Топка котла


Топка котла

За сравнительно небольшую историю производства котлов человечество разработало немало интересных конструкций котлов, которые постоянно совершенствуются. За большим разнообразием прячется один общий конструктив и набор элементов без которых работа котла была бы затруднительна или вообще невозможна. Экономичность котла зависит от полноты сгорания топлива для чего требуется строго определенное количество воздуха. Если воздуха будет больше требуемого, то он просто отберет лишнее тепло, нагреется и вылетит в трубу, а вот если воздуха будет меньше, то горение будет не полным из трубы вылетает черный дым, который представляет собой ни, что иное как несгоревшие углеводороды. Топка котла должна быть так рассчитана, чтобы была пропорция топлива и воздуха и было место для горения. И если в газовых и жидкотопливных котлах подачу воздуха можно отрегулировать один раз и навсегда, то в твердотопливных котлах это сделать сложно, потому, что твердое топливо, а особенно дрова по своему химическому составу весьма неоднородны. к же в дровах присутствует и влага, содержание которой варьируется в широких пределах и зависит от породы древесины и времени сушки. С начала дрова начинают нагреваться и из них выпаривается влага. Следом идет пиролиз различных органических соединений при нагреве эти молекулярные цепочки распадаются на более простые, то есть на простейшие спирты, эфиры и газы, которые начинают выходить из древесины горит пламенем. При нагреве древесины до 800 градусов все летучие вещества выходят и остается обычный древесный уголь излучающий жар.

Протекает реакция:

С+О2=СО2 Выделяется огромное количество тепла и развивается высокая температура (до 1400 градусов по Цельсию). Топливо на колосниках имеет свободный доступ кислорода и весь кислород прореагирует с образованием углекислого газа СО2. Далее углекислый газ вступает в реакцию с углеродом более верхних слоев топлива:

СО2+С=2СО

Это реакция восстановления и идет с поглощением 60% ранее полученной теплоты. В итоге мы опять имеем неполное сгорание. В этот момент в самый раз подать дополнительный воздух в топку и дожечь СО. То есть получить реакцию

2СО+О2=2СО2.

Или конструировать топку так, чтоб толщина слоя, участвующего в горении была постоянна, а колосники большие по площади. Поэтому существуют топки:

  1. Слоевая .
  2. Шахтная.
  3. Топка газогенераторных котлов.
  4. Верхнего горения .

Топку фигурально можно разделить на зоны:

  1. В окислительных зонах происходит горение углерода.
  2. В восстановительной зоне происходит восстановление СО2 в СО.
  3. В зоне выхода летучих из топлива выходят летучие вещества и сгорают.
  4. В зоне подсушки топливо нагревается и их него испаряется влага.
  5. В зоне вторичного дожига идет сжигание СО с окислением до СО2. Все это мы уже рассмотрели выше.

Слоевые топки не отличаются своей экономичностью и эффективностью. Получить полное сгорание всех компонентов в ней практически невозможно, вследствие чего КПД котлов со слоевыми топками весьма низок. Если взять анализ состава уходящих газов из слоевой топки, то можно обнаружить в нем довольно таки высокое содержание горючих компонентов, таких как СО, Н2 и прочие. Газогенераторные котлы очень чувствительны к влажности топлива и на сырых или плохо высушенных дровах такие котлы практически не работают. Происходит это потому, что горючие газы обильно разбавляются водяными парами, что в первую очередь снижает концентрацию горючих газов и создаются неблагоприятные условия для их дожига. Испарение влаги из топлива требует затрат тепла, что приводит к снижению температуры газов и опять же к невозможности их дожечь.

Шахтная топка по конструкции имеет много общего со слоевой, однако газы пройдя зону окисления, далее не идут через весь слой топлива, а уходят через газовое окно. Такая конструкция топки позволяет ликвидировать зону восстановления. Подвод же вторичного воздуха за газовым окном позволяет добиться полного сгорания всех компонентов. В котлах этого типа можно добиться довольно-таки хороших показателей по длительности горения, экономичности и диапазону изменения мощностей без потери КПД. В отличии от газогенераторных котлов шахтные котлы конструктивно проще и дешевле.

Сжигая топливо, мы получаем тепло, которое несут раскаленные газы. Следующей задачей котла является отбор этого тепла от газов и отдача его теплоносителю. За эту задачу отвечает теплообменник. Теплообменник должен обладать достаточной площадью, чтоб в полной мере отобрать от газов тепло, быть компактным, ремонтопригодным и легко прочищаться. По организации движения газов он может быть как одноходовым, так и многоходовым. В бытовых котлах роль теплообменника так же могут выполнять стенки водяной рубашки, однако обеспечить достаточный теплосъем с такой конструкции весьма затруднительно. По конструктивному исполнению теплообменники могут быть:

  1. Жаротрубными — это когда газы идут по трубам, которые омывает теплоноситель.
  2. Водотрубными — когда по трубам идет теплоноситель, а газы их омывают.

Важным параметром при работе котла является температура уходящих газов, что напрямую связано с его КПД. При высокой температуре уходящих лишнее тепло покидает котел и вести речь об экономичности такого котла нет смысла. При низкой температуре уходящих в теплообменнике начинается конденсация содержащихся в газах водяных паров и котел в буквальном смысле начинает истекать черным и зловонным конденсатом. Поэтому температура газов на выходе из котла должна быть ненамного выше точки росы, которая составляет для дров 140-160*С, для угля 120-140*С и для торфа 80-100*С.

forum-belogo.ru

Топочное устройство (топка) — это составная часть котельной установки, в которой сжигается топливо, частично охлаждаются продукты сгорания и выделяется зола. В зависимости от способа сжигания топлива топки подразделяют на слоевые и камерные. В слоевых топках сжигается твердое кусковое топливо, которое находится в плотном слое на решетке, продуваемой воздухом. В камерных топках сжигается газообразное, жидкое или твердое топливо (последнее во взвешенном состоянии) во всем объеме топочной камеры. Схемы различных типов топок показаны на рис16.4.

Рис. 16.4. Принципиальная схема топок:

а – слоевая; б – с кипящим слоем; в – факельная; г – вихревая; Ι — топливо; ΙΙ – воздух; ΙΙΙ – дымовые газы

По характеру организации топочного процесса различают слоевые топки:

с неподвижной колосниковой решеткой и неподвижным слоем топлива на ней;

неподвижной колосниковой решеткой и перемещающимся по ней слоем топлива;

движущейся колосниковой решеткой, транспортирующей находящийся на ней слой топлива.

Камерные топки, в свою очередь, подразделяют на топки с кипящим (псевдоожиженным) слоем, факельные и вихревые. В топках с кипящим слоем мелкозернистые частицы твердого топлива псевдоожижаются потоком воздуха и в процессе горения хаотически перемещаются по объему топочной камеры без выноса из нее. В факельных топках сжигаемое топливо и воздух, подаваемый на горение, образуют факел; газораспределительная решетка в этом случае отсутствует. В вихревых (циклонных) топках путем тангенциального ввода потока воздуха в цилиндрическую топочную камеру создается закрученный поток реагентов (воздух и топливо в виде пыли, опилок и лузги), которые эффективно перемешиваются, в результате чего топливо хорошо сгорает.

Топки могут располагаться внутри обмуровки котла (в этом случае их называют внутренними) и вне ее (выносныетопки). Тепловая мощность внутренних топок ограничена габаритами обмуровки котла, что является их недостатком. Слоевые топки изготовляют ручными и механизированными. Ручные топки с неподвижной решеткой применяют в котлах паропроизводительностью до 1 т/ч, загрузка топлива в них периодическая. Механизированные слоевые топки с цепной решеткой используют в котлах паропроизводительностью 10…35 т/ч.

Слоевая топка с неподвижной колосниковой решеткой и неподвижным слоем топлива на ней, имеет пневмомеханический забрасыватель. Она содержит колосниковую решетку, типа РПК с чугунными поворотными колосниками, насаженными на валы. При помощи рукоятки ряды колосников периодически наклоняются, и через образовавшиеся между ними щели шлак с решетки просыпается в шлаковый бункер. Пневмомеханический забрасыватель, имеющий ротор с лопастями, приводится в действие от электродвигателя через трехступенчатую клиноременную передачу, обеспечивающую частоту вращения ротора 500, 600 и 700 об/мин.

Слоевая топка с неподвижной колосниковой решеткой и перемещающимся по ней под действием собственного веса слоем топлива предназначена для работы на кусковом или

(16.1)

Теплота Q1, воспринятая водой и паром в котле, может быть определенна из уравнения

(16.2)

Здесь hne,hnв — энтальпия перегретого пара и питательной воды.

Рассматривая эти две формулы вместе нетрудно получить формулу для расчета расхода топлива, В:

(16.3)

Величина ηк, взятая здесь в долях единицы. По формуле вышеприведенной КПД котла подсчитывают по данным балансовых испытаний (прямой баланс), позволяющий точно измерить расход топлива в установившемся (стационарном) режиме работы. Поэтому испытанию котла должна предшествовать длительная его работа с постоянной нагрузкой, при которой и проводится испытание. рмула 5, называемая формулой обратного баланса, используется в расчетах проектируемого котла. При этом каждая из составляющих qi принимается по рекомендациям, разработанным на основе многократных испытаний котлов в условиях, аналогичных проектным. Эта формула используется в случаях, когда не представляется возможным точно замерить расход топлива. Современные котлы являются довольно совершенными агрегатами; их КПД превышает 90%.

studopedia.ru

Методика сжигания в камерной топке

В камерных топках твердое топливо сжигается непосредственно в топочном объеме. Для того чтобы частицы топлива в течение своего короткого пребывания в топочном объеме успели полностью сгореть, необходимо подавать их в топочную камеру в тонко измельченном виде, чем достигается увеличение поверхности соприкосновения топлива с воздухом. Измельчение топлива до пылевидного состояния осуществляется в специальных угольных мельницах. Для производительной и бесперебойной работы мельниц измельчаемое в них топливо должно быть подвергнуто сушке. Таким образом, котлы с камерными топками для сжигания твердого топлива должны быть снабжены системой устройств пылеприготовления. В этих устройствах топливо проходит следующие стадии подготовки: дробление, сушку и измельчение, для осуществления которых в систему пылеприготовления входит ряд элементов и транспортирующих звеньев. Приготовленное пылевидное топливо первичным воздухом подается в горелки топки для сжигания.

Класификация камерных топок

Камерные топки разделяют:

Вихревая (циклонная) топка

Вихревая (циклонная) топка — топка, в которой осуществляется спиральное движение газо-воздушного потока, несущего частицы топлива и шлака. Вихревые топки используются в качестве предтопков камерных топок на тепловых электростанциях и как технологические печи, например, для обжига медных руд. В вихревых топках частицы топлива поддерживаются во взвешенном состоянии за счёт несущей силы мощного вихря, вследствие чего в ней не выпадают даже крупные частицы (5-10 мм и более). В современных вихревых топках сжигаются куски твёрдого топлива размером 2-100 мм, при скорости струи подаваемого воздуха 30—150 м/сек. В результате интенсивного горения в топке развиваются температуры, близкие к адиабатным (до 20000С). Зола угля плавится, жидкий шлак стекает по стенкам. Существуют горизонтальные и вертикальные циклонные предтопки, причём последние применяются значительно реже. Диаметр горизонтальных циклонных предтопков 1,2-4 м, относительная длина их не превышает 1,5-1,6.

Топки этого типа широко используются за рубежом. Вихревые топки характеризуются высоким тепловым напряжением сечения топочной камеры и степенью улавливания шлака до 90%. В другой топке тепловое напряжение объёма в 10-20 раз меньше, а степень улавливания шлака не превышает 80%. Одна крупная вихревая топка позволяет обеспечить паропроизводительность котла лишь до 150—180 т/ч, поэтому у котлов большой мощности устанавливают до 12-14 горизонтальных циклонных предтопков.

В данное время от применения таких топок отказались. Однако они продолжают применяться для сжигания серы с целью получения SO2 в производстве h3SO4 (серной кислоты) и обжига руд.

Факельная топка

Факельные топки — топки паровых и водогрейных котлов или печей, в которых топливо (угольная пыль, распыл, мазут или газ) сгорает в факелах, занимающих в отличие от слоевой топки большую часть объема топочной камеры. Факельные топки были разработаны для сжигания твердого топлива в пылевидном состоянии в факельном процессе, что позволило с высокой надежностью и экономичностью использовать топливо пониженного качества, значительно повысить единичную производительность котлоагрегатов. Топливо перед подачей в топку очищают, измельчают и высушивают в системе пылеприготовления топлива. Факельные топки весьма удобны для сжигания газообразного и жидкого котельного топлива, при этом газообразное топливо не требует предварительной подготовки, а жидкое должно быть распылено форсунками.

Факельные топки для пылевидного топлива подразделяют на следующие:

В зависимости от расположения горелок факелы могут не иметь поворота в топке (при подовом или сводовом расположении горелок) либо поворачиваться на 90° (при горизонтальном расположении горелок) или на 180° (U-oбразный факел). Температура факела в ядре горения доходит до 2000°С, постепенно снижаясь примерно до 1000°С на выходе из топки. Для факельных топок характерно интенсивное теплоизлучение пламени на стены топки. Стены топки обычно покрыты экранами из водоохлаждаемых труб, а у современных мощных паровых котлов состоят из плавниковых труб, сваренных между собой. При этом тяжеловесная наружная обмуровка из огнеупорных кирпичей, применявшаяся на старых котлах, заменяется лёгкой изоляцией, навешиваемой с наружной стороны на экранные плавниковые трубы. Большая часть современных топок – факельные.

