Brændkammer

Brændkammer , brændkammer  - en anordning til afbrænding af fossile brændstoffer for at opnå stærkt opvarmede røggasser . Den resulterende termiske energi omdannes enten til elektrisk eller mekanisk energi eller bruges til teknologiske og andre formål. [en]

Brændkammeret ( brændkammeret ) kan have forskellige størrelser og former. Disse parametre indstilles af varmeingeniører. Forbrændingskammerets hovedkarakteristika er volumen , termisk effekt og sammensætning af forbrændingsprodukter (herunder andelen af ​​mekanisk og kemisk underforbrænding , som reducerer ovnens effektivitet og andelen af ​​skadelige stoffer ).

Forsiden (forvæggen) af brændkammeret er den side, hvor ladedøren og/eller brænderne er placeret ; nogle brændekasser har to fronter modsat hinanden. I den modsatte væg (bageste) er der sædvanligvis en åbning til udgang af forbrændingsprodukter (i kraftkedler kaldet udgangsvinduet ); nogle gange udluftes gasserne i en anden retning, såsom i loftet.

Der er lukkede og åbne ovne. De kan placeres i en ovn , på et damplokomotiv eller i en stationær kedel .

Typer af ovne

Lag brandkasser

Layered furnace  - en ovn, hvor forbrændingen af ​​fast brændsel fyldt med et lag (normalt på en rist) sker i en luftstrøm , der trænger ind i dette lag (normalt, men ikke altid, fra bunden og op) [2] . Historisk set er dette den første type brændstofforbrænding, der stammer fra den primitive ild . Brændstof kan påfyldes manuelt, gennem en dør eller mekanisk fra en bunker (ofte ved hjælp af spredere ). For at blive placeret i en bunker får brændslet den ønskede størrelse ved formaling i knusere (ikke møller ), eller omvendt ved at danne piller (se. Pillekedel ). Ud fra synspunktet om ristens struktur og arten af ​​brændstofbevægelsen langs den, kan ovnene være af følgende varianter [3] :

• Med en fast rist og et fast lag brændsel (også hvis enkelte riste kan vende eller riste) - til små kedler (op til 1-2 t/t damp ).
• Med et lag brændstof, der bevæger sig langs en fast rist under påvirkning af tyngdekraften (for eksempel langs en skrå rist) eller en skruestang. I mineovne kommer brændsel ind, når det brænder ud af fødehalsen, hvor det tørres og opvarmes med en delvis frigivelse af flygtige stoffer [4] .
• Med kæderist (fremad (fortil bagpå) eller baglæns). De bruges til kedler op til 10-35 t/t og derover. Brændkasser med direkte ristløb er følsomme over for brændstofkvaliteten. Hovedproblemet er ufuldstændig forbrænding af brændstof.

Det er muligt at tilføre luft til det bevægelige brændstoflag ujævnt i kørselsretningen, således at overskudsluften ved hvert forbrændingstrin er optimal.

Forbrændingen af ​​fast brændsel er altid ledsaget af frigivelse af flygtige gasser. Hvis mængden af ​​luft, der kommer ind gennem laget ikke er særlig stor, og tykkelsen af ​​det brændende lag er betydelig, brænder nogle af disse gasser ikke ud i fravær af et oxidationsmiddel ( ilt ) (i dette tilfælde er temperaturen på zonen stiger til 1500-1600 ° C). Dernæst reduceres kulstof i henhold til formlen . Blandingen af ​​gasser opnået på denne måde, med tilsætning af sekundær luft, kan brænde effektivt, som især bruges i ovne med et ejendommeligt design af pyrolysekedler .

Hvis lagovnen ikke overmandes ( blæsningen er ikke for stærk), er den mekaniske underforbrænding 1–5 %, men når man forsøger at øge varmebelastningen ved at øge blæsten, kan den nå op på 50 %. For at tilføre mere luft (intensivere forbrændingen) og undgå brændstofmedrivning ( pneumatisk transporttilstand ), organiseres sprængningen ikke fra under risten, men ovenfra på brændstoflaget ( topblæsning ). I dette tilfælde har risten brug for særlig køling, som kan realiseres ved at lave den fra rør, der er inkluderet i kedelcirkulationssystemet .

Fluidized bed ovne

Nogle gange omtales disse ovne formelt som lagovne, men tilstanden af ​​brændstoffet i dem adskiller sig væsentligt [5] :41—42 . I en stigende gasstrøm kan en faststofbelastning være i tre tilstande:

• i hvile, når gashastigheden er lav, og den ikke kan løfte partikler, er det typisk for lagdelte ovne;
• i formen for pneumatisk transport, når partikler overføres med en hurtig gasstrøm - i kammerovne;
• i fluidiseret tilstand ved en mellemliggende gashastighed, når den, når den passerer gennem laget, "trækker" partiklerne fra hinanden og øger dens tykkelse, hvilket sænker densiteten , men ikke er i stand til at bære partiklen ud af laget. Denne sidste tilstand er skabt i fluid bed ovne .

I et fluidiseret leje med lav temperatur (800-900°C) undertrykkes frigivelsen af ​​nitrogenoxider meget effektivt, og der kan anvendes en nedsænket overflade , hvortil varmeoverførselskoefficienten er usædvanlig høj (opvarmede brændstofpartikler kommer i direkte kontakt med det, og en del af varmen overføres ikke ved konvektion , men ved termisk ledningsevne ). For at justere lagtemperaturen for at undgå slaggedannelse kan der indføres vand og damp [6] , men i princippet er ovne med dets anvendelse ikke tilbøjelige til slaggedannelse på grund af dette lags høje slibeevne.

En betydelig mængde inerte fyldstoffer indføres i det fluidiserede leje. Dolomit og kalksten binder for eksempel op til 90 % svovloxider til carbonater [5] :41 . Brændselet kan være kul (bl.a. i form af rester i asken fra laveffektive kedler), olieskifer , tørv , træ og andet affald [6] .

Fluid bed ovne er ikke følsomme over for kvaliteten af ​​brændstoffet med hensyn til dets kemiske sammensætning, men er følsomme over for homogeniteten af ​​fraktioneret sammensætning af brændstofpartikler og inert fyldning [7] . Forbrændingen i disse ovne er mere intens end i konventionelle lagovne, deres dimensioner er mindre; de kræver dog et luftfordelingsgitter og en større ventilator . Blandt andre ulemper ved denne type ovne:

• fjernelse af op til 20-30% af brændstoffets samlede kulstof (derfor anbefales disse ovne at blive brugt, hvis det er muligt at efterbrænde en overførsel på 0-1 mm i kedlens arbejdsrum);
• slaggning af mellemdyserummet og dyserne i de luftfordelende riste selv med utilstrækkeligt dynamisk lufttryk;
• meget stort slibende slid på varmeoverførselsflader, specielt højt for nedsænket [6] .

Effekten af ​​intens forbrænding, svarende til den, der observeres under forbrænding i et fluidiseret leje, kan opnås ved konstant at ryste risten med brændstofstykker af enhver størrelse; men på grund af faldet i styrken af ​​ristens metal ved høj temperatur er denne metode vanskelig at implementere i praksis.

Fluid bed-ovne under tryk op til 16 kgf/cm² med dyb gasrensning fra aske kan bruges til at organisere driften af ​​gasturbiner på fast brændsel (som en del af en højtryksdampgenerator CCGT ) [8]