количество тепла на испарение влаги.
В расчет принимаются как извес
т-
ные температура гор
я
чего воздуха и температура газов рециркуляции (
900
–
1000 °С
).


Бойко Е.А.
Выбор и расчет систем пылеприготовления и горелочных устройств котельных агрег
а
тов
8
Из теплового
баланса определяется количеством помешиваемых газов.
2. Каменные угли с большим выходом летучих (
г
V
> 25
%
). В этом сл
у-
чае, как пра
вило, требуется мало тепла на испарение влаги. Количество по
д-
мешиваемых газов подсчитывается из условий взрывоопасности (расчет пр
и-
веден ниже). Для сушки забираются уходящие дымовые газы (температура
уход
я
щих газов задана).
Из
теплового баланса находится температура воздуха, подаваемого на
сушку.
При чисто газовой сушке газы забираются из верхней части топки
(
900
–
1000 °С
). С такой высокой темпер
а
турой газы в мельницу поступать не
могут. Предполагается, что в этом случае применя
ется предвключенное с
у-
шильное устройство, в котором температ
ура газов будет снижена до допу
с-
тимой величины. В задачу данной работы не входит отдельный расчет с
у-
шильной у
с
тановки. Составляется тепловой баланс сушильно
-
мельничного
устройства (в ко
м
плексе).
1.2. Выбор размольного устройства и схемы пылеприготовл
е
ния
Выбор типа мельниц производится в зависимости от физических
свойств топлива (коэффициента размол
о
способности, выхода летучих) и
мощности котельного агрегата.
Шаровые барабанные мельницы (ШБМ)
применяются для труднора
з-
малываемых топлив, требующих то
н
кого помола: антрацита, полуантрацита
и каменных углей с коэффициентом размолоспособности
ло
K
< 1
,
2
. Кроме
этого, эти мельницы могут применяется для размола топлив с большим с
о-
держан
и
ем колчедана:
р
к
S
= 6
–
7 %
.
Более легкие угли размалываются в молотковых мельницах (ММ),
среднеходных мельницах (СМ) и мельницах
–
вентиляторах (МВ). Углера
з-
мольное устройство можно в
ы
брать по
рекомендациям
табл. 3.
Таблица 3
Дополнительные значения к выбору типа мельницы
Топливо
К
оэффициент
размол
о
способности
Рекомендуемый
тип мел
ь
ницы
Антрацит
Каменные угли
Отходы обогащения
Каменные угли
Отходы обогащения
Каменные угли при
г
V
> 28 %
Бурые угли
С
ланец, фрезерный торф
1,0

1,1

1,2
>
1,1
<1
,2
>1,1
Нет ограничений
Нет ограничений
ШБМ
ШБМ,
ММ
ШБМ, ММ, СМ
СМ, ШБМ, ММ
ШБМ
СМ, ММ
ММ, МВ
ММ, МВ


Бойко Е.А.
Выбор и расчет систем пылеприготовления и горелочных устройств котельных агрег
а
тов
9
Таблица 4
Углеразмольные мельницы шаровые барабанные (ШБМ)
и валковые среднеходные (МВС)
Типоразмер мельницы
Производительность,
т/ч
Число оборотов
в минуту
ШБМ 207/265
/23
(Ш
–
4)
ШБМ 220/330
/21,8
(Ш
–
6)
ШБМ 250/390
/20
(Ш
–
10)
ШБМ 287/410
/18,7
(Ш
–
12)
ШБМ 287/470
/18,7
(Ш
–
16)
ШБМ 320/570
/17,8
(Ш
–
25А)
ШБМ 340/737
/1
7,2
(Ш
–
32)
ШБМ 370/760
/17,5
(Ш
–
38)
ШБМ 370/850
/17,6
(Ш
–
50А)
ШБМ 400/1000
/17,1
(Ш
–
70)
4
6
10
12
16
25
32
38
50
70
23
21,8
20,0
18,7
18,7
17,8
17,2
17,5
17,6
17,
1
МВС
–
90
МВС
–
105
МВС
–
125
МВС
-
140
МВС
–
160
МВС
–
175
МВС
–
240
4,5
6,5
11,5
14
25
32
50
78,2
64,5
59,4
50,0
48,5
41
41
Примечание: первая цифра в типоразмере шаровой барабанной мельницы
–
диаметр бар
а-
бана. Цифра в типоразмере средн
е
ходной мельницы
–
диаметр стола.
Рис. 1. Шаровая барабанная мельница (ШБМ): 1
–
электродвигатель; 2, 3
–
зубчатые
муфты; 4
–
соединительный вал; 5
–
приводные ролики; 6
–
опорные подшипники кач
е-
ния; 7
–
опорные ролики; 8
–
гладкие цилиндрические венцы; 9
–
барабан мельницы; 10
–
углеподающий патрубок; 11
–
пылевыдающий патрубок; 12
–
цилиндрическая часть бар
а-
бана; 13
–
торцевые стенки


Бойко Е.А.
Выбор и расчет систем пылеприготовления и горелочных устройств котельных агрег
а
тов
10
Рис. 2. Среднеходная ва
л
ковая
мельница
(МВС)
:
1
–
ра
з
мольный
стол; 2
–
мелющий валок; 3
–
н
а-
жимная пр
у
жина; 4
–
подпорное
кольцо; 5
–
возду
ш
ный короб; 6
–
карман для отх
о
да; 7
–
редуктор; 8
–
кольцевой к
анал; 9
–
вращающийся
сепаратор; 10
–
электродвигатель
привода с
е
паратора
Типоразмер мельницы находят по табл. 4, 5. При применении системы
пылеприг
о
товления с промбункером и ШБМ устанавливают две мельницы на
котел. Производительность мельниц (суммарная)
должна в этом случае обе
с-
печивать
110
–
115 %
нагрузки котла
.
При установки ММ, МС и МВ при прямом вдувании на каждый блок
устанавливается не менее трех мельниц (при производительности котлоагр
е-
гата более 400 т/ч). При меньшей производительности
–
не менее
двух. При
остановке одной из мельниц остальные должны обеспечить не менее 90
%
номинальной производительности котла.
При установке молотковых или среднеходных мельниц в системе п
ы-
леприготовления с промежуточным пылевым бункером коэффициент запаса
зап
K
по производител
ь
ности выбирается следующим образом.
При установке
двух мельниц на котлоагрегатах
зап
K
= 1,35
; при уст
а
новке трех мельниц
зап
K
= 1,2
; при у
с
тановке четырех и более мельниц
зап
K
= 1,1
.