Топка с кипящим слоем

Топка с кипящим слоем занимает промежуточное положение между топками слоевого сжигания и факельными. Со слоевыми топками их объединяет, прежде всего, возможность сжигания «дробленки» с размером кусков до 10-20 мм и наличие решетки, через которую в слой подается воздух. При повышении скорости воздуха, продуваемого через слой, наступает момент, когда аэродинамическая сила, действующая на каждую частицу топлива, преодолевает силы взаимного трения частиц. Дальнейшее увеличение расхода воздуха приводит к псевдоожижению частиц топлива, слой как бы кипит (отсюда название «кипящий слой»), высота и пористость его увеличивается.

Минимальную скорость, при которой начинается псевдоожижение, называют первой критической скоростью Wкр1; при второй критической скорости Wкр2 аэродинамическая сила становится равной силе тяжести частиц топлива, и начинается их интенсивный вынос из слоя. Оба эти параметра имеют строго определенные значения только для монодисперсного материала с постоянной плотностью, а слой, как известно, состоит из полифракционного инертного материала и частиц топлива разной плотности.

Реальные топочные устройства с кипящим слоем работают со скоростями от Wкр1 до Wкр2.

Различают топки с обычным, или стационарным кипящим слоем (когда скорость в нем близка к Wкр1) и топки с циркулирующим кипящим слоем (когда скорость близка к Wкр2). В последнем случае из слоя выносится значительная часть недогоревшего топлива, которое затем улавливается в горячих циклонах и возвращается для дожигания.

Важно отметить, что в топках с кипящим слоем количество горючего материала составляет обычно небольшую долю от массы слоя, основу его составляет инертный материал или зола топлива (при сжигании высокозольных углей). Интенсивное перемешивание твердых частиц под воздействием сжижающего воздуха, проходящего через слой зернистого материала, обеспечивает повышенный тепло- и массообмен в слое. Погружение в кипящий слой поверхностей нагрева позволяет поддерживать температуру на таком уровне, при котором не происходит зашлаковки слоя.

Достоинста топки с кипящим слоем

Преимущества камерных топок

Литература

См.также

ru.teplowiki.org

К. т.н. А.М. Сидоров, директор,к. т.н. А. А. Скрябин, заместитель директора по науке,А.И.Медведев, технический директор,Ф.В.Щербаков, главный инженер,

НИЦ ПО «Бийскэнергомаш», г. Барнаул Алтайского края

О целесообразности использования топок с форсированным низкотемпературным кипящим слоем

Перспективным направлением развития промышленной и коммунальной энергетики является внедрение высокоэффективных схем организации топочного процесса в форсированном низкотемпературном кипящем слое (ФКС). Данная технология обеспечивает стабильное горение в объеме слоя и в надслоевом пространстве. Она позволяет осуществлять сжигание практически любых видов топлива и горючих отходов при относительно низкой температуре (800-1000 ОС) без спекания слоя.

Для топок с классическим пузырьковым кипящим слоем характерны невысокие скорости ожижения и, соответственно, не очень высокие тепловые напряжения воздухораспределительной решетки (до 3 МВт/м2). Процессы осуществляются в объеме слоя. Горение над слоем из-за быстрого охлаждения дымовых газов быстро прекращается, поэтому все дутье должно подаваться под слой. Зона над слоем и топочные экраны используются с низкой эффективностью, избыточное тепло от слоя должно отводиться погруженными в него поверхностями нагрева. В результате топки с классическим слоем имеют большую площадь и громоздки. К тому же работа погруженных поверхностей сопровождается их интенсивным абразивным износом. Несмотря на низкий уровень температур слоя, даже кратковременное прекращение ожижения или локальное повышение температуры опасно из-за спекания частиц слоя. Это предопределяет узкий диапазон регулирования.

Основным отличием ФКС от других типов кипящего слоя является высокая (3-10 м/с) скорость ожижения — форсировка слоя. При этом низкий механический недожог (менее 1,5-2,5%) обеспечивается благодаря расширению сечения топочного надслоевого объема к верху. Это способствует возврату крупных частиц в слой (рециркуляции) и уменьшению выноса мелких частиц. ФКС не имеет погруженных в слой поверхностей нагрева и связанных с этим проблем. Надежная работа экранных труб в зоне

динамического воздействия слоя обеспечивается применением эффективных средств защиты от абразивного износа.

Форсировка воздухораспределительной решетки дает следующие преимущества:

Технология ФКС подразумевает работу слоя в режиме газификации топлива при фактических значениях избытка воздуха α

otoplenie.site

4.3. Топочные устройства котлов

Топка – устройство котла, предназначенное для сжигания органического топлива, частичного охлаждения продуктов сгорания и выделения золы.

Топки подразделяются на слоевые, камерные и вихревые. При слоевом процессе сжигания топлива (рис. 4.2, а) поток воздуха проходит через неподвижный или движущийся в поперечном направлении слой топлива.

Чтобы частицы топлива, лежащие на решетке, не уносились потоком, их вес должен быть больше подъемной силы воздуха, действующей на каждую частицу. Характерной особенностью слоевого сжигания топлива является наличие значительного количества горящего топлива в топке. Это обеспечивает устойчивость работы топки и позволяет при изменении нагрузки котла регулировать работу топки первоначально только изменением количества подаваемого воздуха.

Рис. 4.2. Схемы топочных процессов сжигания топлива

Если крупнозернистое топливо находится во взвешенном состоянии и не перемещается с потоком газов, то образуется «кипящий слой» (рис. 4.2, б).

При факельном топочном процессе (рис. 4.2, в) частицы топлива движутся вместе с газовоздушным потоком через топку, находясь во взвешенном состоянии. При этом время пребывания частиц топлива в топке незначительно, скорость обтекания частиц воздухом и количество горящего топлива также незначительные. Факельный процесс чувствителен к изменению режимов работы, поэтому необходимо тщательно регулировать подачу топлива и воздуха в топку.

При вихревом топочном процессе частицы топлива организованно циркулируют по определенным траекториям до полного выгорания, поэтому в топках можно сжигать более крупные частицы (3–5 мм). Более совершенным вихревым топочным процессом является циклонный процесс (рис. 4.2, г).

Работа топочных устройств характеризуется теплопроизводительностью (в МВт) (B – секундный расход топлива, кг/с или м3/с; Qн – низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг или МДж/м3); объемной тепловой нагрузкой (в МВт/м3) топки объемом Vт (qυ= B·Qн / Vт); тепловой нагрузкой (в МВт/м2) зеркала горения решетки площадью Aт (); тепловой нагрузкой (в МВт/м2) поперечного сечения топки площадью A (qA = B·Qн / A); КПД топки ηт = 100 – q3 – q4 (q3 и q4 – потери теплоты от химичнеской и механической неполноты сгорания топлива); коэффициентом αт избытка воздуха на выходе из топки (см. табл. 1.8). Значения этих параметров зависят от типа и сорта сжигаемого топлива.

Слоевые топки, применяемые для сжигания твердого топлива под котлами мощностью до 30 МВт, весьма разнообразны. В зависимости от характера обслуживания различают топки ручные, полумеханические и механические (рис. 4.3). Топка с ручным обслуживанием операций загрузки топлива, шурования и удаления шлака (рис. 4.3, а), применяемая под котлами мощностью до 2 МВт, состоит из неподвижной колосниковой решетки 2, загрузочного отверстия 1, служащего одновременно для шурования слоя, и поддувального пространства 3, через которое воздух подается в топку. Показатели экономичности ручных топок невысокие: q3 = 2–4 %, q4 = 7–12 %, αт = 1,4–1,5.

Полумеханическая топка (рис. 4.3, б) снабжена специальным механическим или пневматическим забрасывателем 4 топлива на колосниковую решетку 2, выполненную из качающихся или поворотных колосников. Шлак вручную удаляется через отверстие 5 шлакового бункера 6. для этих топок q3 = 1 %, q4 = 4–7 %, αт = 1,3–1,4. В механических топках с движущейся цепной решеткой (рис. 4.3, в) топливо под действием собственного веса из бункера 7 через регулятор 8 толщины слоя поступает на медленно движущуюся (2–16 м/ч) колосниковую решетку 2. Колосниковая решетка представляет собой, по существу, ленточный транспортер, что обеспечивает поточность процесса. По мере движения топлива вместе с решеткой оно постепенно прогорает и шлак сбрасывается в шлаковый бункер 6. Воздух через специальные зоны 9 подается под колосниковую решетку. Воспламенение топлива происходит при подводе теплоты излучением сверху и менее надежно, чем при встречной схеме движения топлива и воздуха. Поэтому на цепной решетке хуже горит топливо с малым выходом летучих.

В топках с забрасывателями на движущуюся цепную колосниковую решетку обратного хода (рис. 4.3, г) обеспечивается поточность процессов горения и смешения – встречно-поперечная схема движения топлива и воздуха. При этом преобладает встречная схема топочного процесса. Топки с забрасывателями на движущуюся колосниковую решетку получили широкое распространение при сжигании каменных и бурых углей под котлами мощностью до 30 МВт. В топках с цепными решетками q3 = 0,1–1 %, q4 = 4–6 %, αт = 1,3–1,4.

На рис. 4.3, д показана топка, в которой по неподвижной колосниковой решетке 2 перемещается трехгранная планка 10, совершая возвратно-поступательное движение и обеспечивая подачу топлива и шурование слоя. В настоящее время топки с шурующей планкой вследствие недостаточной приспособленности их к сжиганию неспекающихся углей применяются редко.

Рис. 4.3. Схемы слоевых топок:

1 – загрузочное отверстие; 2 – колосниковая решетка; 3 – поддувальное пространство; 4 – забрасыватель; 5 – отверстие для удаления шлака; 6 – шлаковый бункер; 7 – угольный ящик; 8 – регулятор толщины слоя; 9 – зоны для подачи воздуха; 10 – шурующая планка

При сжигании влажного топлива (торфа, древесных отходов) под котлами мощностью до 5 МВт применяют полумеханические шахтные топки с наклонной колосниковой решеткой (рис. 4.3, е). В этих топках топливо под действием собственной массы сползает сверху вниз, открывая доступ свежим порциям топлива. Шахтные топки имеют следующие характеристики: q3 = 2 %, q4 = 2 %, αт = 1,4.

Камерные топки позволяют сжигать любое топливо – жидкое, газообразное и твердое в виде пыли. Камерная топка состоит из горелок и топочной камеры. Горелка – устройство, предназначенное для подачи топлива к месту смешения его с воздухом и сжигания, обеспечения стабильного сжигания и регулирования горения.

По способу подачи в топочную камеру газа и воздуха и условий их смешения все газовые горелки разделяются на горелки без предварительного смешения (диффузионные), горелки с полным предварительным смешением (кинетические), горелки с неполным предварительным смешением (диффузионно-кинетические).

Широко распространена классификация газовых горелок по способу подачи воздуха. По этому признаку горелки подразделяются на бездутьевые (воздух поступает в топку за счет разряжения в ней), инжекционные (воздух засасывается за счет энергии газовой струи), с принудительной подачей воздуха (воздух подается в горелку или в топку с помощью дутьевого вентилятора).

В диффузионных горелках газ смешивается с воздухом в топке вследствие взаимной диффузии газа и воздуха на границах вытекающего потока. Диффузионные горелки дают более длинный светящийся факел.

В инжекционных горелках воздух подсасывается за счет инжекции газовой струей, выходящей из сопла с большой скоростью. Такие горелки могут быть как с полным предварительным смешением газа с воздухом (инжекционные горелки среднего давления), так и с неполной инжекцией воздуха (инжекционные горелки низкого давления).

В горелках с принудительной подачей воздуха процесс образования газовоздушной смеси начинается в самой горелке и завершается в топке. Такие горелки называются двухпроводными и смесительными (газ и воздух подаются по двум трубам и смешиваются в горелке). Газ для лучшего перемешивания выходит через многочисленные отверстия, направленные под углом к потоку воздуха. В зависимости от направления газового потока различают горелки с центральной подачей газа, если поток направлен от центра к периферии, и горелки с периферийной подачей газа, если поток газа направлен от периферии к центру горелки. В большинстве таких горелок воздуху придается вращательное движение с помощью завихрителей, либо придавая горелке улиткообразную форму или вводя воздух в цилиндрическую горелку тангенциально.

Эффективное и экономичное сжигание мазута достигается в результате его тонкого и однородного распыления, хорошего смешивания с воздухом и создания условий для стабилизации фронта загорания и стойкого факела необходимой формы и направления.

Мазутные горелки состоят из форсунки, воздухонаправляющего устройства и амбразуры. Форсунки предназначены для распыления жидкого топлива и регулирования его подачи, а воздухонаправляющие устройства и амбразуры – для создания однородной воздушно-мазутной смеси и ее распределения в топочном пространстве.

Чаще всего форсунки классифицируются по способу распыления топлива. Форсунки, в которых распыление топлива происходит за счет потенциальной энергии мазута, находящегося под высоким давлением, называются механическими. Форсунки, в которых для распыления мазута используется кинетическая энергия распыляющего агента (пар, воздух), называются пневматическими. Форсунки, в которых для распыления мазута используется механическая энергия вращательного распылителя (диск или стакан), называются ротационными.

В механических форсунках подогретое топливо под давлением пропускается через мелкие отверстия распыливающей головки. Механические форсунки компактны, но чувствительны к отклонениям от расчетных режимов работы и загрязнениям топлива. Паровые форсунки характеризуются высоким качеством распыления, но расходуют большое количество пара. Комбинированные паромеханические форсунки обеспечивают удовлетворительное распыление мазута в широком диапазоне изменения мощности форсунки (от 20 до 100 %) при существенно меньшем расходе пара.

