Слоевые ручные топки

Лекция 9

Тема 1.8 Топочные устройства

Рисунок 7.9 Теплогенератор ВК – 21

1-корпус; 2-жаровая труба(топка); 3-димогарные трубки; 4-передняя водоохлаждаемая крышка; 5-днище жаровой трубы; 6-задняя трубная доска; 7-анкерные связи; 8-передняя трубная доска; 9-входной патрубок; 10-виходной патрубок; 11-горелка; 12- опорная рама; 13-патрубок сбора шлама; 14- слив конденсата; 15-газоход; 16-дутьевой вентилятор; 17,18-взрывной предохранительный клапан.

Количество часов – 2.

Количество лекций – 1(лекция 6).

6. Общие сведения.

7. Ручные слоевые топки.

8. Механизированные топки.

9. Камерные топки.

10. Циклонные топки.

1. Общие сведения

Применяют два основных вида топочных устройств:

А) для слоевого сжигания топлива;

Б) для камерного сжигания.

Оба типа могут быть весьма разными по конструктивному оформлению, связанному с характеристикой топлив.

Промежуточными между слоевыми и камерными топками для сжигания твёрдого топлива являются топки с псевдосжиженным или “кипящим” слоем топлива.

Слоевые топки применяют для агрегатов производительностью до 30-35 МВт. Камерные топки - для котлоагрегатов большой производительности.

Слоевое сжигание кусков твёрдого топлива осуществляется на колосниковой решётке, размещённой в объёме топки, а воздух, необходимый для горения топлива, поступает под решётку. Камерное сжигание топлива осуществляется во взвешенном состоянии в потоке воздуха.

Жидкое, газообразное и твёрдое топливо в пылевидном состоянии сжигается в камерных топках.

Ручные слоевые топки применяют для сжигания кускового твёрдого топлива в котлоагрегатах производительностью 0,3 кг/с.

Основные элементы ручной слоевой топки:

1) Загрузочное окно с дверцей;

2) Окно для удаления шлака или золовой бункер;

3) Неподвижные и поворачивающиеся специальные колосники, образующие колосниковую решётку;

4) Короб для подачи воздуха;

5) Поперечные подколосниковые балки для крепления колосников;

6) Затвор-дверца для выпуска золы.

Колосники выполняются в виде плит с отверстиями или балочек, имеющих вертикальные щели, расширяющиеся вниз (δ=3÷15мм). Отверстия и щели между колосниками для поступления воздуха имеют размеры, зависящие от сорта топлива и размеров куска.

Для сжигания мелкокускового топлива с малым выходом летучих, площадь всех отверстий, называемая живым сечением, составляет 12. При сжигании более крупных кусков с выходами летучих до 45% живое сечение колосниковой решётки увеличивается до 18%.

Колосники изготавливаются из чугуна, иногда с присадкой хрома, кремния или алюминия.

Со стороны поступления воздуха колосники снабжаются рёбрами высотой 100 мм для лучистого охлаждения.

Основные стадии работы ручной слоевой топки:

1)загрузка топлива на горящий слой топлива через топочную дверцу;

2)подготовка топлива к сжиганию (прогрев и подсушка);

3)горение (выделившихся летучих), их сгорание и дожигание кокса.

Если в основном топливо зажигается от лежащего на решётке неподвижного горящего слоя, это зажигание называется нижним. Если зажигание происходит за счёт излучения пламени над горящим слоем, то такое зажигание называется верхним.

В топках с неподвижной колосниковой решёткой имеют место оба зажигания топлива. При движении колосниковой решётки преобладает менее эффективное верхнее зажигание топлива.

При нижнем зажигании прогрев топлива и его подготовка к воспламенению осуществляется за счёт передачи теплоты от газов и воздуха, поступающих из ниже расположенных слоёв и от лежащего ниже горящего слоя.

Схема процесса горения топлива на ручной колосниковой решётке.

Ход процесса работы ручной топки с различной толщиной слоя топлива или разным периодом времени между загрузками топлива на решётку.

3. Механизированные топки при слоевом сжигании

В таких топках предусмотрена механизация процессов подачи топлива на решётку и удаления из неё шлака.

а- механический; б— пневматический; в— пневмомеханический. 1- дозирующее устройство; 2 метатель; 3 — разгонная плита; 4— распределительная плита.