Бойко Е.А.
Выбор и расчет систем пылеприготовления и горелочных устройств котельных агрег
а
тов
11
Таблица 5
Углеразмольные мельницы
молоткового типа (ММ)
и мельницы
-
вентиляторы (МВ)
Типоразмер мельницы
Производительность,
т/ч
Число оборотов
в м
и
нуту
ММТ 100
0
/470/960
ММТ 1000/710/980
ММТ 1000/950/
980
ММТ 1300/1310/74
0
ММТ 1300/2030/735
ММТ 1500/1910/740
ММТ 1500/2510/740
ММТ 2000/2600/590
ММТ 1500/3230/740
ММТ 2000/2200/735
ММТ 2600/3360/590
ММА 1000/4
7
0/980
ММА 1000/710/980
ММА 1300/950/7
35
ММА 1500/1190/7
35
ММА 1500/1670/7
35
ММА 1660/2030/7
35
3,3
5,0
6,
6
1
0,8
16,7
23,4
30,6
34,6
39,7
55,3
101
3,5
5,2
8,1
14,5
20,4
24,0
980
980
980
740
735
740
740
590
980
735
590
980
980
7
35
7
35
7
35
7
35
МВ 1050/270/1470
МВ 1050/400/1470
МВ 1600/400/980
МВ 1600/600/980
МВ 2100/800/735
МВ 2700/850/590
МВ 3300/800/490
5,
2
7,
2
1
1
,
8
17,
2
28,8
44,
0
58,0
1470
1470
980
980
73
5
590
490
Примечание. Первая цифра типоразмера
–
диаметр ротора, мм; вторая
–
длина р
о
тора, мм;
третья
–
число оборотов,
об/мин. Для мельницы
–
вентилятора вторая цифра
–
рабочая ш
и-
рина лопаток, мм; ММ
Т
–
молотковые мельн
ицы тангенциа
льные; ММА
–
мельницы м
о-
лотковые аксиальные; МВ
–
мельницы
–
вентиляторы.
Схему пылеприготовления выбирают с учетом следующего. При и
с-
пользовании молотковых, среднеходных мельниц и мелющих вентилят
о
ров
обычно применяются замкнутые схемы пылепри
готовления с прямым вдув
а-
нием.
Производительность одной мельницы
, кг/с
мзап
м
B
BK
n

,
(1)
где
м
n
–
количество мельниц
, шт
;
B
–
расход топлива на котел
, кг/с
.
Системы пылеприготовления с
промежуточным бункером пыли, как
правило, применяются при использ
о
вании ШБМ, хотя могут применяться и
при работе ММ.


Бойко Е.А.
Выбор и расчет систем пылеприготовления и горелочных устройств котельных агрег
а
тов
12
Рис. 3. Молотковая та
н
генциальная
мельница (ММТ): 1
–
корпус; 2
–
р
о-
тор; 3
–
вал; 4
–
била; 5
–
билодержат
е-
ли; 6
–
опорные
подшипники; 7
–
эле
к-
тродвигатель; 8
–
соединительная му
ф-
та; 9
–
подвод и отвод о
х
лаждающей
вал воды; 10
–
опорная рама
Рис. 4. Мельница
-
вентилятор с предвключенной бильной частью
(МВ)
: 1
–
корпус; 2
–
мелющее колесо
-
вентилятор; 3
–
предвключе
нная бильная часть; 4
–
инерционный сеп
а-
ратор; 5
–
подвод топлива и горячего воздуха (сушильный агент)


Бойко Е.А.
Выбор и расчет систем пылеприготовления и горелочных устройств котельных агрег
а
тов
13
8
5
1
2
22
3
4
6
7
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
23
10
11
11
25
24
26
27
28
29
30
8
5
1
2
22
3
4
6
7
9
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
23
10
11
24
26
27
28
29
30
8
5
1
2
22
3
4
6
7
9
12
13
14
16
17
18
19
20
21
31
32
33
23
5
1
4
22
6
8
7
13
11
12
14
16
17
18
19
21
34
35
36
37
Рис. 5. Индивидуа
льные системы пылеприготовления котельных агрегатов:
а
–
система
пылеприготовления
прямого вдувания с ШБМ и
газо
воздушной сушкой топлива;
б
–
си
с-
тема пылеприготовления с промежуточным бункером и газовоздушной сушкой топл
и
ва;
в
–
система пылеприготовления с
промежуточным бункером, воздушной сушкой и вентил
я-
тором горячего воздуха (ВГД);
г
–
система пылеприготовления прямого вдувания с моло
т-
ковой мельницей: 1
–
бункер
сырого
угля; 2
–
автовесы; 3
–
весовой бункер; 4
–
питатель
у
г
ля; 5
–
устройство для исходящ
ей сушки; 6
–
мигалка; 7
–
мельница; 8
–
сепаратор; 9
–
мельничный вентилятор;
10
–
короб первичного воздуха; 11
–
клапан присадки холодного
воздуха; 12
–
горелка; 13
–
короб вторичного воздуха; 14
–
парогенератор; 15
–
газопр
о-
вод; 16
–
воздухопровод горяч
его воздуха; 17
–
воздухоподогреватель; 18
–
дутьевой ве
н-
тилятор;
19
–
взрывной кл
а
пан;
20
–
смесительная камера; 21
–
течка сырого угля; 22
–
отсекающий шибер; 23
–
расходомер
;
24
–
циклон; 25
–
атмосферный клапан; 26
–
пер
е-
кидной шибер; 27
–
шнек; 28
–
бункер пыли; 29
–
трубопровод влагоотсоса; 30
–
труб
о-
провод рециркуляции
;
31
–
короб сбросного воздуха; 32
–
сбросная горелка; 33
–
вентил
я-
тор горячего во
з
духа
;
34
–
шибер с быстрозакрывающимся устройством; 35
–
заглушка;
36
–
трубопровод аварийной присад
ки холодного воздуха; 37
–
трубопровод холодного
воздуха для упло
т
нения вала мельницы
1.3. Тепловой баланс сушильно
-
мельничной системы
1.3.1. Воздушная сушка
Приходные статьи баланса
прихвмехприс
qqqq

,
(
2
)
а
)
б
)
в
)
г
)


Бойко Е.А.
Выбор и расчет систем пылеприготовления и горелочных устройств котельных агрег
а
тов
14
где
в
q
–
физическое тепло, вносимое с воздухом, кДж/кг;
мех
q
–
тепло, выд
е-
ляющееся в результате работы размалывающих органов, кДж/кг;
прис
q
–
ф
и-
зическое тепло присосов холодного воздуха, кДж/кг
.
Физическое тепло, в
носимое с воздухом (
кДж/кг)
вввв
qg
сt

.
(
3
)
Здесь
в
g
–
количество воздуха, подаваемого в сушильно
-
мельничную сист
е-
му
, кг/кг
,
п
ринимается равным количеству первичного воздуха. Для его н
а-
хождения необходимо выбрать
типоразмер горелочного устройства (см. разд.
2), а затем принять
по рекомендациям табл. 6 значение коэффициента подачи
пылевоздушной смеси
1

