Топочные устройства. Лекция 8

Топочные устройства
Топочные устройства можно разделить на две большие группы: слоевые и камерные топки.
В слоевых топках сжигается только твердое топливо. На решетке той или иной конструкции сгорает кокс, а летучие вещества и мелкие частицы твердого топлива сгорают над слоем в топочном объеме. Существует ГОСТ на твердое топливо для слоевого сжигания. Согласно ГОСТу ограничивается зольность, влажность и предельное содержание мелочи.
Газообразное и жидкое топливо может сжигаться только в камерных топках. Твердое топливо может сжигаться как в слоевых, так и в камерных топках. В камерных топках не сжигается только древесина и кусковой торф. Твердое топливо перед сжиганием в камерной топке размалывается до состояния мелкой пудры.

Топочные устройства
К топочным камерам не зависимо от конструкции предъявляются следующие требования:
1. обеспечение наиболее полного сгорания топлива при минимальном коэффициенте избытка топлива;
2. возможно меньшее образование и легкое удаление шлака;
3. обеспечение наиболее благоприятных условий работы поверхностей нагрева;
4. высокая надежность;
5. обеспечение возможности широкого регулирования по нагрузке;
6. удобство и безопасность эксплуатации.

Топка с неподвижной решеткой и ручной подачей топлива.
1 – колосниковая решетка; 2 – обмуровка; 3 – топочная камера; 4 – поддувальное пространство; 5 – загрузочное окно; 6 – поддувало.

1 – загрузочное окно,
2 – колосники,
3- решетка, 4 – поддувало,
5 – поддувальное пространство,
6 – золовой бункер

Процесс горения твердого топлива на колосниковой решетке состоит из трех фаз:
1) подготовка топлива; (В первой фазе происходит подсушивание топлива, выход летучих)
2) горение кокса; (Во вторую фазу входят зажигание и горение кокса)
3) выжег шлака.
Характер процессов, происходящих при горении твердого топлива в слое, зависит от толщины слоя. При большой толщине слоя получается газогенераторный процесс, при тонком слое – топочный процесс.

Топка с неподвижным слоем и ручной подачей топлива имеет следующие основные недостатки:
- неравномерное цикличное распространение выделяющейся теплоты;
- экономичность топки невысокая, летучие выделяются бурно;
- тяжелые условия работы колосников;
- тяжелые условия работы обслуживающего персонала.
Тепловая мощность ручных топок ограничена физическими возможностями обслуживающего персонала. Средняя нагрузка на одного человека не должна превышать 600-700 кг топлива в час, а наибольшая площадь решетки, которую он может обслуживать, не должна превышать 3,6…4,3 м2.

Если зажигание свежего топлива происходит снизу от горящего кокса, то такое зажигание называется нижним и осуществляется за счет теплопроводности и конвекции.
Кроме того, свежее топливо может зажигаться сверху за счет лучистого теплообмена. Такое зажигание называется верхним.
Если в топке имеется верхнее и нижнее зажигание, то такое зажигание называется неограниченным, при котором можно сжигать все виды углей, начиная от антрацита и кончая молодыми углями.

Основное количество теплоты выделяется в окислительной зоне и поэтому горение устойчивое, срывов горения не бывает, а слой шлака предохраняет колосники от действия высоких температур.
Воздух, подводимый под решетку называется первичным (дутьевым).
Если дополнительное количество воздуха подводится над слоем, то такой воздух называется вторичным.

Колосниковая решетка поддерживает слой сжигаемого топлива и одновременно служит для равномерного распределения воздуха, поступающего в топку.
Полотно колосниковой решетки состоит из чугунных колосников балочной или плиточной формы. Для усиления жесткости и улучшения отвода теплоты от колосников они снабжены ребрами.
Колосники укладываются по ширине и длине топки рядами на специальные чугунные опорные балки, укрепленные в боковых стенах топки.
При ручной загрузке топлива длина колосниковой решетки больше 2…2,5 м не делается, так как трудно ее обслуживать.