Рис. 4.4 Схема газомазутной горелки ГМГМ:

1 – газовый канал;

2 – завихритель вторичного воздуха; 3 – монтажная плита; 4 – завихритель первичного воздуха; 5 – газовыходные отверстия; 6 – паромеханическая форсунка

Широкое применение находят комбинированные газомазутные горелки, предназначенные для раздельного и совместного сжигания газа и мазута. За основу создания таких горелок принимают обычно газовые горелки, в центральную часть которых устанавливают мазутную форсунку (рис. 4.4).

Рис. 4.5. Схемы пылеугольных горелок:

а – прямоточно-улиточная; б – прямоточно-лопаточная; в – двухулиточная;

I – первичный воздух с угольной пылью; II – вторичный воздух

Для камерного сжигания пылевидного твердого топлива применяют вихревые и прямоточные щелевые горелки. Принципиальные схемы вихревых горелок приведены на рис. 4.5. Наименование горелки отражает способ ввода первичного (с пылью) и вторичного воздуха.

studfiles.net

Топка котла

Сделав для себя выбор в пользу того или иного вида отопительного котла на твердом топливе, необходимо иметь представление о том, как правильно топить собственный домашний твердотопливный котел. Варианты в данном случае могут отличаться, если брать во внимание вид нагревательного прибора. Используемые на сегодняшний день агрегаты на твердом топливе условно делятся на две группы, агрегаты с ручной подачей топлива и изделия, снабженные автоматической подачей топливных ресурсов.

Остановимся на том, как топить котлы разных видов и какой топливо оптимально подходит для домашнего отопления.

Принцип работы твердотопливных котлов

Твердотопливные котлы, которые сегодня представлены в продаже, в основном все оснащены системами управления и вентиляторами, обеспечивающие подачу воздуха в камеру сгорания. Блок управления состоит из датчика температуры, установленного на теплообменнике. Сигналы о снижении и повышении температуры теплоносителя, заставляют срабатывать автоматику, которая включает или выключает нагнетатель воздуха. В результате автоматика сама осуществляет контроль над температурным режимом, регулируя интенсивность горения.

Топка котлов с помощью автоматики сводит человеческое участие к минимуму. После закладки топлива всю работу аппарата контролируют автоматические устройства и механические приспособления. Прибор, достигнув оптимального режима работы, переходит в режим тления. С понижением температуры и ослабевания интенсивности горения, снова включается система наддува. Процесс монотонный и постоянный, благодаря которому обеспечивается подача воздуха в камеру сгорания и улучшается выход продуктов горения через дымоход.

Если топливо в топке закончилось, автоматика задействует теплоноситель, собравшийся в тепловом аккумуляторе. Подобная схема предотвращает быстрое остывание системы отопления и снижение температуры теплоносителя до критических значений. В ряде случаев система автономного отопления дополняется электрокотлом — нагревательным элементом, который является резервным источником тепла при остановке основного отопительного агрегата.

Важно! Контролировать количество закладок топлива в котел — задача, которую по-прежнему должен контролировать человек. Зная мощность устройства и потребности отопительной системы, можно рассчитать количество закладок топлива. Автоматика способна только на непродолжительное время поддерживать всю систему в работоспособном состоянии, защищая оборудование от перегрева и от полной остановки.

Принцип действия твердотопливных котлов прост и понятен. Грамотная обвязка позволяет не только создать нормальные условия для функционирования нагревательного прибора, но и обеспечит бесперебойную работу всей системы отопления в доме.

Выбираем топливо для твердотопливных котлов

Вид отопительного прибора, требования, выдвигаемые ко всей системе энергоснабжения, позволяют определить, чем топить домашний твердотопливный котел, какое топливо лучше. На вопрос, можно ли топить аппарат разными видами топлива, ответить однозначно нельзя. Все зависит от вида отопительного прибора. Принцип действия оборудования определяет выбор — уголь, дрова, кокс и пеллеты, к чему есть доступ на сегодняшний день.

От того какое топливо используется в системе и какого качества, зависит работоспособность агрегата. Тем более что запас топливного ресурса делается в больших количествах, соответственно подготовка к отопительному сезону связана с большими расходами.

Самые распространенные виды топлива, используемые сегодня в быту:

Если с выбором, чем и как топить нагревательный агрегат трудно определиться, оптимальный вариант – это пользоваться торфяными брикетами или топить пеллетами. Такое топливо готово к употреблению, обладает необходимыми физическими характеристиками. Единственный минус такого вида топлива — высокая цена.

Дрова так же отличаются высокими технологическими характеристиками. Но здесь следует придерживаться жесткого правила:

Для того, что бы топить в домашних условиях, лучше используйте только твердые сорта древесины. Они дольше горят, имеют высокую теплоотдачу. Старайтесь не применять для розжига дрова сосновых деревьев. Они обладают повышенной смолистостью, что приводит к быстрому загрязнению камеры сгорания аппарата и теплообменника. Дрова должны быть сухими. Дрова с повышенной влажностью хуже горят, в процессе горения выделяется большое количество пара, который превращается в конденсат.

Уголь, удобен, практичен и выгоден во многих отношениях. Помимо доступной цены уголь отличается высокими технологичными характеристиками. Сюда можно отнести и продолжительную длительность горения, и высокую теплоотдачу. При горении уголь выделяет минимум вредных веществ.

Как правильно топить оборудование разных видов

Часто возникает вопрос о том, как топить тот или иной нагревательный аппарат. Пеллетные твердотопливные котлы сегодня становятся популярными ввиду их высокой эффективности. Несмотря на высокую стоимость топливного ресурса, такое устройство имеет автоматизированную подачу топлива. Благодаря своей конструкции такая техника меньше всего нуждаются в постоянном обслуживании.

Для нагревательных приборов других видов: пиролизных, агрегатов длительного горения и котлов в классическом исполнении, требуется иной подход в организации работы. Отопительные приборы каждого вида имеют свои особенности и специфику.

Начнем с того, что твердотопливные котлы в традиционном, в классическом исполнении сегодня практически вышли из употребления. В некоторых домовладениях еще можно встретить устройства, работающие ан дровах или на угле, обладающие минимальными функциями и низкой производительностью.

Наиболее распространены сегодня пиролизные котлы и агрегаты длительного горения – высокотехнологичные приборы, отвечающие всем необходимым требованиям и стандартам безопасности. Для отопительных приборов этих видов характерна высокая производительность и экономичность. Нагревательные приборы длительного горения имеют высокий КПД — 80%. Среди твердотопливных агрегатов самый высокий КПД – 85% имеют котлы пиролизного типа.

Топка котла длительного горения

Растапливать технику, работающую на твердом топливе, можно двумя разными способами, прогоранием и слоями. Каждый вариант позволяет увеличить продолжительность горения одной загрузки. В топку закладываются дрова. Для скорейшего розжига необходимо добавить бумагу или щепы. После появления пламени, загрузочная дверь закрывается и включается блок управления отопительного прибора.

Далее процесс протекает следующим образом. Дрова, уголь или брикеты горят сверху вниз, отдавая максимально возможное количество тепла. Горение в топке таким способом может протекать длительное время.

Для справки: Для некоторых моделей одной загрузки хватает на 24 часа (в режиме ожидания до 48 часов).

После включения агрегат необходимо довести до оптимального режима работы, установив заведомо высокую температуру нагрева. После выхода оборудования на оптимальный температурный режим, можно снизить мощность котла, установив необходимые температурные параметры.

Особенности растопки пиролизного твердотопливного котла

Отопительная техника, работающая на основе пиролиза, отличается тем, что позволяет использовать в качестве топлива практически любое органическое сырье, имеющее низкую влажность (не более 20%). Горение осуществляется поэтапно. Сначала происходит из-за высокой температуры распад органических соединений в топливных компонентах с последующим выделением древесного газа. Такой процесс называется пиролиз. Далее, уже во второй камере сгорания происходит высокотемпературное горение горючего газообразного вещества. При этом требуется постоянный приток кислорода.

Процесс работы агрегата пиролизного типа легко контролировать, повышая или уменьшая подачу воздуха. Основное преимущество таких котлов — высокая эффективность и теплоотдача при минимальных количествах загрузки. После сгорания в топке практически не остается продуктов горения. Чистить такой топочную камеру у такого нагревательного прибора гораздо легче и удобнее, чем у агрегатах других видов.

На что надо обратить внимание

Работа любого отопительного прибора на угле, дровах и других топливных полуфабрикатах неразрывно связана с системой вентиляции. От качества вентиляции и состояния дымохода зависит эксплуатационные характеристики нагревательного оборудования, технологические параметры всей системы отопления в доме.

Вытяжка должна работать в соответствии с установленными нормами пожарной безопасности.

Важно! Неправильно сделанная вытяжка создаст угрозу попадания вредных продуктов горения в жилые помещения. Недостаточная тяга приведет к снижению мощности устройства. Регулярная очистка дымохода позволит избежать возгорания сажи, что может вызвать возгорание домовых конструкций, создать пожароопасную ситуацию.

Правильно сделанный дымоход, чистка нагревательного прибора обеспечат длительную работу твердотопливного котла на оптимальных режимах работы. Частая смена одного вида топлива на другой может стать причиной нестабильной работы отопительного агрегата, сбоев в системе ГВС и теплоснабжения. У каждого агрегата должно быть одно, основное топливо, тогда как другие виды могут использоваться кратковременно, по необходимости.

znatoktepla.ru

Типы топок

Топочное устройство, или топка, являясь основным элементом котельного агрегата, предназначена для сжигания топлива с целью выделения заключенного в нем тепла и получения продуктов сгорания с возможно большей температурой, В то же время типы топок служат теплообменным устройством, в котором происходит теплоотдача излучением из зоны горения на более холодные окружающие поверхности нагрева котла, а также устройством для улавливания и удаления некоторой части очаговых остатков при сжигании твердого топлива.

Рис. 14. Схемы процессов сжигания топлива: а — слоевого, б — факельного, в — вихревого

По способу сжигания топлива топочные устройства делятся на слоевые и камерные. В слоевых топках осуществляется сжигание твердого кускового топлива в слое, в камерных топках — газообразного, жидкого и пылевидного топлива во взвешенном состоянии.

В современных котельных установках обычно используются три основных способа сжигания твердого топлива (рис. 14): слоевой, факельный, вихревой.

Слоевые топки. Типы топок, в которых производится слоевое сжигание кускового твердого топлива, называются слоевыми. Эта топка состоит из колосниковой решетки, поддерживающей слой кускового топлива, и топочного пространства, в котором сгорают горючие летучие вещества. Каждая топка предназначена для сжигания определенного вида топлива. Конструкции топок разнообразны, и каждая из них соответствует определенному способу сжигания. От размеров и конструкции топки зависят производительность и экономичность котельной установки.

Слоевые топки для сжигания разнообразных видов твердого топлива. Эти типы топок делят на внутренние и выносные, с горизонтальными и наклонными колосниковыми решетками. Топки, расположенные внутри обмуровки котла, называют внутренними, а расположенные за пределами обмуровки и дополнительно пристроенные к котлу, — выносными.

В зависимости от способа подачи топлива и организации обслуживания слоевые топки подразделяют на следующие типы топок: ручные, полумеханические и механизированные. Ручными топками называют те, в которых все три операции — подача топлива в топку, его шуровка и удаление шлака (очаговых остатков) из топки — производятся машинистом вручную.

Эти топки имеют горизонтальную колосниковую решетку.

Полу механическими топками называют те типы топок, в которых механизированы одна или две операции. К ним: относят шахтные с наклонными колосниковыми решетками, в которых топливо, загруженное в топку вручную, по мере прогорания нижних слоев перемещается по наклонным колосникам под действием собственной массы. Механизированными топками называют те, в которых подача топлива в топку, его шуровка и удаление из топки очаговых остатков производятся механическим приводом без ручного вмешательства машиниста. Топливо в топку поступает непрерывным потоком.

Рис. 15. Схемы топок дня сжигания твердого топлива в слое: а — с ручной горизонтальной колосниковой решеткой, б —  с забрасывателем на неподвижный слой, в — с шурующей планкой, г — с наклонной колосниковой  решеткой, д — вертикальной, е — с цепной решеткой прямого хода, ж — с цепной решеткой обратного хода с забрасывателем

Слоевые топки для сжигания твердого топлива (рис. 15). Типы топок делят на три класса: топки с неподвижной колосниковой решеткой и неподвижно лежащим на ней слоем топлива, к которым относят топку с ручной горизонтальной колосниковой решеткой (рис. 15, а и б).

На этой решетке можно сжигать все виды твердого топлива, но вследствие ручного обслуживания ее применяют под котлами паропроизводительностью до 1-2 т/ч. Топки с забрасывателями, в которые непрерывно механически загружают свежее топливо и разбрасывают его по поверхности колосниковой решетки, устанавливают под котлами паропроизводительностью до 6,5-10 т/ч;

топки с неподвижной колосниковой решеткой и перемещающимся по ней слоем топлива (рис. 15, в, г и д), к которым относят топки с шурующей планкой и топки с наклонной колосниковой решеткой. В топках с шурующей планкой топливо перемещается вдоль неподвижной горизонтальной колосниковой решетки специальной планкой особой формы, совершающей возвратно-поступательное движение по колосниковой решетке. Применяют их для сжигания бурых углей под котлами паропроизводительностью до 6,5 т/ч;

в топках с наклонной колосниковой решеткой свежее топливо, загруженное в топку сверху, по мере сгорания под действием силы тяжести сползает в нижнюю часть топки. Такие топки применяют для сжигания древесных отходов и торфа под котлами паропроизводительностью до 2,5 т/ч; скоростные шахтные топки системы В. В. Померанцева применяют для сжигания кускового торфа под котлами паропроизводительностью до 6,5 т/ч для сжигания древесных отходов под котлами паропроизводительностью 20 т/ч;

топки с движущимися механическими ценными колосниковыми решетками (рис. 15, е и ж) двух типов: прямого и обратного хода. Цепная решетка прямого хода движется от передней стенки в сторону задней стенки топки. Топливо на колосниковую решетку поступает самотеком. Цепная решетка обратного хода движется от задней к передней стенке топки. Топливо на колосниковую решетку подается забрасывателем. Топки с цепными колосниковыми решетками применяют для сжигания каменных, бурых углей и антрацитов под котлами паропроизводительностью от 10 до 35 т/ч.