. Тогда расход пе
р
вичного воздуха (
нм
3
/кг
)
0
первв1
VV

или в массовых еди
ницах (
кг/кг)
0
вв1в
gV

.
(
4
)
Здесь
0
в
V
–
теоретически необходимое
количество воздуха на 1
кг
топлива
,
нм
3
/кг
(определен ранее);
в

= 1,29 нм
3
/кг
–
плотность воздуха;
в
с
–
теплое
м-
кость воздуха
, кДж/(кг

град)
, принимается по табл. 7 в первом прибл
и
жении
по те
м
пературе горячего воздуха
;
в
t
–
температура воздуха, подаваемого в
сушильно
–
мельничную систему (
является неизвестной величиной и
опред
е-
л
яется в конце расчета из теплового б
а
ланса)
, °С
.
Тепло, выделяющееся в результате работы размалывающих органов:
мехмехразм
q
КЭ

,
(
5
)
где
мех
К
–
коэффициент, учитывающий долю энергии, переходящей в тепло в
процессе разм
ола.
В расчетах п
р
и
нимается равным:
для шаровых барабанных мельниц
(ШБМ)
–
0,7;
для молотковых мельниц
(ММ)
–
0,8;
для среднеходных мельниц
(СМ)
–
0,6;
разм
Э
–
удельный расход энергии на размол,
кДж/кг,
принимается по табл. 8
.
Физическое тепло присосов холодного воздуха,
кДж/кг
:
прсприсвхвхв
q
Кgсt

,
(
6
)
где
прис
К
–
коэффициент присоса (количество холодного воздуха, присас
ы-
ваемого в си
с
тему, в долях от весового количества сушильного агента).
П
о опытным данным
прис
К
принимается:
для системы с ШБМ и промбункером от 0,15 до 025;
для схем с прямым вдуванием от 0,3 до 0,18.


Бойко Е.А.
Выбор и расчет систем пылеприготовления и горелочных устройств котельных агрег
а
тов
15
Большие значения относятся к малым типоразмерам, меньшие
–
к
мельницам большой производительности (25
т/ч
и более);
хв
t
–
температура
холодного воздуха
, °С
, принимается по заданию;
хв
с
–
теплоемкость холодн
о-
го воздуха (
см.
табл. 7)
, кДж/(кг

град)
, определяется по табл. 7 при
хв
t
.
Расход
ные статьи теплового баланса
, кДж/кг
:
расхиспвтл5
qqqqq


,
(
7
)
где
исп
q
–
тепло, затрачиваемое на испарение влаги, кДж/кг;
в
q

–
тепло, ун
о-
симое из установки сушильным аге
н
том (в данном случае
–
с в
оздухом),
кДж/кг;
тл
q
–
тепло, затрачиваемое на подогрев топлива, кДж/кг;
5
q
–
потери
тепла от охлаждения установки в окружающую среду, кДж/кг.
Таблица 6
Коэффициент избытка воздуха в горелке
г

и подачи пылевоздушной смеси
1

при сушке топлива горячим воздухом
Вид сжигаемого топлива
АШ,
ПА
и т
о
щие угли
Каменный уголь
Бурый уголь
Тип горе
л
ки
Схема
тран
с
пор
-
тировки
пыли к г
о-
релкам
г

1

г

1

г

1

Горячим
возд
у
хом
1,05
0,175
1,05
0,225
–
–
Вихр
е
вая
двухулито
ч-
ная
Сушильным
агентом
1,05
–
1,1
0,225
1,05
–
1
,1
0,26
–
–
Горячим
во
з
духом
1,05
0,175
1,05
0,225
1,05
0,25
Вихр
е
вая
улито
ч
но
–
лопато
ч
ная
Сушильным
агентом
1,05
–
1,1
0,225
1,05
–
1,1
0,26
–
–
Горячим
во
з
духом
1,05
0,175
1,05
0,225
–
–
Вихр
е
вая
прямоточн
о-
ули
точная
Сушильным
агентом
1,05
–
1,1
0,225
1,05
–
1,1
1,26
1,05
–
1,1
0,5
Горячим
во
з
духом
1,05
0,15
1,05
0,2
1,05
0,3
Прямото
ч
ная
щел
е
вая
Сушильным
агентом
1,05
–
1,0
0,215
1,05
–
1,1
0,25
1,05
–
1,1
0,55
Горячим
во
з
духом
1,05
0,15
1,05
0,2
1,0
5
0,3
Прямото
ч
ная
с одност
о-
ронним вв
о-
дом вт
о
рич
-
ного во
з
духа
Сушильным
агентом
1,05
–
1,0
0,215
1,05
–
1,1
0,25
1,05
–
1,1
0,55
Примечание:
вихревые горелочные устройства рекомендуется использовать при сж
и-
гании низкореакционных топлив с
г
V
<
25 %, прямоточно
-
щелевые горелки рекоменд
у-
ется
использовать при сжигании высокореакционных топлив с
г
V

25 %.


Бойко Е.А.
Выбор и расчет систем пылеприготовления и горелочных устройств котельных агрег
а
тов
16
Таблица 7
Теплоемкость некоторых газов
,
кДж/(кг

град)
Температура
,
°С
Кислород
Азот
Воздух
Углекислый
газ
Водяной пар
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
10
0
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2100
2200
2300
0,9148
0,9337
0,9630
0,9948
1,0237
1,0484
1,0689
1,0856
1,0999
1,1120
1,1229
1,1317
1,1401
1,1484
1,1564
1,1639
1,1710
1,1786
1,1757
1,1928
1,2004
1,2075
1,2142
1,2213
1,0392
1,0421
1,0517
1,0693
1,0915
1,1154
1,1392
1,1614
1,1815
1,1974
1,2150
1,2266
1,2410
1,2514
1,2606
1,2686
1,2761
1,2824
1,2883
1,2933
1,2979
1,3021
1,3063
1,3096
1,0036
1,0103
1,0245
1,0446
1,0685
1,0923
1,1149
1,1355
1,1539
1,1702
1,1844
1,1970
1,2083
1,2179
1,2267
1,23
47
1,2418
1,2485
1,2944
1,2602
1,2653
1,2703
1,2749
1,2791
0,8148
0,9136
0,9927
1,0567
1,1103
1,1542
1,1920
1,2230
1,2493
1,2715
1,2900
1,3059
1,3197
1,3314
1,4315
1,3498
1,3574
1,3636
1,3695
1,3741
1,3783
1,3816
1,3842
1,3862
1,8594
1,8903
1,9406
2,0005
2
,0645
2,1319
2,2014
2,2730
2,3450
2,4154
2,4824
2,5456
2,6042
2,6586
2,7089
2,7553
2,7980
2,8382
2,8742
2,9073
2,9366
2,9668
2,9936
3,0178
Таблица 8
Ориентировочные значения
разм
Э
,
кДж/кг
Тип мельницы
Марка топлива
молотковая
шаровая
бара
банная
среднеходная
мельница
–
вен
тилятор
АШ
Каменный уголь
Бурый уголь
Сланцы
Фрезерный торф
Донецкий Т
Донецкий Г
Кузнецкий С
C
Подмосковный Б
Назаровский Б
Бикинский Б
–
47
–
85
18
–
43
22
–
43
15
–
18
–
–
–
40
43
46
90
–
110
85
–
90
35
–
65
30
–
58
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
40
–
43
35
–
37
33
–
35
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
42
50
57


