ЦИКЛОННЫЙ СПОСОБ СЖИГАНИЯ ДРЕВЕСНОЙ БИОМАССЫ — 2

Определяющий размер циклонного топочного устройства Dц определяем по уравнению:

Основные размеры и конфигурации камеры циклонного топочного устройства показаны на рис. 17.

Длина циклонной камеры Lц в метрах определяется соотношением:

При увеличении длины циклонной камеры возрастают потери на трение между несущей газовой средой и стенками камеры. Вследствие этого тангенциальная скорость вращающихся газов уменьшается по длине камеры по направлению к ее выходному концу. Следует иметь в виду, что рациональная конструкция циклонной камеры должна удовлетворять двум требованиям: иметь минимальное гидравлическое сопротивление и обеспечивать максимальное значение тангенциальной скорости вихревого движения газов на выходной стороне циклонного устройства.

Соотношение (6.3) подобрано таким образом, чтобы в условиях практики рациональность конструкции циклонного устройства была ориентировочно обеспечена, если это соотношение размеров камеры выдержано.

Рис. 17. Основные размеры камеры горения циклонного топочного устройства

На аэродинамику циклонного потока не оказывает заметного влияния форма выходного конца циклонной камеры. В частности, применение плоского и встроенного конусного пережима (в виде конуса, сужающегося внутрь камеры, как это показано на рис. 17) дает практически одинаковые коэффициенты сопротивления циклонной камеры. Диаметр выходного отверстия циклонной камеры Dс существенно влияет на всю газодинамику устройства. Уменьшение параметра Dс/Dц (см. рис. 17) приводит к росту тангенциальной скорости газового потока и к увеличению статического давления во всех сечениях циклонной камеры. Обычно для расчета диаметра Dс применяют формулу:

Воздух в камеру циклонной топки подводится тангенциально внутренней цилиндрической поверхности камеры на длине l .

Источник

ЦИКЛОННЫЙ СПОСОБ СЖИГАНИЯ ДРЕВЕСНОЙ БИОМАССЫ — 1

Это дает возможность сжигать в циклонных топках разнообразные виды твердого топлива при сравнительно грубом помоле (до 5 мм) и уменьшить размеры топочной камеры. Циклонные топки хорошо улавливают золу и удачно компонуются с различными котлоагрегатами.

ТОПОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА ЦИКЛОННОГО ТИПА

Топочные устройства циклонного типа подразделяются на вертикальные и горизонтальные. В топочных устройствах вертикального типа создаются наилучшие газодинамические условия для снижения механического недожога топлива и улавливания частиц золы. Однако циклонные устройства вертикального типа требуют более равномерного фракционного состава сжигаемого топлива. Они более громоздки и трудно вписываются в габарит котельных установок.

Горизонтальные циклонные топки менее требовательны к фракционному составу сжигаемого топлива. Недостатком их считается более высокое гидравлическое сопротивление. В настоящее время более приемлемыми для разработки и внедрения являются горизонтальные циклонные топочные устройства. Принципиальная схема циклонного сжигания древесно-шлифовальной пыли и опилок показана на рис. 16.

Древесная пыль и опилки подаются пневмотранспортером или системой транспортеров в бункер 1, снабженный рыхлителем для устранения зависания хранимого в нем материала. Из бункера питателем 2 пыль и опилки выгружаются на транспортер 3, который доставляет их в эжектор-смеситель 11. Здесь они подхватываются воздухом, подаваемым вентилятором 10, и направляются по касательному патрубку в циклонную камеру топки. Топка состоит из внешнего металлического корпуса 5, внутри которого смонтирован футерованный корпус 8, снабженный кольцевым пережимом 7 и выходным патрубком 9.

Воздух для сжигания пыли и опилок подается вентилятором 10 в зазор между наружным и внутренним футерованными кожухами топки. Он охлаждает внутренний футерованный корпус топки и затем проходит в установленные тангенциально внутренней поверхности циклонной камеры воздушные сопла 6, обеспечивая интенсивное вращательное движение газов внутри топки. Кольцевой пережим 7 служит для обеспечения дожига крупных частиц на начальном участке топочной камеры.

С торцевой стороны топочной камеры устанавливается газомазутная горелка 4, которая служит для разогрева топки при ее розжиге. Нагрев футеровки при операции розжига топки должен продолжаться до тех пор, пока температура ее не достигнет 800 — 900 °С. Только после такого разогрева топочной камеры следует начать подачу в топку пылевоздушной смеси.

Источник

ЦИКЛОННЫЙ СПОСОБ СЖИГАНИЯ ДРЕВЕСНОЙ БИОМАССЫ — 2

При этом каждое из явлений находится в сложной зависимости от других, обусловлено ими и, в свою очередь, оказывает на них большее или меньшее влияние. Полное решение задачи о горении в циклоне может быть достигнуто лишь при совместном, комплексном рассмотрении всех явлений и уравнений их описывающих и учитывающих все влияющие на процесс в целом факторы. Даже простое перечисление уравнений процесса (движения дисперсных твердых частиц, движения несущей газовой среды, теплообмена частицы со средой и среды со стенками камеры, горения частицы в период движения в объеме и после сепарации на стенку) без раскрытия содержания описываемых ими явлений свидетельствует о необычной сложности и громоздкости задачи.