Камерные (факельные) топки. Камерные топки (рис. 16) применяют для сжигания твердого, жидкого и газообразного топлива. При этом твердое топливо должно быть предварительно размолото в тонкий порошок в специальных пылеприготовительных установках — углеразмольных мельницах, а жидкое топливо — распылено на очень мелкие капли в мазутных форсунках. Газообразное топливо не требует предварительной подготовки.

Факельный способ позволяет сжигать с высокой надежностью и экономичностью самые различные и низкосортные виды топлива. Твердые топлива в пылевидном состоянии сжигают под котлами паропроизводительностью от 35 т/ч и выше, а жидкое и газообразное под котлами любой паропроизводительности.

Камерные (факельные) топки представляют собой прямоугольные камеры призматической формы, выполняемые из огнеупорного кирпича или огнеупорного бетона. Стены топочной камеры изнутри покрывают системой кипятильных труб — топочными водяными экранами. Они представляют собой эффективную поверхность нагрева котла, воспринимающую большое количество тепла, излучаемого факелом, в то же время предохраняют кладку топочной камеры от износа и разрушения под действием высокой температуры факела и расплавленных шлаков.

Рис. 16. Схемы камерных (факельных) топок:

а — для пылевидного топлива с твердым; шлакоудалением, б — для пылевидного топлива с жидким шлакоудалением, 1 — шлаковая холодная воронка, 2 и 8 — шлакоприемные устройства и ванна, 3 — горловина, 4 и 6 — топки, 5 — горелка, 7 — под, 9 — летка

По способу удаления шлака факельные топки для пылевидного топлива разделяют на два класса: с твердым и жидким шлакоудалением.

Камера топки с твердым шлакоудалением (рис. 16, а) снизу имеет воронкообразную форму, называемую холодной воронкой 1. Капли шлака, выпадающие из факела, падают в эту воронку, затвердевают вследствие более низкой температуры в воронке, гранулируются в отдельные зерна и через горловину 3 попадают в шлакоприемное устройство 2. Камеру топки 6 с жидким шлакоудалением (рис. 16, б) выполняют с горизонтальным или слегка наклонным подом 7, который в нижней части топочных экранов имеет тепловую изоляцию для поддержания температуры, превышающей температуру плавления золы. Расплавленный шлак, выпавший из факела на под, остается в расплавленном состоянии и вытекает из топки через летку  9 в шлакоприемную ванну 8, наполненную водой, затвердевает и растрескивается на мелкие частицы.

Топки с жидким шлакоудалением делят на однокамерные и двухкамерные.

В двухкамерных топка разделена на камеру горения топлива и камеру охлаждения продуктов горения. Камеру горения надежно покрывают тепловой изоляцией для создания максимальной температуры с целью надежного получения жидкого шлака.

Факельные топки для жидкого и газообразного топлива иногда выполняют с горизонтальным или слегка наклонным подом, который иногда не экранируют. Расположение горелок в топочной камере делают на передней и боковых стенках, а также по углам ее.

Горелки бывают прямоточными и завихривающими.

Способ сжигания топлива выбирается в зависимости от вида и рода топлива, а также паропроизводительности котельного агрегата.

boiler-equipment.kz

Методика сжигания в камерной топке

В камерных топках твердое топливо сжигается непосредственно в топочном объеме. Для того чтобы частицы топлива в течение своего короткого пребывания в топочном объеме успели полностью сгореть, необходимо подавать их в топочную камеру в тонко измельченном виде, чем достигается увеличение поверхности соприкосновения топлива с воздухом. Измельчение топлива до пылевидного состояния осуществляется в специальных угольных мельницах. Для производительной и бесперебойной работы мельниц измельчаемое в них топливо должно быть подвергнуто сушке. Таким образом, котлы с камерными топками для сжигания твердого топлива должны быть снабжены системой устройств пылеприготовления. В этих устройствах топливо проходит следующие стадии подготовки: дробление, сушку и измельчение, для осуществления которых в систему пылеприготовления входит ряд элементов и транспортирующих звеньев. Приготовленное пылевидное топливо первичным воздухом подается в горелки топки для сжигания.

Класификация камерных топок

Камерные топки разделяют:

Вихревая (циклонная) топка

Вихревая (циклонная) топка — топка, в которой осуществляется спиральное движение газо-воздушного потока, несущего частицы топлива и шлака. Вихревые топки используются в качестве предтопков камерных топок на тепловых электростанциях и как технологические печи, например, для обжига медных руд. В вихревых топках частицы топлива поддерживаются во взвешенном состоянии за счёт несущей силы мощного вихря, вследствие чего в ней не выпадают даже крупные частицы (5-10 мм и более). В современных вихревых топках сжигаются куски твёрдого топлива размером 2-100 мм, при скорости струи подаваемого воздуха 30—150 м/сек. В результате интенсивного горения в топке развиваются температуры, близкие к адиабатным (до 20000С). Зола угля плавится, жидкий шлак стекает по стенкам. Существуют горизонтальные и вертикальные циклонные предтопки, причём последние применяются значительно реже. Диаметр горизонтальных циклонных предтопков 1,2-4 м, относительная длина их не превышает 1,5-1,6.

Топки этого типа широко используются за рубежом. Вихревые топки характеризуются высоким тепловым напряжением сечения топочной камеры и степенью улавливания шлака до 90%. В другой топке тепловое напряжение объёма в 10-20 раз меньше, а степень улавливания шлака не превышает 80%. Одна крупная вихревая топка позволяет обеспечить паропроизводительность котла лишь до 150—180 т/ч, поэтому у котлов большой мощности устанавливают до 12-14 горизонтальных циклонных предтопков.

В данное время от применения таких топок отказались. Однако они продолжают применяться для сжигания серы с целью получения SO2 в производстве h3SO4 (серной кислоты) и обжига руд.

Факельная топка

Факельные топки — топки паровых и водогрейных котлов или печей, в которых топливо (угольная пыль, распыл, мазут или газ) сгорает в факелах, занимающих в отличие от слоевой топки большую часть объема топочной камеры. Факельные топки были разработаны для сжигания твердого топлива в пылевидном состоянии в факельном процессе, что позволило с высокой надежностью и экономичностью использовать топливо пониженного качества, значительно повысить единичную производительность котлоагрегатов. Топливо перед подачей в топку очищают, измельчают и высушивают в системе пылеприготовления топлива. Факельные топки весьма удобны для сжигания газообразного и жидкого котельного топлива, при этом газообразное топливо не требует предварительной подготовки, а жидкое должно быть распылено форсунками.

Факельные топки для пылевидного топлива подразделяют на следующие:

В зависимости от расположения горелок факелы могут не иметь поворота в топке (при подовом или сводовом расположении горелок) либо поворачиваться на 90° (при горизонтальном расположении горелок) или на 180° (U-oбразный факел). Температура факела в ядре горения доходит до 2000°С, постепенно снижаясь примерно до 1000°С на выходе из топки. Для факельных топок характерно интенсивное теплоизлучение пламени на стены топки. Стены топки обычно покрыты экранами из водоохлаждаемых труб, а у современных мощных паровых котлов состоят из плавниковых труб, сваренных между собой. При этом тяжеловесная наружная обмуровка из огнеупорных кирпичей, применявшаяся на старых котлах, заменяется лёгкой изоляцией, навешиваемой с наружной стороны на экранные плавниковые трубы. Большая часть современных топок – факельные.

Топка с кипящим слоем

Топка с кипящим слоем занимает промежуточное положение между топками слоевого сжигания и факельными. Со слоевыми топками их объединяет, прежде всего, возможность сжигания «дробленки» с размером кусков до 10-20 мм и наличие решетки, через которую в слой подается воздух. При повышении скорости воздуха, продуваемого через слой, наступает момент, когда аэродинамическая сила, действующая на каждую частицу топлива, преодолевает силы взаимного трения частиц. Дальнейшее увеличение расхода воздуха приводит к псевдоожижению частиц топлива, слой как бы кипит (отсюда название «кипящий слой»), высота и пористость его увеличивается.

Минимальную скорость, при которой начинается псевдоожижение, называют первой критической скоростью Wкр1; при второй критической скорости Wкр2 аэродинамическая сила становится равной силе тяжести частиц топлива, и начинается их интенсивный вынос из слоя. Оба эти параметра имеют строго определенные значения только для монодисперсного материала с постоянной плотностью, а слой, как известно, состоит из полифракционного инертного материала и частиц топлива разной плотности.

Реальные топочные устройства с кипящим слоем работают со скоростями от Wкр1 до Wкр2.

Различают топки с обычным, или стационарным кипящим слоем (когда скорость в нем близка к Wкр1) и топки с циркулирующим кипящим слоем (когда скорость близка к Wкр2). В последнем случае из слоя выносится значительная часть недогоревшего топлива, которое затем улавливается в горячих циклонах и возвращается для дожигания.

Важно отметить, что в топках с кипящим слоем количество горючего материала составляет обычно небольшую долю от массы слоя, основу его составляет инертный материал или зола топлива (при сжигании высокозольных углей). Интенсивное перемешивание твердых частиц под воздействием сжижающего воздуха, проходящего через слой зернистого материала, обеспечивает повышенный тепло- и массообмен в слое. Погружение в кипящий слой поверхностей нагрева позволяет поддерживать температуру на таком уровне, при котором не происходит зашлаковки слоя.

Достоинста топки с кипящим слоем

Преимущества камерных топок

Литература

См.также

ru.teplowiki.org

Паровозный котел состоит из трех основных частей: топки 1, цилиндрической части 12 и дымовой коробки 9 (рис. 3).

Топка (задняя часть котла) состоит из огневой коробки 4 и кожуха 2.

Рис. 3. Котел паровоза: 1 —топка; 2 — кожух топки; 3 — лобовой лист; 4 — огневая коробка; 5 — циркуляционные трубы; 5 —задняя решетка; 7 — дымогарные трубы; 8 — жаровые трубы: 9 — дымовая коробка; 10 — передняя решетка; 11 — паровой колпак; 12 — цилиндрическая часть

В огневой коробке на колосниковой решетке происходит сгорание топлива, сопровождаемое большим выделением тепла. Температура горения достигает 1600—1800°С. Чтобы при этой температуре стальные стенки огневой коробки не перегревались, наружная их поверхность охлаждается водой. Вода, поглощая от стенок огневой коробки теплоту, превращается в пар. Кожух топки является оболочкой огневой коробки.

Цилиндрическая часть соединена с кожухом топки. В цилиндрической части котла помещаются дымогарные и жаровые трубы. В жаровых трубах, имеющих больший диаметр против дымогарных, размещены элементы пароперегревателя. По трубам из топки в дымовую коробку проходят горячие газы (продукты сгорания топлива) и отдают часть тепла воде, омывающей трубы снаружи, п насыщенному пару, проходящему по элементам пароперегревателя.

Дымовая коробка представляет собой камеру разрежения, необходимого для создания притока атмосферного воздуха через колосниковую решетку к горящему топливу в огневой коробке. Продукты сгорания поступают в дымовую коробку по дымогарным и жаровым трубам и через дымовую трубу отводятся в атмосферу. Максимальное разрежение в дымовой коробке при напряженном режиме работы паровозного котла достигает от 200 до 300 мм вод. ст.

Параметры котла. Вода в котле должна закрывать потолок огневой коробки, жаровые и дымогарные трубы. Площадь открытой поверхности воды в котле называется зеркалом испарения. Объем пара, заполняющий пространство над зеркалом воды, называется паровым объемом, а пространство, заполненное водой,— водяным объемом.

С изменением уровня воды в котле зеркало испарения и паровое пространство изменяют свои величины. Нормально уровень веды в котле находится на 200 мм выше самой высокой точки потолка огневой коробки.

Находящийся в котле пар заполняет над поверхностью воды паровое пространство и паровой колпак 11. Паропроизводительностью котла называется его способность приготовлять в единицу времени, например в 1 ч, необходимое количество пара рабочего давления и температуры.

Для обеспечения паровой машины и собственных нужд паровоза паром в количестве, необходимом для вождения поездов заданной массы и длины по определенному профилю пути с заданной скоростью, паровозный котел должен иметь соответствующую паропроизводительность.

Паропроизводительность котла определяется следующими показателями:

площадью колосниковой решетки, от которой зависит количество топлива, сжигаемого в единицу времени;

топочным объемом (внутренним пространством огневой коробки), от размеров которого зависит эффективность использования топлива;

испаряющей поверхностью нагрева котла (поверхностью огневой коробки, жаровых и дымогарных труб, омываемых водой);

газовой поверхностью пароперегревателя (наружной поверхностью всех элементов пароперегревателя, по которым движется и нагревается пар).

Испаряющаяся поверхность нагрева котла и наружная поверхность элементов пароперегревателя, расположенных в жаровых трубах, составляют полную, или общую, поверхность нагрева котла.

Следовательно, мощность котла зависит от размеров колосниковой решетки, его испаряющей поверхности нагрева, параметров пара (давления и температуры), а также теплотворной способности топлива и степени его использования.