Бойко Е.А.
Выбор и расчет систем пылеприготовления и горелочных устройств котельных агрег
а
тов
18
Таблица 9
Потери тепла в окружающую среду системами пылеприготовления
5
Q
, кВт
Шаровая барабанная мельница
Установка
с прямым вдув
а
нием
Установка
с пром
ежуточным
бунк
е
ром
Без
пре
д
ва
-
ри
-
тельной
сушки
С пре
д-
вари
-
тель
ной
суш
кой
С пре
д-
вари
-
тельной
под
-
сушкой
Без пред
вари
-
тельной сушки
С предваритель
-
ной сушкой
Типораз
мер
мельницы
Для АШ и тощих
углей
Для б
у-
рых и
каме
н-
ных у
г-
лей
Ка
мен
-
ные у
г-
ли
АШ и
то
щие
угли
Бурые
и к
а-
менные
у
г
ли
АШ и
то
щие
угли
ШБМ 16
0/235
ШБМ 207/265
ШБМ 220/330
ШБМ 250/360
и
ШБМ
250/190
ШБМ 287/410
ШБМ 287/470
ШБМ с прои
з-
водитель
ностью
2,5 и 32
т/ч
15
18
23
28
34
35
42
18
22
27
32
39
40
49
16
20
25
30
37
38
46
14
20
25
29
36
37
45
22
29
38
43
52
53
64
20
28
36
4
2
52
53
64
24
31
42
47
58
59
71
Окончание т
аблиц
ы
9
Потери тепла в окружающую среду системами пылеприготовления
5
Q
, кВт
Молотковая мельница
Мельница
–
вент
и
лятор
Среднеходная мельница
Типоразмер
П
о
теря
Типоразмер
Потеря
Ти
поразмер
Потеря
ММА 1000/470
ММА 1000/710
ММА 1300/950
ММА 1500/1190
ММА 1500/1670
ММА 1600/2030
ММТ 1000/470
ММТ 1000/710
ММТ 1000/950
ММТ 1300/1310
ММТ 1300/2030
ММТ 1500/1910
ММТ 1500/2510
ММТ 1500/3230
ММТ 2000/2200
ММТ 2000/
2600
ММТ 2600/3360
6
8
12
15
20
23
6
8
10
15
20
21
25
30
30
35
46
МВ 8/90
МВ 12,5/105
МВ 20/105
МВ 50/160
МВ 80/210
МВ 150/270
4,7
7
,0
9,3
13
,0
16
,0
20
,0
МВС
–
65
МВС
–
80
МВС
–
90
МВС
–
105
МВС
–
115
МВС
–
125
МВС
–
140
МВС
–
160
МВС
–
17
5
10,5
13
,0
15
,0
17,5
19,5
21,5
26
,0
28,5
32
,0


Бойко Е.А.
Выбор и расчет систем пылеприготовления и горелочных устройств котельных агрег
а
тов
22
1.3.4. Нахождение искомой величины
Искомая величина (либо температура воздуха на входе в
сушильно
-
мельнично
е
устройство при воздушной сушке
–
в
t
, °С
,
либо расход газов при
газовой сушке
–
г
g
, кг/кг
,
либо температура
воздуха
или расход газов
при г
а-
зовоздушной сушке) находится по уравнению теплового баланса после пр
и-
равнивания приходных статей
б
а
ланса (
прих
q
, кДж/кг)
расходным
(
расх
q
,
кДж/кг)
:
прихрасх
qq

,
(
24
)
и
ли
самехприсиспсатл5
qqqqqqq


.
(
25
)
1,04
1,08
1,12
1,16
1,2
1,24
0
200
400
600
800
1000
1
1,04
1,08
1,12
1,16
1,2
0
200
400
600
800
1000
1
1,04
1,08
1,12
1,16
1,2
1,24
0
200
400
600
800
1000
0,92
0,96
1
1,04
1,08
1,12
1,16
1,2
0
200
400
600
800
1000
Рис.
6
.
Теплоемкость топочных газов пр
и различных избытках воздуха:
а
) бурый уголь,
Б1;
б
–
бурый уголь Б2;
в
–
бурый уголь Б3;
г
–
каменный уголь; 1
–

= 1,2; 2
–

= 1,4;
3
–

= 1,6; 4
–

= 1,8; 5
–

= 2,0

,
°C

,
°C

,
°C

,
°C
г
c
,
кДж/(кг

К)
г
c
,
кДж/(кг

К)
г
c
,
кДж/(кг

К)
г
c
,
кДж/(кг

К)
б
)
а
)
в
)
г
)
1
2
3
5
4
1
2
5
4
3
1
2
3
5
4
1
2
3
5
4


Бойко Е.А.
Выбор и расчет систем пылеприготовления и горелочных устройств котельных агрег
а
тов
24
пл
ср
3
4
р
WW
W


,
(
29
)
для каменных углей
рп
ср
6
7
WW
W


,
(
30
)
где
пл
W
–
влажность топлива
, %
;
р
W
–
влажность топлива перед мельн
и
цей
(влажность топлива на рабочую м
ассу), %
.
Примечание
:
п
ри подсчете
ср
W
и наличии предвключенных сушильных
устройств вместо
р
W
следует использовать влажность топлива за этими ус
т-
ройством (перед мельницей)
м
W

,
%.
Мет
одика определения
м
W

пр
и
ведена
в
[
3
]
. В объем данной работы расчет предвключенных сушил
ь
ных устройств не
входит.
ср
вл2
р
100
100
W
П
W



,
(
3
1
)
Значение
др
П
принимается по графику (рис.
7
); для АШ поп
равк
а
др
1
П

.
Для всех мельниц рекомендуемое значение
5
R
= 20
–
30
%.
Тонкость
др
П
помола за с
е
паратором
90
R
(%)
для разных углей приведена
в табл. 1.
0,9
0,94
0,98
1,02
1,06
1,1
1,14
1,18
10
20
30
40
50
60
70
80
Рис.
7
. Зависимость коэффиц
и-
ента
др
П
от остатка на сите
5
R
Характеристики э
талонно
го
топлив
а
для мельниц
различных типов
:
1. ММТ и ММА (бурый уголь, инерционные сепараторы):
р
W
= 33 %
;
ло
К