Как известно, даже для обычных циклонных пылеуловителей, в которых весь процесс сводится к определению криволинейного движения изотермического двухфазного потока с дисперсными частицами постоянной массы, задача о таком движении при больших значениях критерия Рейнольдса не может быть полностью решена. Поэтому вполне понятны трудности, возникающие при полном описании системой уравнений циклонного процесса сжигания твердого топлива, где криволинейное движение двухфазного потока является лишь незначительной частью большого комплекса взаимосвязанных явлений.

Таким образом, практический ориентировочный расчет циклонных топочных устройств должен базироваться на результатах конкретных исследований, проведенных по каждому виду сжигаемого топлива. В качестве определяющего размера циклонной камеры принимается диаметр ее внутренней цилиндрической поверхности D ц . Этот диаметр находится из следующих заданных при конструировании показателей циклонного топочного устройства:

номинальной производительности циклонной топки по расходуемому топливу Вц, кг/ч;

теплоты сгорания топлива (низшей) на рабочую массу топлива Q H P кДж/кг;

теплонапряжения поперечного сечения циклонной камеры R F , кВт/м 2 .

Теплонапряжение сечения топочного объема R F принимают в пределах 10 000 — 15 000 кВт/м 2 .

Внутреннее сечение циклонной камеры F ц можно подсчитать по формуле :

где F ц — внутреннее сечение камеры циклона, м 2 .

Источник

ЦИКЛОННЫЙ СПОСОБ СЖИГАНИЯ ДРЕВЕСНОЙ БИОМАССЫ — 1

Рис. 16. Принципиальная схема циклонного сжигания древесной пыли совместно с газом и мазутом:

1 — бункер; 2 — питатель; 3 — транспортер; 4 — газомазутная горелка; 5 — внешний корпус циклонной топки; 6 — воздушное сопло; 7-кольцевой пережим; 8 — внутренний футерованный корпус; 9 — выходной футерованный патрубок; 10 — воздушный вентилятор; 11 — эжектор-смеситель

Весьма важным элементом в циклонном устройстве следует считать обмуровку камеры, которая работает в весьма тяжелых высокотемпературных условиях. Имеющийся опыт работы подобных устройств показывает, что применяемый обмуровочный материал в кратчайшее время выходит из строя, вызывая длительные остановки котлоагрегата.

РАСЧЕТ ЦИКЛОННОГО ТОПОЧНОГО УСТРОЙСТВА

Методика расчета топочного устройства циклонного типа аналогична методике расчета слоевой топки, приведенной в п. 4.4. Циклонные топочные устройства в соответствии с их принципиальными особенностями позволяют реализовать весьма высокие теплонапряжения топочного объема, а следовательно, уменьшить материалоемкость топочных устройств и сократить потери в окружающую среду. В связи с этим изучение процесса, протекающего в циклонной камере горения при сжигании древесной биомассы, и установление закономерностей всех отдельных составляющих его явлений представляет большую и практически очень важную задачу. Решение ее, однако, наталкивается на ряд трудностей, обусловленных тем, что процесс горения твердого топлива в циклонной камере состоит из сложного комплекса явлений: движения двухфазной системы, тепло- и массообмена, горения в объеме камеры и на поверхности ее стенок.

Источник

ЦИКЛОННЫЙ СПОСОБ СЖИГАНИЯ ДРЕВЕСНОЙ БИОМАССЫ — 3

Эта длина зависит от основного параметра топочного устройства и определяется по соотношению :

Высота сопел h принимается такой, чтобы скорость воздуха в них была в пределах 130 — 150 м/с. Расчетный коэффициент избытка воздуха в циклонных топках принимают равным а=1,05 — 1,10.

СЖИГАНИЕ КОРЫ

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Физические и механические свойства коры деревьев находятся в тесной связи со структурой древесины данной породы, влажностью, условиями произрастания деревьев, температурой окружающего воздуха и многими другими факторами.

По своей структуре кора представляет собой многослойный материал (снаружи дерева идет слой корки, под ней находится луб, с внутренней стороны к которому примыкает камбий). Толстые слои корки сосны и ели имеют сравнительно низкую механическую прочность. Корка лиственных пород (осины и березы) более прочна и служит более надежной защитой луба, камбия и древесины от внешних воздействий. Она малопроницаема для воды и газов, устойчива против химических реагентов.

Луб служит для проведения питательных веществ и состоит из большего количества капиллярных трубок. Он сравнительно легко отдает и поглощает воду.

Количество образующихся отходов окорки указано в п. 2.6. Общее количество этого вида древесных отходов в среднем составляет около 10 % объема стволовой древесины. Это столь существенная величина, что необходимо обеспечить в ближайшее время проведение научно-исследовательских работ, направленных па повышение эффективности использования коры как для технологических, так и для энергетических целей.

Однако использование на топливо древесной коры затрудняется рядом объективных обстоятельств, к которым следует отнести:

высокую влажность коры в свежесрубленной состоянии; повышенную способность коры к водопоглощению; повышенное по сравнению со стволовой древесиной содержание золы;

крайне широкие пределы изменения размеров частиц коры, отделенной в окорочных барабанах и окорочных станках;

применение водных бассейнов для проведения сортировки пиловочника и его подготовки к окорке;

использование парового обогрева при окорке древесины окорочными барабанами в зимних условиях.

Источник