Количество топлива в килограммах, которое сжигается в течение 1 ч на 1 м2 колосниковой решетки, называется интенсивностью (быстротой) горения, или форсировкой колосниковой решетки.

Количество пара (в кг), получаемое с 1 м2 испаряющей поверхности нагрева котла в течение 1 ч, называется интенсивностью парообразования, или форсировкой котла. Полученный в котле пар обладает определенным теплосодержанием. Теплосодержание пара есть количество тепла в джоулях в 1 кг пара. Так, например, теплосодержание насыщенного пара с давлением 1,5 МП а и содержанием влаги 5% равно 2700 кДж/кг.

При перегреве пара до температуры 250°С и при том же давлении его теплосодержание составит 2930 кДж/кг, а при температуре 400°С возрастет до 3257 кДж/кг пара.

В международной системе единиц измерения (СИ) теплота измеряется в джоулях: 1 ккал = 4,1868 кДж.

Процесс преобразования одного вида энергии в другой в паровозном котле сопровождается потерями, так как только часть располагаемого тепла, выделяемого при полном сгорании топлива, используется на парообразование и перегрев пара. Поэтому эта часть тепла называется полезным теплом, а другая часть тепла составляет тепловые потери.

Распределение тепла, или так называемое уравнение теплового баланса котла, может быть представлено выражением:

Q0=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6

где Q0 — располагаемое тепло, которое выделяется при полном сгорании топлива за 1 ч работы. Так, если за 1, ч израсходовано Вч кг топлива с теплотворной способностью QРН ккал/кг, то располагаемое тепло составит Q0 = Вч QРН ккал/ч;

Q1 — полезное тепло, использованное иа парообразование и перегрев пара;

Q2 — потери тепла в топке — механические. К механическим потерям, составляющим 1—3%, относятся потери топлива в результате прова-ливания через отверстия в колосниковой решетке, смешивания топлива с холодным шлаком или его неполного сгорания, а также уио-са мелких пылеобразных частиц с газами;

Q3 —потери химические составляют 3—7% и связаны с неполнотой сгорания, так как углерод при сжигании твердого топлива и водород при сжигании жидкого топлива могут частично не вступить в реакцию с кислородом при малой температуре в топке и относительно медленном течении реакции горения по причине недостаточного количества воздуха;

Q4 — потери тепла с уходящими газами самые значительные — составляют 15—20%, так как газы сгорания топлива не могут отдать котельной воде и пару все содержащееся в иих тепло и, омыв стеики огневой коробки,, дымогарных и жаровых труб, поступают в дымовую коробку с температурой 250—350° С, имея значительное количество тепла, уносимого в атмосферу через дымовую коробку;

Q5 — потери тепла в окружающую среду составляют 3—5% и вызваны тем обстоятельством, что температура котла выше температуры окружающего наружного воздуха;

Q6 — расход тепла на служебные иужды (приведение в работу сифона, паровоздушного насоса, подача сигналов свистком, работа углеподатчика или пульверизация жидкого топлива).

Определение тепловых потерь котла производят опытным путем. Для оценки степени совершенства паровозного котла определяется его коэффициент полезного действия.

К-п. д. котла нетто есть отношение полезного тепла Q1 к располагаемому Q0

К. п. д. котла брутто характеризует долю затраты тепла Q0

на приготовление котлом всего пара с учетом расхода пара на служебные нужды Q6 и подсчитывается следующим образом:

Поэтому коэффициент полезного действия котла зависит от потерь тепла, вызванных конструкцией котла, чистотой его стенок, сорта применяемого топлива и рациональным его сжиганием. В среднем к. п. д. котла составляет 0,6—0,7.

Огневая коробка или собственно топка (рис. 4) изготовлена из стальных листов и состоит из следующих частей: потолка 19, двух боковых стенок 20, задней стенки 11 с отверстием для подачи топлива и трубной или задней решетки 4. В трубной решетке имеются отверстия для установки дымогарных и жаровых труб. В топке уложены циркуляционные трубы 21, на которые опирается топочный свод. В нижней части топки расположена колосниковая решетка. В задней стенке топки имеется так называемое шуровочное отверстие, через которое забрасывают топливо на колосниковую решетку.

Рис. 4. Топка с плоским потолком: 1 — верхний лист кожуха топки; 2 — смычной лист; 3 — горизонтальный тяж; 4 — задняя трубная решетка; 5 —лапчатая связь; 6 — жесткая связь; 7 — люк; 8 — передний каблучок; 3 — задний каблучок; 10 — топочная рама; 11 — задняя стенка; 12 — топочное (шуровочное) отверстие; 13, 15 — контрфорс; 14 — передняя стенка кожуха топки; 16 — косынка; 11 — предохранительная пробка; 18 — анкерный болт; 19 — потолок огневой коробки; 20 — боковая стенка; 21— циркуляционная труба

Кожух топки изготовлен из стальных листов и состоит из следующих частей: потолка, двух боковых стенок, лобового листа с отверстием для подачи топлива и ухватного или смычного листа 2 для соединения кожуха топки с цилиндрической частью котла. Смычным этот лист называется, если он охватывает задний конец цилиндрической части котла по всему периметру, а ухватным, если им охвачена цилиндрическая часть котла только снизу.

Потолок огневой коробки выполнен с подъемом в передней его части на величину от 0,016 до 0,020%0, чтобы предотвратить оголение от воды задней его части при следовании паровоза по уклону и в случае резкого торможения.

Потолочный лист кожуха топки изготовлен параллельно потолку огневой коробки, что дало возможность использовать анкерные болты одинаковой длины и ставить их перпендикулярно к листам кожуха топки и огневой коробки.

Боковые стенки кожуха и огневой коробки радиальной топки имеют наклон (снизу вверх) к центру котла, так как ширина топки больше диаметра цилиндрической части. Наклон боковых стенок выполнен таким образом, что водяной промежуток между стенкой огневой коробки и кожуха увеличивается кверху, чем облегчаются выход пара от стенок огневой коробки, а также производство промывки и контроля за стенками топки.

Наиболее интенсивное парообразование происходит со стороны задней решетки, поэтому уширение пространства между смычным или ухватным листом и подрешеточной частью сделана наибольшим. Наклон вперед лобового листа кожуха топки вместе с задней стенкой огневой коробки выполнен по следующим соображениям: для смещения центра тяжести котла вперед, для лучшей обтекаемости стенок огневой коробки горячими газами и улучшения циркуляции воды.

Во избежание прогиба листы огневой коробки и кожуха топки соединены между собой по всей площади специальными стальными прутками — анкерными болтами и связями.

В нижней части кожух топки с огневой коробкой соединен с помощью стальной литой рамы, называемой топочной.

Тип и форма топок зависят от мощности паровоза, размера колосниковой решетки и места их размещения.

Рассмотрим три основных типа топок котлов паровозов. Топки с радиальным кожухом и плоским потолком огневой коробки имели узкую нижнюю часть для размещения ее между боковыми листами рамы паровоза. У топок этого типа маленький размер колосниковой решетки, малый объем парового пространства и площадь уровня воды (зеркала испарения) над потолком огневой коробки.

Топки с плоским потолком кожуха и огневой коробки (см. рис. 4) имеют более широкую нижнюю часть и больший объем парового пространства над огневой коробкой. Размещают их над рамой паровоза.

Основным недостатком топок этого типа является более сложное и тяжелое крепление плоского потолка кожуха топки.Рис. 5. Радиальная топка: 1 — боковой лист кожуха топки; 2 — потолок кожуха топки; 3 — потолок огневой коробки; 4 — тяжи укрепления лобового листа; 5 — потолочные связи; в — циркуляционные трубы; 7 — лобовой лист кожуха топки; 8 — боковые связи; 9 — топочная рама; 10 — задний лист огневой коробки; 11 — колосниковая решетка; 12 — боковой лист огневой коробки; 13 — свод; 14 — ухватный лист кожуха; 15 — трубная решетка

 Радиальные топки (рис. 5) применены на паровозах Л, Еа,м. Потолок кожуха топки имеет радиус, равный радиусу цилиндрической части котла. Потолок огневой коробки у этих топок имеет свод, описанный радиусом от 3000 до 3500 мм. Эти топки являются более легкими и в то же время более прочными и эластичными, чем топки с плоским потолком кожуха топки и огневой коробки. У радиальных топок анкерные болты, соединяющие потолок огневой коробки с кожухом, располагают веерообразно, перпендикулярно потолку, поперечные тяги кожуха не ставят.

Листы огневой коробки паровозных котлов изготовлялись из стали, листы кожуха топки и цилиндрической части котла — из котельной стали.

Огневая коробка изготовлялась сварной из листов толщиной 10 мм, задняя (трубная) решетка — толщиной 14—15 мм.

Рис. 6. Сварные швы огневой коробки и кожуха топки: а-ручная сварка огневой коробки; б — автоматическая сварка огневой коробки

 Листы кожуха топки имеют следующую толщину: потолочный — 14—18 мм, боковых стенок—13—14 мм, лобовой — 13—15 мм, ухватный или смычной 18—22 мм. Кожух топки также сварной.’ Разделка листов топки под сварку показана на рис. 6.

Заклепочные швы в сварных топках имеются только в местах соединения кожуха топки с цилиндрической частью котла и по топочной раме.

pro-parovoz.ru

vodavdome.website

Топка котла

Камерная топка — топка парового котла, выполненная обычно в виде прямоугольной призматической камеры, в которой топливо сгорает в струе воздуха (в факеле). В таких топках сжигают твёрдое пылевидное топливо под котлами паропроизводительностью от 50 до 2500 т/ч и более, а также газообразное и жидкое топливо — под котлами той же и меньшей производительности. Устанавливают камерную топку и к крупным водогрейным котлам.

  • 1 Методика сжигания в камерной топке
  • 2 Класификация камерных топок
  • 3 Вихревая (циклонная) топка
  • 4 Факельная топка
  • 5 Топка с кипящим слоем
    • 5.1 Достоинста топки с кипящим слоем
  • 6 Преимущества камерных топок
  • 7 Литература
  • 8 См.также
  • 9 Источники

Методика сжигания в камерной топке

В камерных топках твердое топливо сжигается непосредственно в топочном объеме. Для того чтобы частицы топлива в течение своего короткого пребывания в топочном объеме успели полностью сгореть, необходимо подавать их в топочную камеру в тонко измельченном виде, чем достигается увеличение поверхности соприкосновения топлива с воздухом. Измельчение топлива до пылевидного состояния осуществляется в специальных угольных мельницах. Для производительной и бесперебойной работы мельниц измельчаемое в них топливо должно быть подвергнуто сушке. Таким образом, котлы с камерными топками для сжигания твердого топлива должны быть снабжены системой устройств пылеприготовления. В этих устройствах топливо проходит следующие стадии подготовки: дробление, сушку и измельчение, для осуществления которых в систему пылеприготовления входит ряд элементов и транспортирующих звеньев. Приготовленное пылевидное топливо первичным воздухом подается в горелки топки для сжигания.

Класификация камерных топок

Камерные топки разделяют:

Вихревая (циклонная) топка

Вихревая (циклонная) топка — топка, в которой осуществляется спиральное движение газо-воздушного потока, несущего частицы топлива и шлака. Вихревые топки используются в качестве предтопков камерных топок на тепловых электростанциях и как технологические печи, например, для обжига медных руд. В вихревых топках частицы топлива поддерживаются во взвешенном состоянии за счёт несущей силы мощного вихря, вследствие чего в ней не выпадают даже крупные частицы (5-10 мм и более). В современных вихревых топках сжигаются куски твёрдого топлива размером 2-100 мм, при скорости струи подаваемого воздуха 30—150 м/сек. В результате интенсивного горения в топке развиваются температуры, близкие к адиабатным (до 20000С). Зола угля плавится, жидкий шлак стекает по стенкам. Существуют горизонтальные и вертикальные циклонные предтопки, причём последние применяются значительно реже. Диаметр горизонтальных циклонных предтопков 1,2-4 м, относительная длина их не превышает 1,5-1,6.

Топки этого типа широко используются за рубежом. Вихревые топки характеризуются высоким тепловым напряжением сечения топочной камеры и степенью улавливания шлака до 90%. В другой топке тепловое напряжение объёма в 10-20 раз меньше, а степень улавливания шлака не превышает 80%. Одна крупная вихревая топка позволяет обеспечить паропроизводительность котла лишь до 150—180 т/ч, поэтому у котлов большой мощности устанавливают до 12-14 горизонтальных циклонных предтопков.

В данное время от применения таких топок отказались. Однако они продолжают применяться для сжигания серы с целью получения SO2 в производстве h3SO4 (серной кислоты) и обжига руд.

Факельная топка

Факельные топки — топки паровых и водогрейных котлов или печей, в которых топливо (угольная пыль, распыл, мазут или газ) сгорает в факелах, занимающих в отличие от слоевой топки большую часть объема топочной камеры. Факельные топки были разработаны для сжигания твердого топлива в пылевидном состоянии в факельном процессе, что позволило с высокой надежностью и экономичностью использовать топливо пониженного качества, значительно повысить единичную производительность котлоагрегатов. Топливо перед подачей в топку очищают, измельчают и высушивают в системе пылеприготовления топлива. Факельные топки весьма удобны для сжигания газообразного и жидкого котельного топлива, при этом газообразное топливо не требует предварительной подготовки, а жидкое должно быть распылено форсунками.