= 1,7;
5
R

= 20 %;
90
R

= 55 %;
пл
W
= 8 %;
2. ШБМ (уголь
–
антрацит):
р
W
= 8,5 %
;
ло
К

= 0,95;
5
R

= 20 %;
90
R

= 7 %;
пл
W
= 1 %;
3. МС (уголь к
а
менный):
р
W
= 30 %
;
ло
К

= 1,5;
5
R

= 20 %;
90
R

= 10 %;
пл
W
= 3 %
4. МВ (уголь бурый):
р
W
= 56,6 %
;
ло
К

= 1,7;
5
R

= 20 %;
90
R

= 60 %;
пл
W
= 6,5
%
.
5
R
, %
др
П


Бойко Е.А.
Выбор и расчет систем пылеприготовления и горелочных устройств котельных агрег
а
тов
27
2.
РАСЧЕТ ГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ
2.1. Выбор типоразмера горелочных устройств и компоновки топки
Горелочное устройство выбирается в зависимости от способа
сжигания
(твердое или жидкое шлакоудал
е
ние), тепловой мощности горелки и марки
сжигаемого топлива.
Для в
ыбор
а
типоразмера горелок и их количества (
г
z
)
следует
использовать
данные
табл.
10.
При выборе горело
чных устройств необходи
мо
учитыва
ть
следующ
и
е
практические
рекомендации.
Р
азличают два основных типа горелок: вихр
е-
вые и прямоточные. Вихревые горелки универсальны и применимы для л
ю-
бого твердого топлива, но наибольшее распространение они получили при
сжигании топлива с малым вы
х
о
дом летучих
(
г
V
< 25 %)
. Вихревые горелки
бывают двухулиточные с
закручиванием аэросмеси и вторичного воздуха
(рис.
8
) и прямоточно
-
улиточные, в которых первичная смесь подается по
прямоточному каналу, а вт
о
ричный воздух закручи
вается (рис.
9
).
Работа
вихревых горелок характеризуется параметром крутки (
см.
табл.
1
2
).
Прямоточные горелки, в которых потоки не закручиваются, включают
одно или несколько соп
е
л пылевоздушной смеси и вторичного воздуха, ра
з-
мещенных в одной амбразуре (ри
с
.
10
).
Под ярусом горелок понимается с
о-
вокупность горелок, оси амбразур которых размещаются в оной горизо
н-
тальной плоскости. Прямоточные горелки по способу подачи пылевозду
ш-
ной смеси делятся на горелки с односторонней (рис.
11
), центральной (рис.
12
) и че
редующейся
(рис.
13
,
14
) подачами пылевоздушной смеси. По фо
р
ме
сопел, из которых вытекают струи вторичного воздуха, горелки делятся на
вертикально
-
щелевые (рис.
11
,
13
) и горизонтально
-
щелевые, включая кру
г-
лые (рис.
14
). Конструкции горелок должны увязыва
ться с компоновкой т
о-
почной камеры. Тока с тангенциальной компоновкой (рис.
1
5
–
1
8
) практич
е-
ски при сжигании всех марок углей может быть как с твердым, так и с жи
д-
ким шлакоудалением. При жидком шлакоудалении рекомендуются прям
о-
точные горелки с односторонней
(рис.
11
) и центральной подачами пылево
з-
душной см
е
си (рис.
12
).
При сжигании каменных и бурых углей в топках с жидким шлакоуд
а-
лением рекомендуется применять вертикально
-
щелевые горелки с одност
о-
ронней подачей пылевоздушной смеси (рис.
11
), плоскофакельны
е (рис.
12
) и
горизонтально
-
щелевые с чередующе
й
ся подачей пылевоздушной смеси
(рис.
14
).
Схем
а
топки с
о
встречной компоновкой представлен
а
на рис.
19
.
О
б-
ласти ее применения, типы горелочных устройств и пределы тепловой мо
щ-
ности р
е
комендуемых горелок при
ведены в табл. 1
0
, 1
1
.


Бойко Е.А.
Выбор и расчет систем пылеприготовления и горелочных устройств котельных агрег
а
тов
28
Таблица 1
0
Тепловая мощность
г
Q
(
г
z
количество прямоточных горелок и
яр
z
число ярусов)
Жидк
ое шлакоудаление
Твердое шлакоудаление
Каменный и бурый уголь
Все угли
Каменный и бурый уголь
Тангенциальное
распол
о
жение
Встречное
расположение
Тангенциальное
распол
о
жение
Встречное
расположение
Паропроизво
-
дительность
котла,
пе
D
, кг/с
г
z
яр
z
г
Q
, МВт
г
z
яр
z
г
Q
, МВт
г
z
яр
z
г
Q
, МВт
г
z
яр
z
г
Q
, МВт
2
0,8
4
1
13
–
15
4
–
–
4
1
13
–
15
–
–
–
33,4
4
1
20
–
25
–
–
–
4
1
20
–
25
–
–
–
44,4
4
1
25
–
30
4
1
30
–
35
4
1
30
–
35
–
–
–
61,0
4
1
3
0
–
3
5
4
1
30
–
35
8
2
20
–
25
8
2
20
–
25
89,0
4;
8
1
1
–
2
45
–
50
3
0
–
35
8
1
45
–
50
8;
16
1
–
2
2
35
–
40
30
–
35
8
2
30
–
35
117,0
4;
8
1
1
–
2
70
–
75
60
–
65
8
1
30
–
35
8;
16
1
–
2
2
30
–
35
25
–
30
8;
16
1
–
2
2
30
–
35
25
–
30
139,0
4;
5
1
1
–
2
90
–
100
86
–
96
8
1
45
–
50
8;
16
1
–
2
2
45
–
50
40
–
45
8;
16
1
–
2
2
45
–
50
35
–
40
186,0
8;
16
1
–
2
2
65
–
75
30
–
35
8
1
65
–
7
5
8;
16
1
–
2
2
65
–
70
30
–
35
8;
16
1
–
2
2
65
–
75
35
–
40
278,0
8;
16
1
–
2
2
86
–
100
45
–
50
8;
16
1
–
2
2
86
–
100
45
–
50
16
;
2
4
2
3
45
-
50
30
–
35
12;
16
2
3
65
–
75
40
–
45
415,0
16
2
65
–
75
16
1
65
–
75
24
3
45
–
50
16;
24
2
3
65
–
75
40
–
45
735,0
16
2
107
–
125
16
1
107
–
125
2
4;
48
3
4
65
–
75
45
–
50
24
2
45
–
50
1100,0
–
–
–
24
2
1
07
–
1
25
32
;
48
3
4
85
–
100
65
–
75
–
–
–


