Разработка высокоэффективной и экологически безопасной горелочной системы котлов коммунальной энергетики

Для паровых и водогрейных котлов установлены известные требования к горелочным системам, а именно: универсальность, надежность, устойчивость зажигания и стабилизация фронта горения в широких пределах, обеспечение смесеобразования заданной интенсивности, обеспечение полноты сгорания газа при минимальном коэффициенте избытка воздуха, ремонтопригодность, высокая энерго-экологическая эффективность, незначительный срок модернизации и окупаемости. Перечисленные требования стали основой при разработке проекта горелочной системы для котлов коммунальной энергетики. Для выполнения работы был проведен анализ основных объектов коммунальной энергетики киевского региона и выбран для проведения научных исследований котлоагрегат ПТВМ-180 ст№2 филиала «ТЭЦ-5» ПАО «Киевэнерго».
Для обеспечения высокоэффективной и экологически безопасной работы горелки за основу при его создании была взята трубчатая технология газосжигания (ТТГ), основанная на рациональном использовании аэродинамических эффектов течения в насадке Борда, которая является основным конструктивным элементом. Выбор насадки Борда как базового элемента новой технологии организации горения углеводородных топлив обусловлен тем, что гидравлические и аэродинамические характеристики такого элемента способствуют реализации «канонических» принципов минимизации токсичности горелок (предварительное смесеобразования, стадийное горения, прямоточная аэродинамическая схема). Интенсификация процесса смесеобразования и стабилизация процесса горения происходит за счет существования кольцевого циркуляционного течения (вихря-стабилизатора), который возникает в насадке Борда.

Трубчатые модули, как и угловые стабилизаторы и пилоны, образуют так называемые регулярные топливосжигающие системы, которые придают универсальность конструкции горелок. Однако, при использовании трубчатых модулей по сравнению с плоскими стабилизаторами возникает дополнительный "компоновочный" эффект способствующий интенсификации тепло-массообменных процессов.
Особенностью ТТГ является то, что при одноструйной подаче воздуха и многоструйной подаче топлива реализуется эффект "обволакивания" газовыми струями центральной воздушной струи. В результате интенсивного перемешивания в пограничном слое воздушной струи возникают дергающие локальные диффузионные факелы, образующие практически однородную интегральную систему факелов.
При многомодульном исполнении горелок отсутствует необходимость в установке на каждом модуле внешнего насадка, так как в этом случае существует природная зона раздела между соседними модулями, которая выполняет все положительные функции внешнего насадка.

Одним из особых свойств факельных систем на базе трубчатых модулей является их конструктивная и технологическая простота в сочетании с возможностью применения различных методов смесеобразования в том числе: диффузионного, предварительного и комбинированного.