Факельные топки для пылевидного топлива подразделяют на следующие:

В зависимости от расположения горелок факелы могут не иметь поворота в топке (при подовом или сводовом расположении горелок) либо поворачиваться на 90° (при горизонтальном расположении горелок) или на 180° (U-oбразный факел). мпература факела в ядре горения доходит до 2000°С, постепенно снижаясь примерно до 1000°С на выходе из топки. Для факельных топок характерно интенсивное теплоизлучение пламени на стены топки. Стены топки обычно покрыты экранами из водоохлаждаемых труб, а у современных мощных паровых котлов состоят из плавниковых труб, сваренных между собой. При этом тяжеловесная наружная обмуровка из огнеупорных кирпичей, применявшаяся на старых котлах, заменяется лёгкой изоляцией, навешиваемой с наружной стороны на экранные плавниковые трубы. Большая часть современных топок – факельные.

Топка с кипящим слоем

Топка с кипящим слоем занимает промежуточное положение между топками слоевого сжигания и факельными. Со слоевыми топками их объединяет, прежде всего, возможность сжигания «дробленки» с размером кусков до 10-20 мм и наличие решетки, через которую в слой подается воздух. При повышении скорости воздуха, продуваемого через слой, наступает момент, когда аэродинамическая сила, действующая на каждую частицу топлива, преодолевает силы взаимного трения частиц. Дальнейшее увеличение расхода воздуха приводит к псевдоожижению частиц топлива, слой как бы кипит (отсюда название «кипящий слой»), высота и пористость его увеличивается.

Минимальную скорость, при которой начинается псевдоожижение, называют первой критической скоростью Wкр1; при второй критической скорости Wкр2 аэродинамическая сила становится равной силе тяжести частиц топлива, и начинается их интенсивный вынос из слоя. Оба эти параметра имеют строго определенные значения только для монодисперсного материала с постоянной плотностью, а слой, как известно, состоит из полифракционного инертного материала и частиц топлива разной плотности.

Реальные топочные устройства с кипящим слоем работают со скоростями от Wкр1 до Wкр2.

Различают топки с обычным, или стационарным кипящим слоем (когда скорость в нем близка к Wкр1) и топки с циркулирующим кипящим слоем (когда скорость близка к Wкр2). В последнем случае из слоя выносится значительная часть недогоревшего топлива, которое затем улавливается в горячих циклонах и возвращается для дожигания.

Важно отметить, что в топках с кипящим слоем количество горючего материала составляет обычно небольшую долю от массы слоя, основу его составляет инертный материал или зола топлива (при сжигании высокозольных углей). Интенсивное перемешивание твердых частиц под воздействием сжижающего воздуха, проходящего через слой зернистого материала, обеспечивает повышенный тепло- и массообмен в слое. Погружение в кипящий слой поверхностей нагрева позволяет поддерживать температуру на таком уровне, при котором не происходит зашлаковки слоя.

Достоинста топки с кипящим слоем

Преимущества камерных топок

Литература

См.также

ru.teplowiki.org

К. т.н. А.М. Сидоров, директор,к. т.н. А. А. Скрябин, заместитель директора по науке,А.И.Медведев, технический директор,Ф.В.Щербаков, главный инженер,

НИЦ ПО «Бийскэнергомаш», г. Барнаул Алтайского края

О целесообразности использования топок с форсированным низкотемпературным кипящим слоем

Перспективным направлением развития промышленной и коммунальной энергетики является внедрение высокоэффективных схем организации топочного процесса в форсированном низкотемпературном кипящем слое (ФКС). Данная технология обеспечивает стабильное горение в объеме слоя и в надслоевом пространстве. Она позволяет осуществлять сжигание практически любых видов топлива и горючих отходов при относительно низкой температуре (800-1000 ОС) без спекания слоя.

Для топок с классическим пузырьковым кипящим слоем характерны невысокие скорости ожижения и, соответственно, не очень высокие тепловые напряжения воздухораспределительной решетки (до 3 МВт/м2). Процессы осуществляются в объеме слоя. Горение над слоем из-за быстрого охлаждения дымовых газов быстро прекращается, поэтому все дутье должно подаваться под слой. Зона над слоем и топочные экраны используются с низкой эффективностью, избыточное тепло от слоя должно отводиться погруженными в него поверхностями нагрева. В результате топки с классическим слоем имеют большую площадь и громоздки. К тому же работа погруженных поверхностей сопровождается их интенсивным абразивным износом. Несмотря на низкий уровень температур слоя, даже кратковременное прекращение ожижения или локальное повышение температуры опасно из-за спекания частиц слоя. Это предопределяет узкий диапазон регулирования.

Основным отличием ФКС от других типов кипящего слоя является высокая (3-10 м/с) скорость ожижения — форсировка слоя. При этом низкий механический недожог (менее 1,5-2,5%) обеспечивается благодаря расширению сечения топочного надслоевого объема к верху. Это способствует возврату крупных частиц в слой (рециркуляции) и уменьшению выноса мелких частиц. ФКС не имеет погруженных в слой поверхностей нагрева и связанных с этим проблем. Надежная работа экранных труб в зоне

динамического воздействия слоя обеспечивается применением эффективных средств защиты от абразивного износа.

Форсировка воздухораспределительной решетки дает следующие преимущества:

Технология ФКС подразумевает работу слоя в режиме газификации топлива при фактических значениях избытка воздуха α

kanalizaciya.online

Слоевые топки котлов

Ручная решетка с поворотными колосниками РПК (рис. 4.10) выпускается четырех типоразмеров и предназначена для установки в малых паровых и водогрейных котлах для слоевого сжигания каменных, бурых углей и антрацитов марок AM и АС. Основными частями слоевой топки являются колосниковая решетка и фронтовая плита с дверцами.

Рис. 4.10. Колосниковая решетка РПК.

Колосники набираются на колосниковых балках, связанных тягой с рычажным механизмом поворота колосников, привод которого располагается на фронте. Решетка по длине разделена на две группы с самостоятельными приводами для облегчения очистки от шлака.

В конце решетки на поперечной балке устанавливаются неподвижные колосники, предотвращающие налипание шлака на обмуровку задней стенки топки. Передняя часть решетки перекрыта неподвижными чугунными плитами с отверстиями для прохода воздуха. Живое сечение колосникового полотна составляет 4 - 5%. Топливо загружается на решетку периодически вручную через загрузочную дверцу. Шлак удаляется поочередно с передней и задней секций поворотом колосников, после чего горящий уголь разравнивается и загружается свежее топливо.

Техническая характеристика топок представлена в табл. 4.6.

Таблица 4.6. Техническая характеристика слоевых топок котлов с решетками РПК. 

Полумеханические слоевые топки котлов с забрасывателями имеют особое устройство, предназначенное для непрерывного механизированного заброса топлива в топку и распределения его по всей площади колосниковой решетки. Забрасыватели могут быть механическими, когда топливо вводится в топку ударами вращающихся лопастей забрасывающего механизма, пневматическими, при которых топливо подается в топку струей воздуха или пара, и пневмомеханическими, в которых объединены оба названных принципа.

Механические и пневматические забрасыватели обладают существенными недостатками. Так, при применении механических забрасывателей крупные куски топлива падают дальше, чем мелкие, а при пневматических забрасывателях, наоборот, крупные куски выпадают из струи раньше мелких. При пневмомеханических забрасывателях удается достигнуть значительно более равномерного распределения различных фракций топлива по длине решетки.

В настоящее время в СССР выпускаются слоевые топки котлов с пневмомеханическими забрасывателями.

Полумеханические слоевые топки котлов ЗП-РПК (рис. 4.11) выпускаются трех типоразмеров и предназначены для установки в небольших паровых котлах. В топках могут сжигаться грохоченые и рядовые каменные и бурые угли различных марок, а также антрациты марок AM и АС.

Рис. 4.11. Полумеханические слоевые топки котлов ЗП-РПК.

Эксплуатация решетки сильно усложняется, если приведенная зольность используемого топлива превышает следующие значения: для каменных углей Ап=3,2 %, для бурых Ап=4,2%. Для обеспечения надежного зажигания не рекомендуется применение топлива с приведенной влажностью более 8,8%. Содержание мелочи (0 - 6 мм) в угле не должно превышать 60%, максимальный размер куска - 50 мм.

Основными элементами топки ЗП РПК являются решетки с поворотными колосниками, аналогичные решетке типа РПК, и забрасыватели с угольными ящиками.

Пневмомеханический забрасыватель состоит из пластинчатого питателя, забрасывающего механизма ротационного типа и каскадно-лоткового угольного ящика. Ротор забрасывателя вращается от электродвигателя через клиноременную передачу, обеспечивающую в зависимости от качества топлива или длины решетки частоты вращения: 470, 600 и 910 об/мин. От вала ротора через двухступенчатый редуктор и храповой механизм приводится в движение пластинчатый питатель. Подача топлива в топку регулируется изменением скорости движения пластинчатой цепи. Имеется вал группового управления забрасывателя, к которому может быть подключена система автоматического регулирования или дистанционного управления процессом горения.

Под лотком забрасывателя устанавливаются фурменные колосники системы пневмозаброса. Воздух к фурмам подводится от главного воздушного короба по чугунным стоякам, установленным в обмуровке фронтовой стены топочной камеры. Уголь из угольного ящика поступает на питатель пневмомеханического забрасывателя, который непрерывно подает топливо на вращающийся ротор. Крупные фракции равномерно разбрасываются по всей площади решетки, а мелкие отвеиваются в топочный объем воздухом, поступающим из системы пневмозаброса. Горение на решетке происходит в тонком слое, толщина которого устанавливается в зависимости от сорта топлива и форсировки топки.

Продувка слоя воздухом устраняет спекание угля и сплавление шлака, а интенсивное нижнее зажигание - обеспечивает устойчивую работу на высоко влажных бурых и трудно - воспламеняющихся топливах. Слоевые топки котлов могут работать как на холодном дутье, так и на горячем воздухе. Подогрев воздуха обязателен при сжигании высоко влажных бурых углей. По условиям надежности работы элементов решетки температура горячего воздуха не должна превышать 250 °С. Шлак удаляется с колосниковой решетки периодически вручную. Для этого выключается подача топлива на одну секцию и слой дожигается. Затем выключается подача воздуха, колосники решетки поворачиваются и шлак проваливается в шлаковый бункер, после чего на колосники вручную нагребается горящий уголь с работающей секции и включается подача топлива и воздуха. Толщина слоя шлака перед чисткой в зависимости от вида топлива составляет 150 - 250 мм.

В табл. 4.7 приведена техническая характеристика слоевых топок котлов ЗП-РПК.

Таблица 4.7. Техническая характеристика топок ЗП-РПК.

Котлы с достаточно большой теплопроизводительностью часто оборудуются механическими топками с решеткой прямого хода. Эти решетки предъявляют определенные требования к качеству топлива. Перемещение топлива вместе с подвижным полотном затрудняет сжигание мелкого и неоднородного топлива. При сжигании подобных топлив на решетке образуются кратеры, приводящие к появлению больших избытков воздуха, что вызывает повышенный механический недожог и резкое снижение нагрузки. В связи с этим максимальный размер кусков не должен превышать 40 мм, содержание мелочи с размером 0 - 6 мм не должно быть выше 50 - 55 %. Замена рядового топлива сортированным значительно улучшает процесс горения.

На рис. 4.12 представлена решетка прямого хода ТЧ, предназначенная для сжигания грохоченных антрацитов марок АС и AM. В комплект цепной решетки входят привод, шлакосниматель, опоры нижней ветви и ящик с регулятором толщины слоя.

Рис. 4.12. Решетка прямого хода ТЧ.

Колосниковое полотно решетки чешуйчатого типа состоит из ведущих цепей, на которых закреплены держатели колосников. Колосники вставляются в держатели так, что при движении полотна поворачиваются вокруг ведущей звездочки для очистки от шлака. Верхняя ветвь полотна катится по настилу рамы на роликах, а нижняя скользит по опорным рамам. В конце решетки на отдельной опоре устанавливается шлакосниматель, который служит для очистки полотна от шлака и препятствует перетечке воздуха из под решёточного пространства в топочную камеру.

Живое сечение колосникового полотна составляет 5 - 7 %. На подводящих воздушных патрубках устанавливаются клапаны, при помощи которых можно регулировать количество воздуха отдельно по каждой зоне. Воздух подводится под решетку шириной 2700 мм с одной стороны, шириной 3070 мм - с двух сторон. Привод состоит из четырёхскоростного электродвигателя и червячного редуктора с двухступенчатой коробкой скоростей. Привод решетки может быть установлен как с правой, так и с левой стороны.

В угольном ящике располагаются охлаждаемый водой регулятор слоя и секторный затвор с их приводами.

Толщина слоя на решетке устанавливается зависимости от сорта топлива в пределах 150 - 250 мм.

В передней части решетки топливо подсушивается и воспламеняется, на средней части располагается зона активного горения, в конце решетки дожигаются остатки горючего в шлаке. Топки ТЧ могут работать на холодном дутье, но с целью интенсификации подготовки и воспламенения угля рекомендуется подогревать дутьевой воздух до температуры не выше 200. °С (по условиям надежности работы элементов колосникового полотна).

Техническая характеристика топок ТЧ приведена в табл. 4.8.

Таблица 4.8. Техническая характеристика топок с решетками прямого хода ТЧ для донецкого антрацита марок АС и AM.

Таблица 4.9. Техническая характеристика механических топок ТЛЗМ для каменных и бурых углей.

При сжигании спекающихся каменных углей на решетках прямого хода такие угли либо спекаются в крупные комья, либо покрываются коркой, которая препятствует горению. В том и другом случае для поддержания горения требуется интенсивная ручная шуровка слоя.

Широкое распространение для котлов относительно небольшой теплопроизводительности получили механические слоевые топки с забрасывателями и цепной решеткой обратного хода. В этих топках удачно используется неравномерность распределения топлива по длине полотна при подаче его пневмомеханическим ротационным забрасывателем; при таких забрасывателях куски топлива, пролетая через все топочное пространство над раскаленным слоем, прогреваются и укладываются на решетку таким образом, что самые крупные куски располагаются в конце решетки, а остальные ближе к фронту.