Бойко Е.А.
Выбор и расчет систем пылеприготовления и горелочных устройств котельных агрег
а
тов
29
Таблица 11
Скорости пылевоздушной смеси
1
W
и вторичного воздуха
2
W
на выходе пылегазовых горелок
Вид сжигаемого топлива
Антрацитовый штыб, полуа
н-
тр
а
цит и тощий уголь
Каменный уголь
Бурый уголь
Тип горелки
Тепловая
мо
щ
ность
горелки
г
Q
,
МВт
1
W
, м/с
2
W
, м/с
21
WW
1
W
, м/с
2
W
, м/с
21
WW
1
W
, м/с
2
W
, м/с
21
WW
25
14
–
16
18
–
21
1,3
–
1,4
20
–
22
26
–
28
1,3
–
1,4
–
–
–
35
14
–
16
18
–
21
1,3
–
1,4
22
–
24
28
–
30
1,3
–
1,4
–
–
–
50
16
–
18
22
–
25
1,3
–
1,4
22
–
24
28
–
30
1,3
–
1,4
–
–
–
75
18
–
20
26
–
30
1,4
–
1,5
24
–
25
30
–
34
1,4
–
1,5
–
–
–
Вихревые
двухулиточные
100
20
–
23
28
–
33
1,4
–
1,5
26
–
28
33
–
38
1,4
–
1,5
–
–
–
35
18
–
20
26
–
28
1
,3
–
1,4
22
–
24
30
–
34
1,3
–
1,4
22
–
24
30
–
34
1
,
3
–
1
,
4
50
18
–
20
25
–
28
1,3
–
1,4
22
–
24
30
–
34
1,3
–
1,4
22
–
24
30
–
34
1
,
3
–
1
,
4
75
20
–
22
28
–
30
1,4
–
1,5
24
–
26
34
–
36
1,4
–
1,5
24
–
26
34
–
36
1
,
4
–
1
,
5
100
20
–
22
30
–
32
1,4
–
1,5
26
–
28
36
–
38
1,4
–
1,5
26
–
28
36
–
38
1
,
4
–
1
,
5
125
22
–
23
3
2
–
34
1,4
–
1,5
28
–
30
38
–
40
1,4
–
1,5
28
–
30
38
–
40
1
,
4
–
1
,
5
Вихревые
ул
и
точно
-
лопаточные
150
23
–
25
33
–
36
1,4
–
1,5
30
–
32
40
–
42
1,4
–
1,5
30
–
32
40
–
42
1
,
4
–
1
,
5
25
14
–
16
17
–
19
1
,
2
–
1
,
3
18
–
20
22
–
25
1,2
–
1,3
18
–
20
22
–
25
1
,
2
–
1
,
3
35
–
–
–
18
–
20
22
–
25
1,2
–
1,3
18
–
20
22
–
25
1
,
2
–
1
,
3
25
18
–
20
28
–
30
1
,5
–
1,6
24
–
26
36
–
42
1,5
–
1,6
24
–
26
36
–
42
1
,
5
–
1
,
6
35
18
–
20
29
–
32
1,6
–
1,7
26
–
28
42
–
48
1,6
–
1,7
26
–
28
42
–
48
1
,
6
–
1
,
7
Вихревые
пр
я
моточно
–
улиточные
50
20
–
22
34
–
37
1,6
–
1,7
28
–
30
48
–
50
1,6
–
1,7
28
–
30
48
–
50
1
,
6
–
1
,
7
25
26
–
28
30
–
34
1,2
–
1,3
27
–
29
42
–
45
1,5
–
1,6
27
–
29
42
–
45
1
,
5
–
1
,
6
35
27
–
29
32
–
36
1,2
–
1,3
28
–
30
46
–
48
1,6
–
1,7
28
–
30
46
–
48
1
,
6
–
1
,
7
Прямоточно
-
щелевые
50
28
–
30
36
–
38
1,3
–
1,5
29
–
31
48
–
50
1,6
–
1,7
29
–
31
48
–
50
1
,
6
–
1
,
7


Бойко Е.А.
Выбор и расчет систем пылеприготовления и горелочных устройств котельных агрег
а
тов
30
Таблица 1
2
Параметры струй пылевоздушной смеси
1
n
и вторичного воз
духа
2
n
для вихревых дву
х
улиточных и улиточно
-
лопаточных горелок
Параметры крутки
Вид топлива и способ шлакоудаления
1
n
2
n
Антрацитовый штыб, полуантрациты, тощие угли
при жидк
ом шлакоудалении
3
,
5
–
4
,
0
4
,
0
–
4
,
5
п
ри жидком шлакоудалении
3
,
0
–
3
,
5
3
,
0
–
3
,
5
Каменные
и б
у
рые угли
п
ри твердом шлакоудалении
2
,
0
–
3
,
0
2
,
5
–
3
,
0
Примечание
:
п
араметры крутки струй вторичного воздуха
2
n
для вихревых прям
о
точно
–
улиточ
ных и прямоточно
–
лопаточных горелок без рассекателя при сжигании к
а
менных и
бурых углей:
при жидком шлакоудалении 3
,
5
–
4
,
0;
при твердом шлакоудалении 3
,
0
–
3
,
5.
2.2. Расчет проходных сечений
2.2.1. Определение проходного
сечения для первичной пылевозду
ш
ной
с
меси
(
1
F
, м
2
)
при воздушной сушке топлива
Количество
влажного
сушильного агента в конце системы пылеприг
о-
товления
, кг/кг
вл.са1прис
(11,5)
ggKW

,
(
39
)
где
1
g
–
количество сушильного агента, подав
аемого в пылесистему, при во
з-
душной сушке
1
в
gg

(см. разд.
1.3.1);
прис
K
–
коэффициент, учит
ы
вающий
присосы воздуха (см. там же)
;
W

–
количество влаги, испаренной в пыл
е-
системе
, кг/кг,
(
см. разд.1.3.1).
Расход первичной пылевоздушной смеси через одну горелку
, м
3
/с
:
рвприс
2
1
гввп
(1)
273
273
BgK
t
W
V
z








,
(
40
)
где
р
B
–
расход топлива на котел
, кг/с
;
г
z
–
количество установле
н
ных на
котле горелок (
см. разд.
2.1);
в

=
1,285
кг/
нм
3
–
плотность возд
у
ха;
вп

=
0,804
кг/
н
м
3
–
плотность водяных паров;
2
t
–
температура пылево
з
душной
смеси перед горелками,
°С,
принимается равной темп
ературе за сушил
ь
но
-
мельничным устройством (см. разд.
1.3.1).
Проходное сечение канала первичной смеси
, м
2
:
1
1
1
V
F
W

,
(
41
)
где
1
W
–
рекомендуемая скорость в канале первичной смеси
, м/с,
(табл.
13).


