Cтраница 4
Однако такой теоретический ход температурной кривой неосуществим, так как практически неосуществима топка с нетеплопроводными стенками. Это тепло, отвлекаемое от нагрева газо-воздушного потока в топочной камере, приводит к резкому снижению хода кривой, изображающей фактический рост температуры движущегося по топке газо-воздушного потока. [46]
Движение проточной части потока имеет в этом случае периферийный по сечению камеры характер, так как газ несколько отжимается центробежным эффектом к стенкам топки, создавая зону некоторого разрежения в ее сердцевине. Это создает обратную циркуляцию газа, могущую иметь как отрицательное, так и положительное значение для хода топочного процесса. Действительно, самое наличие зоны обратной циркуляции газо-воздушного потока топки свидетельствует о неполном использовании сечения топочной камеры для проточной части этого потока. [47]
На рис. 65 и 66 показаны циклонные топки. Отвод теплоносителя осуществляется через отверстие, расположенное в центре стенки, соединяющей камеру с рабочим объемом. При таком конструктивном оформлении процесса осуществляется интенсивное перемешивание газо-воздушного потока и получение теплоносителя одинаковой температуры по всему объему. [48]
В настоящее время слоевой метод должен конкурировать с более молодыми прогрессивными методами, особенно в области так называемой большой, станционной энергетики. В установках средней и малой мощности он и до сих пор занимает весьма значительное место, переходя на новые, механизированные приемы обслуживания топочных процессов. В отличие от слоевого факельный процесс характеризуется непрерывным движением топливных частиц вместе с газо-воздушным потоком, который транспортирует их через проточную камеру топки во взвешенном состоянии. [49]
Однако такой теоретический ход температурной кривой неосуществим, так как практически неосуществима топка с нетеплопроводными стенками. Это тепло, отвлекаемое от нагрева газо-воздушного потока в топочной камере, приводит к резкому снижению хода кривой, изображающей фактический рост температуры движущегося по топке газо-воздушного потока. [50]
Между тем, не так уже трудно локализовать зону циркуляции топливных частиц, если обеспечить образование устойчивого циркуляционного вихря, который будет организованно вздымать топливную крошку в восходящей своей части и затаскивать ее в помощь гравитационным силам вниз под воздействием первичной струи воздуха ( фиг. Учитывая, что при необтекаемой форме камеры в застойных ее местах будут немедленно скапливаться частицы с недостаточной парусностью и зашлаковывать их, следует по крайней мере низу камеры придавать обтекаемый профиль и направлять дутье так, чтобы оно обеспечивало смывание частиц топлива и шлака с его поверхности. При этом неизбежно также следует предусматривать соответствующую камеру дожигания, в которой окончательно завершался бы процесс сжигания газа и мельчайших пылеобразных частиц, подчиняющихся закону витания и увлекаемых той частью газо-воздушного потока, который из первичной циркуляционной зоны движется через эту камеру в дымоходы. [51]
С помощью таких приемов удается удержать в топочной камере до 50 % и выше от первоначальной зольности топлива. Дальнейшее увеличение процента улавливания шлаков потребовало бы привлечения более эффективных мероприятий, основанных, например, на развитии центробежного эффекта, что мало вяжется с природой пылеобразного топлива и на наш взгляд выходит за пределы возможностей факельных методов сжигания. В самом деле, ничтожный центробежный эффект, возникающий в пылеугольных топках с тангенциальном расположением форсунок, даже при жидком шлакоудалении не в состоянии существенно увеличить шлакоулавливание и прямо подсказывает переход на циклонный принцип сжигания, при котором центробежный эффект доводится до значительных пределов малым радиусом циклонной камеры, большими скоростями вращающегося газо-воздушного потока и достаточно крупным размером частиц топлива. [52]
Ранее указывалось, что одним из важнейших условий получения в генераторе большого количества газа, богатого окисью углерода, является развитие поверхности топлива, соприкасающейся с газами. Эта поверхность зависит и от рода топлива ( реакционная способность топлива), и от величины его кусков. Чем мельче раздроблен уголь, тем больше его поверхность. Однако газификация мелкозернистого топлива в покоящемся слое встречает затруднения, так как он оказывает большое сопротивление газо-воздушному потоку; поэтому при газификации такого топлива необходимо повышать давление дутья. При этом скорость газо-воздушного потока может достигнуть такой величины, при которой лобовое давление потока преодолевает вес отдельных частиц слоя и устойчивость слоя будет нарушена. Это ограничивает интенсивность генераторного процесса, вследствие чего, как уже упоминалось, газификацию мелкозернистого и термически нестойкого топлива приходится вести с малым напряжением сечения шахты. [53]
В большинстве простейших, наиболее распространенных приборов для сжигания ( горелок) пользуются тем обстоятельством, что после воспламенения и возникновения очага горения вспомогательные стадии, расходующие на свое протекание внешнее тепло, заимствуют его из основной стадии горения и развиваются стихийно, занимая определенную для создавшихся условий протяженность и определенный рабочий объем. Однако такая ставка на стихийность приводит к существенным ограничениям регулировочных возможностей как по форсировке устройства, так и по степени завершенности процесса. При малых нагрузках вследствие незначительного тепловыделения и относительно больших потерь на наружное охлаждение процесс начинает протекать при пониженных температурных уровнях, становится вялым, требует относительно больший рабочий объем для своего развития, отличается большой степенью незавершенности и, наконец, может потерять устойчивость, угаснуть. В обратном случае при увеличении фор-сировки горелочных устройств с практически нерегулируемым стихийным развитием тепловых стадий процесса последний сначала естественно интенсифицируется за счет большой турбулизации газо-воздушного потока и повышения температурного уровня его протекания ( меньшие относительные потери на охлаждение при усиленном тепловыделении), пока поступательная скорость газо-воздушного потока не превысит обратной скорости распространения фронта воспламенения, после чего процесс сорвется. Таким образом, рассматриваемая простейшая форма организации процесса горения оказывается осуществимой в относительно узких пределах форсировок и применима к сравнительно тепло-ценным газовым топли-вам, которые обеспечивают рабочей горючей смеси достаточно значительное удельное тепловыделение ( Н [ ккал / кг ]) и, как следствие, высокий температурный уровень процесса. [54]
Ориентировочный расчет показывает, что если принять линейный размер канальца соизмеримым с линейным размером частиц, то получаемые численные значения чисел Рейнольдса для первых двух случае относятся к явно ламинарным режимам. Ориентировочные значения числа Рейнольдса получаются уже такими, при которых, учитывая неправильность формы и весьма значительную шероховатость межкусковых канальцев, следует ожидать значительно развитой турбулентности газо-воздушного потока, при которой фронт воспламенения может быть вытеснен к конечным участкам слоя. Таким образом, именно только в этом случае мы наблюдаем чисто гетерогенный процесс газификации и горения углерода с выносом основной зоны горения гззо-воздушной смеси за пределы слоя. [55]