Решетки TЛ3M изготавливаются трех типоразмеров (табл. 4.9), с длиной до 3000 мм. Колосниковое ленточное полотно решетки имеет пять типов колосников-звеньев, соединенных поперечными штырями. Ведущие колосники являются тяговыми элементами и находятся в зацеплении со звездочками, а крайние колосники выполняют роль бокового уплотнения. Промежутки между ведущими колосниками заполнены основными колосниками, которые не подвергаются растягивающий усилиям. Живое сечение решетки составляет  3 - 5 %.

Колосниковое полотно смонтировано в жесткой сварной раме на салазках для удобства транспортировки. Боковые коллекторы котлов опираются на продольные балки рамы решетки. На передней части рамы устанавливается пред топок, футерованный изнутри огнеупорным кирпичом (рис. 4.13).

Рис. 4.13. Ленточная цепная решетка обратного хода ТЛЗМ.

Под верхней ветвью полотна располагается дутьевой короб, разделенный на две воздушные зоны. Подвод воздуха под решетку односторонний. Привод решетки состоит из четырехскоростного электродвигателя, червячного редуктора и двухступенчатой коробки скоростей.

Пневмомеханический забрасыватель состоит из пластинчатого питателя, забрасывающего механизма ротационного типа и каскадно-лоткового угольного ящика. Под лотком ротора устанавливаются фурменные колосники, к которым от главного воздушного короба подводится воздух давлением 50 кг/м2.

Горение на решетке происходит в тонком слое, толщина которого устанавливается в зависимости от сорта топлива и форсировки.

Интенсивное нижнее зажигание обеспечивает устойчивость работы на высоко влажных бурых углях. Топка может работать как на холодном дутье, так и на горячем воздухе. Подогрев воздуха обязателен при сжигании влажных бурых углей. В зависимости от сорта топлива и форсировки топочного устройства толщина слоя шлака в конце решетки поддерживается в пределах 50 - 100 мм изменением скорости ее движения.

Для более крупных котлов применяются цепные решетки обратного хода, снабженные колосниковым полотном чешуйчатого типа. Живое сечение колосникового полотна составляет 5 - 7%. Воздух подводится под решетку с одной стороны. Привод решетки может быть установлен как с правой, так и с левой стороны. Общий вид решетки типа ТЧЗ изображен на рис. 4.14.

Рис. 4.14. Чешуйчатая цепная решетка обратного хода ТЧЗ.

Техническая характеристика решеток ТЧЗ приведена в табл. 4.10.

Таблица 4-10. Технические характеристики топок с решетками обратного хода с чешуйчатыми колосниковыми колосниками ТЧЗ.

www.kotel-m.ru

Типы топок

Топочное устройство, или топка, являясь основным элементом котельного агрегата, предназначена для сжигания топлива с целью выделения заключенного в нем тепла и получения продуктов сгорания с возможно большей температурой, В то же время типы топок служат теплообменным устройством, в котором происходит теплоотдача излучением из зоны горения на более холодные окружающие поверхности нагрева котла, а также устройством для улавливания и удаления некоторой части очаговых остатков при сжигании твердого топлива.

Рис. 14. Схемы процессов сжигания топлива: а - слоевого, б - факельного, в - вихревого

По способу сжигания топлива топочные устройства делятся на слоевые и камерные. В слоевых топках осуществляется сжигание твердого кускового топлива в слое, в камерных топках — газообразного, жидкого и пылевидного топлива во взвешенном состоянии.

В современных котельных установках обычно используются три основных способа сжигания твердого топлива (рис. 14): слоевой, факельный, вихревой.

Слоевые топки. Типы топок, в которых производится слоевое сжигание кускового твердого топлива, называются слоевыми. Эта топка состоит из колосниковой решетки, поддерживающей слой кускового топлива, и топочного пространства, в котором сгорают горючие летучие вещества. Каждая топка предназначена для сжигания определенного вида топлива. Конструкции топок разнообразны, и каждая из них соответствует определенному способу сжигания. От размеров и конструкции топки зависят производительность и экономичность котельной установки.

Слоевые топки для сжигания разнообразных видов твердого топлива. Эти типы топок делят на внутренние и выносные, с горизонтальными и наклонными колосниковыми решетками. Топки, расположенные внутри обмуровки котла, называют внутренними, а расположенные за пределами обмуровки и дополнительно пристроенные к котлу, - выносными.

В зависимости от способа подачи топлива и организации обслуживания слоевые топки подразделяют на следующие типы топок: ручные, полумеханические и механизированные. Ручными топками называют те, в которых все три операции - подача топлива в топку, его шуровка и удаление шлака (очаговых остатков) из топки - производятся машинистом вручную.

Эти топки имеют горизонтальную колосниковую решетку.

Полу механическими топками называют те типы топок, в которых механизированы одна или две операции. К ним: относят шахтные с наклонными колосниковыми решетками, в которых топливо, загруженное в топку вручную, по мере прогорания нижних слоев перемещается по наклонным колосникам под действием собственной массы. Механизированными топками называют те, в которых подача топлива в топку, его шуровка и удаление из топки очаговых остатков производятся механическим приводом без ручного вмешательства машиниста. Топливо в топку поступает непрерывным потоком.

Рис. 15. Схемы топок дня сжигания твердого топлива в слое: а - с ручной горизонтальной колосниковой решеткой, б -  с забрасывателем на неподвижный слой, в - с шурующей планкой, г - с наклонной колосниковой  решеткой, д - вертикальной, е - с цепной решеткой прямого хода, ж - с цепной решеткой обратного хода с забрасывателем

Слоевые топки для сжигания твердого топлива (рис. 15). Типы топок делят на три класса: топки с неподвижной колосниковой решеткой и неподвижно лежащим на ней слоем топлива, к которым относят топку с ручной горизонтальной колосниковой решеткой (рис. 15, а и б).

На этой решетке можно сжигать все виды твердого топлива, но вследствие ручного обслуживания ее применяют под котлами паропроизводительностью до 1-2 т/ч. Топки с забрасывателями, в которые непрерывно механически загружают свежее топливо и разбрасывают его по поверхности колосниковой решетки, устанавливают под котлами паропроизводительностью до 6,5-10 т/ч;

топки с неподвижной колосниковой решеткой и перемещающимся по ней слоем топлива (рис. 15, в, г и д), к которым относят топки с шурующей планкой и топки с наклонной колосниковой решеткой. В топках с шурующей планкой топливо перемещается вдоль неподвижной горизонтальной колосниковой решетки специальной планкой особой формы, совершающей возвратно-поступательное движение по колосниковой решетке. Применяют их для сжигания бурых углей под котлами паропроизводительностью до 6,5 т/ч;

в топках с наклонной колосниковой решеткой свежее топливо, загруженное в топку сверху, по мере сгорания под действием силы тяжести сползает в нижнюю часть топки. Такие топки применяют для сжигания древесных отходов и торфа под котлами паропроизводительностью до 2,5 т/ч; скоростные шахтные топки системы В. В. Померанцева применяют для сжигания кускового торфа под котлами паропроизводительностью до 6,5 т/ч для сжигания древесных отходов под котлами паропроизводительностью 20 т/ч;

топки с движущимися механическими ценными колосниковыми решетками (рис. 15, е и ж) двух типов: прямого и обратного хода. Цепная решетка прямого хода движется от передней стенки в сторону задней стенки топки. Топливо на колосниковую решетку поступает самотеком. Цепная решетка обратного хода движется от задней к передней стенке топки. Топливо на колосниковую решетку подается забрасывателем. Топки с цепными колосниковыми решетками применяют для сжигания каменных, бурых углей и антрацитов под котлами паропроизводительностью от 10 до 35 т/ч.

Камерные (факельные) топки. Камерные топки (рис. 16) применяют для сжигания твердого, жидкого и газообразного топлива. При этом твердое топливо должно быть предварительно размолото в тонкий порошок в специальных пылеприготовительных установках - углеразмольных мельницах, а жидкое топливо - распылено на очень мелкие капли в мазутных форсунках. Газообразное топливо не требует предварительной подготовки.

Факельный способ позволяет сжигать с высокой надежностью и экономичностью самые различные и низкосортные виды топлива. Твердые топлива в пылевидном состоянии сжигают под котлами паропроизводительностью от 35 т/ч и выше, а жидкое и газообразное под котлами любой паропроизводительности.

Камерные (факельные) топки представляют собой прямоугольные камеры призматической формы, выполняемые из огнеупорного кирпича или огнеупорного бетона. Стены топочной камеры изнутри покрывают системой кипятильных труб - топочными водяными экранами. Они представляют собой эффективную поверхность нагрева котла, воспринимающую большое количество тепла, излучаемого факелом, в то же время предохраняют кладку топочной камеры от износа и разрушения под действием высокой температуры факела и расплавленных шлаков.

Рис. 16. Схемы камерных (факельных) топок:

а - для пылевидного топлива с твердым; шлакоудалением, б - для пылевидного топлива с жидким шлакоудалением, 1 - шлаковая холодная воронка, 2 и 8 - шлакоприемные устройства и ванна, 3 - горловина, 4 и 6 - топки, 5 - горелка, 7 - под, 9 - летка

По способу удаления шлака факельные топки для пылевидного топлива разделяют на два класса: с твердым и жидким шлакоудалением.

Камера топки с твердым шлакоудалением (рис. 16, а) снизу имеет воронкообразную форму, называемую холодной воронкой 1. Капли шлака, выпадающие из факела, падают в эту воронку, затвердевают вследствие более низкой температуры в воронке, гранулируются в отдельные зерна и через горловину 3 попадают в шлакоприемное устройство 2. Камеру топки 6 с жидким шлакоудалением (рис. 16, б) выполняют с горизонтальным или слегка наклонным подом 7, который в нижней части топочных экранов имеет тепловую изоляцию для поддержания температуры, превышающей температуру плавления золы. Расплавленный шлак, выпавший из факела на под, остается в расплавленном состоянии и вытекает из топки через летку  9 в шлакоприемную ванну 8, наполненную водой, затвердевает и растрескивается на мелкие частицы.

Топки с жидким шлакоудалением делят на однокамерные и двухкамерные.

В двухкамерных топка разделена на камеру горения топлива и камеру охлаждения продуктов горения. Камеру горения надежно покрывают тепловой изоляцией для создания максимальной температуры с целью надежного получения жидкого шлака.

Факельные топки для жидкого и газообразного топлива иногда выполняют с горизонтальным или слегка наклонным подом, который иногда не экранируют. Расположение горелок в топочной камере делают на передней и боковых стенках, а также по углам ее.

Горелки бывают прямоточными и завихривающими.

Способ сжигания топлива выбирается в зависимости от вида и рода топлива, а также паропроизводительности котельного агрегата.

boiler-equipment.kz

GardenWeb

Категория: Монтаж котлов

Топка — устройство котла, предназначенное для сжигания органического топлива, частичного охлаждения продуктов сгорания и выделения золы. По способу сжигания топлива топки бывают слоевые, камерные, вихревые и комбинированные (факельно-слоевые).

В слоевых топках сжигают твердое кусковое органическое топливо на колосниковых решетках различных конструкций. Слоевые топки по степени механизации разделяют на ручные (с ручным обслуживанием), полумеханические и механические.

Топки, в которых загрузка топлива и удаление шлака и золы производятся вручную, называются ручными. Топки, в которых эти операции частично механизированы, называются полумеханическими, а топки, в которых они механизированы полностью, — механическими.

В камерных топках сжигают газообразное и жидкое топливо, угольную пыль, фрезерный торф и древесные опилки. При этом основная масса топлива сгорает во взвешенном состоянии в топочном объеме котла, образуя факел. По виду сжигаемого топлива камерные топки разделяют на газомазутные, пыле-угольные и топки для сжигания фрезерного торфа.

В вихревых топках многократная циркуляция топли-вовоздушной смеси достигается за счет специальной формы стен топки, компоновки горелок и способа подачи топлива и воздуха.

В циклонной топке основная масса топлива сжигается во вращающемся потоке, создаваемом в циклонном пред-топке.

В факельно-слоевых топках часть твердого топлива сжигается в слое, а легкие фракции и горючие газы — в струе воздуха над слоем.

Ручные топки типа РПК, устанавливаемые под небольшими паровыми и водогрейными котлами, состоят из колосниковой решетки, фронтовой плиты с загрузочной и поддувальной дверцами, шлакового затвора и воздушного короба.

Колосниковая решетка, поставляемая в собранном виде, по длине разделена на две секции колосников, каждая с самостоятельным приводом для очистки от шлака В конце решетки на поперечной балке установлены неподвижные колосники, предотвращающие налипание шлака на обмуровку задней стенки топки. Передняя часть решетки перекрыта неподвижными чугунными плитами с отверстиями для прохода воздуха. Колосники решетки закреплены на валах-штангах соединенных тягой с рычагом поворотного устройства. При перемещении рычага колосники поворачиваются на 60° производя шуровку слоя и просыпание шлака и золы в шлаковый бункер. Шлак удаляется поочередно с передней и задней половин секций.

Рис. 1. Ручная топка типа РПК с поворотными колосниками: 1 — рычаг ручного привода, 2 — фронтовая плита, 3 — тяга привода, 4 — плита, 5, 6 — колосники, 7 — вал-штанга привода, 8 – затвор, 9 — воздушный короб, 10— заслонка

Топливо вручную через загрузочную дверцу периодически подают на решетку, где оно сгорает в слое. Воздух для горения топлива направляется дутьевым вентилятором через воздушный короб, оборудованный регулирующей заслонкой, в шлаковый бункер под колосниковую решетку. В нижней части этого бункера установлен затвор с ручным приводом, который служит для удаления накопившегося шлака.