Бойко Е.А.
Выбор и расчет систем пылеприготовления и горелочных устройств котельных агрег
а
тов
34
Наружный диаметр трубы
вторичного воздуха
, м
:
22
2
DdS

.
(
54
)
Схема с обозначением диаметров сечений горелки предста
в
лена на рис.
10
. Диаметр амбразуры
а2
DD

.
После определения конструктивных размеров вычерчивается схема г
о-
релки с
указанием ее размеров.
Рис.
8
. Горелка турбулентная с закручиванием потоков первичной смеси и вторичного
воздуха
Рис.
9
. Турбулентная горелка с закручиванием потока вторичного воздуха


Бойко Е.А.
Выбор и расчет систем пылеприготовления и горелочных устройств котельных агрег
а
тов
35
Рис.
10
. Схема выходного сечения круглой вихревой
(турбулентной)
горелки:
а
–
кольцевое сечение выхода первичной пылевоздушной смес
и;
б
–
кольцевое сечение вых
о-
да вторичного во
з
духа
2.4. Определение конструктивных размеров
щелевых прямоточных горелок
В разд. 2.2 определены необходимые проходные сечения каналов для
подачи
первичной пылевоздушной смеси
1
F
,
м
2
,
и вторичного воздуха
2
F
, м
2
,
для одной горелки.
Для расчета конструктивных размеров прямоточных горелок необх
о-
димо выбрать ее конструкцию, пользуясь рекомендациями, приведе
н
ными в
разд
еле
2.1.
Расчет размеров
прямоточно
-
щеле
вой
горелки производится
в завис
и-
мости от ее конструкции
следующим образом.
1.
Прямоточно
-
щелевая горелка с односторонней подачей пыл
е-
воздушной смеси
(рис.
11
).
Первичная смесь подводится по двум прямоугольным каналам с разм
е-
ром ст
о
рон
п
b
и
к
h
. Тогда
1
пк
2
Fbh

.
(
55
)


Бойко Е.А.
Выбор и расчет систем пылеприготовления и горелочных устройств котельных агрег
а
тов
36
Рис.
11
. Прямоточно
-
щелевая горелка с односторонней подачей пылевоздушной см
е-
си: 1
–
пылевоздушная смесь; 2
–
вторичный воздух; 3
–
маз
ут; 4
–
запальное устройство;
5
–
лючок гляделки
Вторичный воздух подается также по двум каналам с размером ст
о
рон
в
b
и
к
h
.
Тогда
2
вк
2
Fbh

.
(
56
)
Рекомендуемое соотношение:
к
п
46
h
b

.
(
57
)


Бойко Е.А.
Выбор и расчет систем пылеприготовления и горелочных устройств котельных агрег
а
тов
37
Из представленных уравнений
(55
–
57)
находят три искомые вел
и
чины:
п
b
,
к
h
и
в
b
.
При этом ширина амбразуры горелки находится как
апв
Bbb

.
Высота
амбразуры принимается равной высоте горелки:
агкпр
2
ННhh

,
(
58
)
где
высота промежутка
пра
0,5
h
В

.
2. Прямоточная щелевая горелка с центральной подачей пылево
з-
душной смеси (рис.
12
).
В этой конструкции горе
лки подвод как первичной пылевоздушной
смеси, так и вторичного воздуха производится по двум цилиндрическим к
а-
налам.
Диаметр канала для первичной пылевоздушной смеси
, м
:
11
0,637
dF

,
(
59
)
и для вторичного воздуха
22
0,637
dF

,
(
60
)


Рис.
12
. Прямоточно
-
щелевая горелка с центральной подачей пылевоздушной см
е
си:
1
–
пылевоздушная смесь; 2
–
вторичный воздух; 3
–
запальное устройство; 4
–
мазут;
5
–
л
ю
чок


Бойко Е.А.
Выбор и расчет систем пылеприготовления и горелочных устройств котельных агрег
а
тов
38
Высота амбразуры выб
ирается по соотношению:
а
а
35
H
B

.
(
61
)
3. Горелка вертикально
-
щелевая с череду
ющейся подачей пыл
е-
воздушной см
е
си (рис.
13
).
В горелке имеется четыре канала для прохода пылевоздушной см
е
си.
Проходное сечение одного канала
, м
2
:
1
1
4
F
f

.
(
62
)
Отношение высоты каждого канала к его ширине выбирается в пред
е-
лах:
к
к
1,52,5
h
b

.
(
63
)
Величину проходного сечения
, м
2
,
одного канала можно выразить
формулой
1
гг1
fhbF

.
(
64
)
Рекомен
дуемое соотношение сторон канала:
г
г
1,52,5
h
b

.
(
65
)
Рис.
13
. Горелка прямоточная вертикально
-
щелевая с чередующейся подачей пыл
е-
воздушной смеси


Бойко Е.А.
Выбор и расчет систем пылеприготовления и горелочных устройств котельных агрег
а
тов
39
Из последних двух соотношений можно найти значение
г
h
и
г
b
.
Каналы первичного воздуха располагаются в канале вторичного
возд
у-
ха
симметрично. Расстояние от стенки канала
, м,
вторичного воздуха (
см.
рис.
13
) до стенки канала первичного по горизонтали
рассчитыва
ется по сл
е-
дующему соотношению
:
гк
2
4
bb
l


.
(
66
)
Расстояние от стенки канала вторичного воздуха до стенки первичн
о
го
(
см.
рис.
13
) по вертикал
и, м
:
гк
2
4
hh
C


.
(
67
)
4. Горелка прямоточная горизонтально
-
щелевая с чер
едующейся
под
а
чей смеси (рис
.
14
).
В горелке по стрелке 1 подается первичная пылевоздушная смесь, по
стрелке 2
–
вторичный воздух.
У данного типа горелочных устройств
шир
и
на
горелки
, м,
равна ширине канала первичной пылевоздушной смеси:
гк
bb

.
(
68
)
Рекомендуемое соотношение сторон
горелочного устройства
:
г
г
34
h
b

.
(
69
)
Проходное сечение для первичной пылевоздушной смеси (при пяти к
а-
налах первичной смеси):
1
пг
5
Fhb

.
(
70
)
Пользуясь последними двумя уравнениями можно найти размеры
г
b
и
п
h
.
Проходное сечение для вторичного воздуха
, м
2
:
2
гг1
FhbF

.
(
71
)
Отсюда определяется величина
г
h
, м
.
Высота одного канала (из чет
ы-
рех) для прохода вторичного воздуха
, м
:
гп
в
5
4
hh
h


.
(
72
)