Балочные колосники на концах и в середине имеют утолщения, поэтому при их укладке между колосниками образуются зазоры, через которые воздух проходит в слой.
В колосниках плиточной формы для прохода воздуха делают щелевые или круглые отверстия, расширяющиеся книзу. Это сделано для того, чтобы зола и кусочки шлака не застревали в них. Размер зазоров между колосниками и размер отверстий в них зависят от величины кусков топлива и составляют 3-15 мм.

Достоинства балочных колосников: большая теплоотводящая поверхность, достаточная надежность в эксплуатации.
Недостатки: большой вес и повышенный провал.
Достоинства плиточных колосников: равномерное распределение воздуха по решетке, небольшой провал, хорошее охлаждение.
Температура колосников меняется в процессе работы. Наибольшую температуру колосники имеют после чистки (20-45 мин). Остальное время (3-8 часов) колосники работают при умеренной температуре.

Полумеханические топки
В полумеханических топках осуществляется частичная механизация наиболее трудоемких процессов
1 - подачи топлива;
2 - очистка колосниковой решетки от шлака
Частичная механизация загрузки топлива осуществляется за счет использования топливо подающего механизма, состоящего из трех элементов: небольшого бункера на высоте 5 м (1); топливного рукава (2); распределителя топлива - заслонки (3).
Для механизации второй операции применяются поворотные или качающиеся колосники, приводимые в движение рычагом поворота. На практике часто наблюдается заклинивание колосников, что приводит к останову топки.

Слоевые механические топки
Если все три процесса: подача топлива, шуровка слоя и удаление очаговых остатков механизированы, то такие топки называются механическими.
Принцип действия и конструкции действующих механических топок чрезвычайно разнообразны. К современным, наиболее освоенным топкам относятся следующие: 1) топка с цепной решеткой; 2) топка с шурующей планкой; 3) топка с переталкивающей решеткой; 4) топка с нижней подачей топлива.

Слоевые механические топки
Механическая топка с цепной решеткой
1 - цепная решетка;
2 – ведущий вал;
3 – ведомый вал;
4 – окна для подачи
воздуха;
5 – бункер для топлива;
6 – топливный рукав;
7 – шибер;
8 - шлакосниматель

Слоевые механические топки
Механическая топка с цепной решеткой
По конструкции ленточного полотна, решетки разделяют на 3 группы:
решетки со сплошным полотном (ленточные);
решетки с накладными колосниками;
чешуйчатые решетки.
Достоинства:
- хорошая самоочищаемость полотна от шлака;
- надежное охлаждение колосников (можно сжигать даже антрацит);
- простота конструкции;
- умеренный вес.
Недостатки:
- Необходимость длительной остановки для замены вышедшего из строя колосника;
- опасность разрыва решетки из-за поломки 1-2х колосников;
- повышенные потери с провалом в процессе эксплуатации;
- повышенные требования к качеству изготовления колосников.

Слоевые механические топки
Топка с шурующей планкой
1 – топливный бункер,
2 – топливный рукав,
3 – шибер,
4 – шурующая планка,
5 – колосниковая решетка.

Слоевые механические топки
Топка с переталкивающей решеткой
1- топливный бункер,
2 – подсушивающий свод,
3 – подвижные колосники,
4 – неподвижные колосники,
5 – перемешивающий свод

Слоевые механические топки
Топка с переталкивающей решеткой
Тепловая работа топки с наклонной решеткой характеризуется одновременным и равномерным выделением теплоты. Топки с наклонной переталкивающей решеткой имеют угол наклона от 12 о до 25 о. Поступательный ход подвижных колосников 75 мм.
Достоинством переталкивающей решетки является активация процесса горения.
Недостатки:
- тяжелая работа колосников;
- сжигание антрацитов исключено.

Слоевые механические топки
Топка с нижней подачей воздуха
1 – зона горения кокса,
2 – зона подготовки
топлива,
3 – свежее топлива,
4 – шлак и зола
Недостатки:
невозможность сжигания
влажного топлива.
Достоинства:
выделение теплоты
равномерное;
топочные устройства
компактные;
легко поддаются
автоматизации.