Рис. 2. Полумеханическая топка типа ЗП-РПК: 1 — забрасывающий механизм, 2 — Щ питатель, 3 — угольный ящик, 4 — решетка

Решетки РГЖ выпускают четырех типоразмеров длиной 900, 1000 и 1100 мм и унифицированной шириной, равной 950 мм.

Полумеханические топки типа ЗП-РПК используют в паровом котле КЕ-25, а также для замены в работающих котлах ДКВР изношенных топок ПМЗ-РПК- Конструкция решетки поставляемой в собранном виде, аналогична описанной выше решетке РПК. Отличие заключается только в размерах. Топливо на решетку подается двумя пневмомеханическими забрасывателями, которые снабжены валом группового управления. К валу может быть подключена система автоматического регулирования или дистанционного управления процессом горения.

Пневмомеханический забрасыватель состоит из пластинчатого питателя, забрасывающего механизма ротационного типа, каскадно-лоткового угольного ящика и привода. Ротор забрасывателя вращается от электродвигателя через клиноременную передачу. Дальность забрасывания топлива регулируют изменением частоты вращения ротора и угла наклона регулирующей плиты. Под лотком ротора устанавливается коробка пневмо-заброса, к которой подводится воздух под давлением 490 Па.

Производительность пластинчатого питателя регулируют импульсным вариатором, соединенным с валом ротора клиноремен-ной передачей, а с ведущим валом питателя — цепной передачей.

Топки ЗП-РПК выпускают трех типоразмеров с размерами решетки 1800X1525, 1800X2135 и 2600X2440 мм.

Рис. 3. Механическая топка типа ТЛЗМ: 1 — предтопок, 2 — забрасыватель, 3,8 — валы, 4 — колосниковое полотно, 5 — рама, 6 — шины, 7 — заднее уплотнение, 9 — воздушные зоны, 10 — балки

Механические топки типа ТЛЗМ с забрасывателями и ленточной цепной решеткой обратного хода устанавливают в паровых котлах типа КЕ производительностью от 2,5 до 10 т/ч и небольших водогрейных котлах.

Топка состоит из ленточного колосникового полотна в сборе с рамой, передним и задним валами, пневмомеханических забрасывателей ЗП-400 или ЗП-600, которые подают топливо на колосниковое полотно, предтопка, футерованного изнутри огнеупорным кирпичом, и привода Г1ТБ-1200 с бесступенчатым регулированием частоты вращения.

Ленточное колосниковое полотно в таких топках штырь, звездочка вала состоит из пяти типов колосников-звеньев, соединенных поперечными штырями. Ведущие колосники служат тяговыми элементами и находятся в зацеплении со звездочками. Колосниковое полотно поставляется заводом-изготовителем в собранном виде.

Рис. 4. Ленточное колосниковое полотно: 1 — крайние колосники, 2 — ведущие колосники, 3 — промежуточные колосники

Под верхней ветвью колосникового полотна находится дутьевой короб, разделенный на две воздушные зоны. Воздух под решетку подводится с одной стороны, а с противоположной стороны предусмотрены люки для очистки поддувала от провалившихся шлака и золы. Верхняя часть колосникового полотна перемещается по продольным шинам 6, расположенным под ведущими колосниками, нижняя часть полотна опирается на продольные балки.

Топки ТЛЗМ в зависимости от их эксплуатационных характеристик выпускают пяти типоразмеров с моноблочной решеткой шириной от 810 до 2700 мм и расстоянием между осями валов от 2400 до 4000 мм.

Механические топки типа ТЧЗМ с забрасывателями и чешуйчатой цепной решеткой обратного хода устанавливают в водогрейных котлах типа КВ-ТС теплопроизводительностью 11,6; 23 и 35 МВт и паровых котлах КЕ-25.

Топка ТЧЗМ включает в себя раму решетки цельносварной конструкции в сборе с задним валом и устройством для удаления провала, колосниковое чешуйчатое полотно, передний вал, направляющее устройство, два пневмомеханических забрасывателя типа ЗП-600 с угольными ящиками и привод колосникового полотна.

Колосниковое чешуйчатое полотно состоит из стальных ведущих цепей, в которых закреплены держатели колосников. Колосники при движении полотна поворачиваются вокруг ведущей звездочки, что обеспечивает очистку полотна от шлака. Верхняя ветвь полотна перемещается по настилу рамы с помощью роликов, а нижняя ветвь скользит по опорным балкам.

Рис. 5. Механическая топка ТЧЗМ: 1 — предтопок, 2 — забрасыватель, 3 — угольный ящик, 4,8 — валы, 5 — колосниковое полотно, 6 — рама, 7 — заднее уплотнение, 9 — устройство для удаления провала, 10— балка

Рис. 6. Колосниковое чешуйчатое полотно топок типа ТЧЗМ (ТЧ): 1 — пальцы, 2,6 — держатели, 3 — цепь, 4 — валик, 5 — ролик, 7 — расклепанные пальцы, 8 — колосники

Под верхней ветвью колосникового полотна располагается дутьевой короб, разделенный поперечными балками на отдельные зоны, в которые подается воздух. Зоны выполнены с откосами, образующими желоба, в которых расположены валы с винтовыми лопастями, перемещающие провалившийся через полотно шлак к правой щеке рамы и удаляющие его в систему шлако-удаления.

Предтопок, пневмомеханические забрасыватели и привод решетки топки ТЧЗМ аналогичны этим устройствам в топке ТЛЗМ.

Топки ТЧЗМ выпускают в зависимости от производительности четырех типоразмеров с моноблочной решеткой шириной 2700 мм и расстоянием между осями валов от 4000 до 8000 мм.

Механические топки типа ТЧ предназначены для сжигания твердого топлива в паровых и водогрейных котлах.

Топка типа ТЧ оборудована чешуйчатым колосниковым полотном, конструкция которого аналогична полотну топки ТЧЗМ. В отличие от топки ТЧЗМ обратного хода, в которой колосниковое полотно движется от задней стенки к фронту котла, в топке ТЧ установлена решетка прямого хода, у которой полотно движется от фронта к задней стенке котла. Вместо пневмомеханических забрасывателей в передней части топки ТЧ смонтирован угольный ящик с регулятором толщины слоя топлива. Уголь из ящика просыпается на переднюю часть колосникового полотна равномерным слоем. Толщину слоя угля регулируют в зависимости от режима его горения. В конце топки расположен шлакосниматель, который очищает полотно от сгоревшего шлака.

Рис. 7. Механическая топка типа ТЧ: 1 — передний и задний валы, 2 — натяжное устройство, 3 — угольный ящик, 4 — шибер, 5 — колосниковое полотно, 6 — рама, 8 — шлакосниматель, 9 — конвейер

Колосниковое полотно собирают таким образом, чтобы колосники при движении полотна вокруг заднего вала поворачивались и сбрасывали налипший шлак.

Топки ТЧ выпускают трех типоразмеров с моноблочной решеткой шириной 2700 и 3070 мм и расстоянием между осями валов от 5600 до 8000 мм.

Механические топки типа ТНУ с питателем и цепной решеткой прямого хода устанавливают в паровых котлах КЕ-10 и КЕ-25, а также используют для сжигания угля в высокотемпературном кипящем слое.

Ленточное колосниковое полотно в топках типа ТНУ, поставляемое в собранном виде, смонтировано на жесткой раме. Пространство между верхней и нижней ветвью колосникового полотна разделено на дутьевые зоны 9, в которые подается воздух для горения. Полотно перемещается с помощью привода ПТБ-К-1200 с бесступенчатым регулированием частоты вращения. Задний вал 10 решетки — приводной.

Топливо, поступающее из угольного ящика, подается пластинчатым питателем ПП-400 или ПП-600 на разгонную плиту и под действием воздушной струи пневмозаброса распределяется по активной зоне горения. По мере выгорания кокса при его движении к задней стенке топки происходит размягчение и слипание частиц золы, образуются куски шлака, которые на движущейся колосниковой решетке удаляются в шлаковый бункер. Колосниковая решетка устанавливается с наклоном 10° в сторону фронта котла, что препятствует перетеканию кипящего слоя шлака в бункер. Топливо сгорает в кипящем слое за счет малой ширины решетки и высокой скорости дутьевого воздуха в ее активной части. Чтобы частицы топлива не выдувались из топки, на передней стенке над полотном выполнено уплотнение, состоящее из навесного чугунного колосника и воздушной коробки. Из коробки в топку вдувается воздух.

Рис. 8. Механическая топка типа ТНУ: 1 — воздушная коробка, 2 — питатель, 3 — угольный ящик, 4 — разгонная плита, 5 — пневмозаброс, 6 —навесной колосник. 7 — колосниковое полотно, 8 — рама, 9 — дутьевые зоны, 10 — вал, 11 — бункер

При сжигании топлива в высокотемпературном кипящем слое под решетку подается около 50 % воздуха для горения; остальной воздух подается в объем топки.

Топка для торфа системы Шершнева предназначена для сжигания фрезерного торфа и древесных опилок во взвешенном состоянии в топочном объеме. Топливо, подаваемое в топку скребковым питателем барабанного типа, подхватывается газовоздушным вихрем, который создается струями тангенциально подведенного воздушного дутья и, двигаясь вместе с ним в топочном объеме, подсушивается и сгорает. Форма камеры топки, выполненной из шамотного кирпича, обеспечивает вихревое движение газовоздушного потока при подводе воздуха через узкую щель снизу.

В нижней части предтопка установлена колосниковая решетка с ручным приводом, на которую выпадают из газового потока и сгорают в слое крупные куски топлива. Воздух, необходимый для сжигания топлива на колосниковой решетке, подают через короб.

Камерные пылеугольные топки служат для сжигания угля в виде пыли. Для котлов средней мощности, работающих на твердом топливе, применяют шахтно-мельничные пылеугольные топки.

Рис. 9. Паровой котел с шахтно-мельничной топкой: 1 — шахтная мельница, 2 — питатель, 3 — бункер, 4, 11 — сопла вторичного дутья, 5 — фестон, 6 — радиационные трубы, 7— топка, 8 — воронка, 9 — шлакосмывное устройство, 10 — шахта

Рис. 10. Газомазутная горелка типа ГМ: 1 — корпус, 2 — ствол, 3 — распыливающая головка, 4 — газоподводящая труба, 5 — газовыдающее отверстие, 6 — воздушный короб, 7 — устройство для установки сменной форсунки

Паровой котел с шахтно-мельничной топкой изображен на рис. 9. Топливо из бункера скребковым питателем направляется в шахтную мельницу, в которой оно превращается в тончайшую пыль. К шахтной мельнице подведен горячий воздух от вентилятора, который подхватывает пыль и выносит ее через амбразуру в камерную топку котла. В сепарационной шахте подсушивается топливо и отделяются от пыли крупные куски топлива, которые под действием собственного веса возвращаются в мельницу для дополнительного размола.

Воздух, который поступает в топку вместе с угольной пылью, составляет лишь часть, необходимую для полного сгорания топлива. Остальное количество воздуха подается в топку через верхнее и нижнее сопла. Вторичный воздух способствует лучшему перемешиванию и эффективному сгоранию топлива. Шлак выпадает в нижнюю часть топочной камеры и удаляется из топки шлакосмывным устройством.

Газомазутные горелки предназначены для сжигания жидкого (мазут) или газообразного (природный газ) топлива; допускается совместное сжигание этих топлив в период переключения горелки с одного вида топлива на другой.

По принципу распыливания жидкого топлива газомазутные горелки могут быть с паромеханическими и с ротационными форсунками.

Газомазутные горелки типа ГМ с паромеханической форсункой применяют в паровых котлах типа ДЕ. Горелки типа ГМ состоят из форсуночного узла, газовой части и воздухо-направляющего устройства.

В форсуночный узел входят паромеханическая форсунка и устройство для установки сменной форсунки, которую включают при непродолжительной остановке котла. Паромеханическая форсунка включает в себя корпус с паровым и топливным штуцерами, ствол и распыливающую головку. Мазут подводится по внутренней трубе ствола, а пар — по наружной.

Газовая часть горелки включает в себя кольцевой коллектор с системой газовыдающих отверстий и газоподводящую трубу.

Воздухонаправляющее устройство горелок состоит из воздушного короба, осевого лопаточного завихрителя воздуха и конусного стабилизатора.

Газомазутные горелки РГМГ-10, РГМГ-20 и РГМГ-30 с ротационными форсунками используют в паровых и водогрейных котлах типа КВ-ГМ малой и средней мощности.

Горелки типа РГМГ состоят из ротационной форсунки с воздуховодом первичного воздуха, газовой части, воздухонаправляющего устройства вторичного воздуха и кольца-рамы. Вал форсунки, закрепленный в двух подшипниковых узлах, приводится в движение от электродвигателя 3 через клиноре-менную передачу.

Рис. 11. Газомазутная горелка типа РГМГ: 1 — воздуховод первичного воздуха, 2 — форсунка, 3 — электродвигатель, 4 — направляющее устройство, 5 — газовая часть, 6— кольцо-рама

Газомазутные форсунки устанавливают в конусной амбразуре, выполненной из огнеупорного материала. Амбразура улучшает перемешивание топлива с воздухом и способствует образованию факела нужной формы.

/ Монтаж котлов - Топочные устройства

gardenweb.ru


Смотрите также

Сайт о Бане - проект, посвященный строительству, эксплуатации и уходу за русской баней. Большой сборник статей, который может быть полезен любому любителю бани

Содержание, карта сайта.