Бойко Е.А.
Выбор и расчет систем пылеприготовления и горелочных устройств котельных агрег
а
тов
40
Рис.
14
. Горелка прямоточная горизонтально
-
щелевая с чередующейся подачей пыл
е-
воздушной с
меси
Таблица 15
Наименование величин и их условные обозначения
(по прямоточным щелевым горелкам)
Наименование величин
Обозначение
Глубина топк
и
–
расстояние между стенами, на котором установлены г
о-
релки при настенном расположении, или меньший размер м
ежду стенами
при угловом расположении горелок,
м
т
а
Ширина топки
–
размер стены, на которой установлены горелки при н
а-
стенном расположении, или больший размер между стенами топки при у
г-
ловом расположении горелок,
м
т
b
Высота горелки
–
сумма высот сопел горелки и промежутков между ними
при горизонтальном расположении сопел (рис. 3
–
7),
м
г
а


Бойко Е.А.
Выбор и расчет систем пылеприготовления и горелочных устройств котельных агрег
а
тов
41
Окончание таблицы 15
Наименование величин
Обозначение
Ширина горелки
–
сумма размеров соп
ел горелки и промежутков между
ними по горизонтали между крайними стенами горелки
(рис. 3
–
7),
м
г
b
Высота сопел первичной пылевоздушной смеси (рис. 3
–
7),
м
1
h
Высота сопла вторичного воздуха (рис. 3),
м
2
h
Ширина сопла пылевоздушной смеси (рис. 5),
м
1
b
Ширина сопла вторичного воздуха (рис. 5),
м
2
b
Ширина амбразуры
–
ширина проема на внутренней стороне стены топки
для установк
и горелок (рис. 5),
м
а
b
Высота амбразуры
–
высота проема для установки горелки (рис. 5),
м
а
h
Высота блока горелок (по вертикали, рис. 5),
м
бп
H
Расстояние между осями амбразур г
орелок по вертикали между ярусами,
(рис. 5),
м
яр
h
Расстояние между кромками крайних сопел соседних горелок по вертикали
(рис. 5),
м
кр
h
Расстояние от нижней кромки амбразур грелок до начала ската холодной
воронки или слабонаклонного пода (рис. 10, 12),
м
ск
h
Расстояние по горизонтали между осями амбразур горелок (рис. 15, 16),
м
г
S
Расстояние от осей амбразур крайних горелок до примыкающих стен (рис.
15, 16
),
м
ст
S
Горизонтальное сечение топки, м
2
г
F
Сечение амбразур горелки, м
2
а
F
Суммарное сечение сопел пылевоздушной смеси, м
2
1
F
Суммарное сечение сопел в
торичного воздуха, м
2
2
F
Угол между осями сопел пылевоздушной смеси в вертикальной плоскости
(рис. 7),
рад (град)
1

Угол между осями сопел вторичного воздуха в вертикальной плоскости
(рис. 7),
рад (град)
2

Угол отклонения оси горелки от оси амбразуры в вертикальной плоскости
(рис. 16),
рад (град)
г

Угол отклонения оси горелки от оси амбразуры в горизонтальной плоск
о-
сти (рис. 16),
рад (град)
г

Тепловая мощность топки,
МВт (
Гкал
/ч)
тг
Q
Тепловая мощность горелки,
МВт (
Гкал
/ч)
г
Q
Диаметр условной окружности, которой касаются оси всех горелок при
тангенциальном расположении (рис.
10),
м
у
d


Бойко Е.А.
Выбор и расчет систем пылеприготовления и горелочных устройств котельных агрег
а
тов
42


Рис. 1
5
. Восьмигранная топка с жидким шлакоудалением


Рис. 1
6
. Тангенциальное расположение плоскофакельных горелок в топке с жидким
шлакоуд
алением прямоугольного сечения


Бойко Е.А.
Выбор и расчет систем пылеприготовления и горелочных устройств котельных агрег
а
тов
43


Рис. 1
7
. Тангенциальное расположение горизонтально
-
щелевых горелок с череду
ю-
щейся подачей пылевоздушной смеси в топке с твердым шлакоудалением
Рис. 1
8
. Направление вращения в двувихревых топках


Бойко Е.А.
Выбор и расчет систем пылеприготовления и горелочных устройств котельных агрег
а
тов
44


Рис. 1
9
. Встречное расположение плоскофакельных горелок (
а
) и вертикально
-
щелевых горелок с чередующейся подачей пылевоздушной смеси (
б
) в топках с твердым
шлакоуд
а
ле
нием
а
)
б
)


Бойко Е.А.
Выбор и расчет систем пылеприготовления и горелочных устройств котельных агрег
а
тов
45
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ
СПИСОК
1.
Левит, Г. Т. Пылеприготовление на тепловых электростанциях / Г. Т. Левит. М.:
Энергоатомиздат, 1991.
–
384 с.
2
.
Расчет и проектирование пылеприготовительных установок котельных агрег
а
тов
(нормативные матери
алы) / Под общ. ред. Н. В. Соколова и М. Л. Кисельгофа. Л.: НПО
ЦКТИ
-
ВТИ
,
1971.
–
309 с.
3
.
Изюмов, М. А. Проектирование и расчет горелок / М. А. Изюмов, П. В. Росляков.
М.: МЭИ
,
1990.
–
115 с.
4
.
Хзмалян, Д. М. Теория горения и топочные устройства / Д. М.
Хзмалян, Я. А. К
а-
ган. М.: Энергия
,
1976.
–
487 с.
5
.
Бойко, Е. А. Котельные установки и парогенераторы. Тепловой расчет парового
котла / Е. А. Бойко, И. С. Деринг, Т. И. Охорзина. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2005.
–
96 с.
6
. Бойко, Е. А. Котельные установки и п
арогенераторы (конструкционные характ
е-
ристики котельных агрегатов) / Е. А. Бойко, Т. И. Охорзина. Красноярск: ИПЦ КГТУ,
2004.
–
228 с.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. .
. .
.
3
1
.
Тепловой расчет сушильно
-
мельничной системы
. . . . . . . . . .
.
5
1
.1.
Выбор сушильного агента и его температуры
. . . . . . . . . .
.
5
1
.2.
Выбор размольного устройства и схемы пылеприготовления
. . .
.
.
.
8
1.3. Тепловой баланс сушильно
-
мельничной системы
. . . . . . . . .
.
13
1.4. Пересчет производительности углеразмольных
мельниц на другое топл
и
во
.
23
2
.
Расчет горелочных устройств
. . . . .
.
. .
. . . . . . . .
. .
27
2
.1.
Выбор типоразмера горелочных устройств
. .
. . . . . .
. . .
.
27
2
.2.
Расчет проходных сечений горелок
. . . .
. . . . . .
. . .
.
30
2
.3.
Расчет конструктивных размеров турбулентных горелок
. . .
. . .
.
33
2
.4.
Определение конструктивных размеров щелевых прямоточных горелок
. .
35
Библиографический список
. . . . . . . . . . . . . . . .
.
. .
45