Рис. 8.1 Забрасыватели топлива

Виды таких топок:

1)Топка с пневмомеханическим забрасывателем (ПМЗ) и решёткой из поворотных колосников (РПК) (полумеханическая, производительностью до 1,8кг/с);

2)Топки с шурующей планкой и неподвижной колосниковой решёткой;

3)Топки с наклонно-переталкивающими решётками или каскадными);

4)Топки с беспровальной цепной решёткой (БЦР));

5)Топки с чешуйчатой цепной решёткой (ЧЦР) обратного хода;

6)Топки с ленточной цепной решёткой (ЛЦР) обратного и прямого хода.

Характерной особенностью механических топок с цепными решётками является непрерывное перемещение топлива с колосниковой решёткой, представляющей собой транспортёр

(рис. 8.2);

а — прямого хода; б - обратного хода; 1 — загрузочный ящик; 2 — шибер; 3- полотно решетки; 4- шлакосниматель; 5- шлаковый бункер; 6 — звездочки; 7-пневмомеханический забрасыватель топлива

Рис. 8.2. Механические тонки с колосниковыми решетками:

По длине решётки процесс горения чётко разделяется на: подготовку топлива, горение кокса и летучих, выжиг и удаление шлака.

Слой топлива на решётке условно делится на зоны: 1 – свежего топлива; 2 – выхода и горения летучих; 3 – горения кокса; 4 – восстановительных реакций; 5 – выжиг шлака. Для различных зон потребность в воздухе по длине решётки неодинакова. Поэтому применяется по зонный подвод воздуха (рис.8.3).

1 — необходимый для горения расход воздуха; 2— распределение воздуха по длине решетки без регулирования; 3 — расход воздуха при регулируемой его подаче; 4, 5— границы соответственно начала и завершения выделения летучих; 6 — граница завершения горения топлива; І— зона сушки; ІІ — зона выделения летучих;ІІІ — окислительная зона горения кокса; ІV — то же, восстановительная; V- зона шлака

Рис. 8.3 Схема организации процесса горения на решетке прямого хода и графики распределения расхода воздуха по ее длине:

4. Камерные топки

Подразделяются на топки с удалением шлака в твёрдом и жидком состоянии.

Камерные топки с твёрдым шлакоудалением (рис.8.4) представляют собой вертикальную прямоугольную шахту, заканчивающуюся внизу холодной воронкой. Продукты сгорания охлаждаются топочными экранами (пароперегреватели, водяные экономайзеры). Горючая смесь образуется непосредственно на выходе из горелок.

Эффективное сжигание пылевидного топлива происходит при воспламенении всех пылинок в сравнительно малом объёме зоны воспламенения. Объём топки должен обеспечить полное сгорание наиболее крупной фракции пыли. Чем больше выход летучих, тем быстрее сгорает топливо. Пылеугольные топки с удалением шлаков в твёрдом состоянии применяют для топлив с большим или умеренным выходом летучих при тугоплавкой золе.

1- топочные зкраны; 2- горелки; 3- зажигательный пояс

Рис. 8.4 Топка с сухим шлакоудалением

Камерные топки с жидким шлакоудалением.

Рис. 8.5 Топка с жидким шлакоудалением

Различают 3 зоны различного состояния шлака и золы:

Зона 1. Шлак в расплавленном состоянии, заполняя нижнюю часть топки, образует легкоподвижный, текущий слой. Верхняя граница зоны – область, в которой температура продуктов сгорания выше жидкоплавкого состояния золы. Жидкий шлак стекает по стенкам на под топки.

Зона 2. Температура снижается, и вязкость шлаков возрастает. Шлак теряет текучесть и становится липким. Отложения на тепловоспринимающих поверхностях ухудшает их тепловосприятие и снижается надёжность работы топки. Удаление шлака из этой зоны требует больших усилий и затрат.

Желательно, чтобы зона 2 отсутствовала или была сокращена до минимума.

Зона 3. Характеризуется умеренной температурой, обеспечивающей грануляцию золы, которая частично отлагается на топочных экранах, но сравнительно легко удаляется обдувкой.

В нижней части пода топки выполнена летка с выходным отверстием выпуска для шлака.

В топках с жидким шлакоудалением благодаря более высокой температуре горения улучшается выгорание топлива, и в них применяют для сжигания слабо реакционные топлива с умеренными значениями температуры плавления золы.

5. Вихревые (циклонные) топки

Сущность циклонного метода сжигания – тангенциально вводимый в цилиндрический предтопок вторичный воздух с большой скоростью закручивает поток первичной смеси, и в результате центробежного эффекта частицы топлива отбрасываются к стенкам циклона.

Циклонные топки подразделяются на топки: с горизонтальными циклонами (100-150м/с) (рис. 9.5а); с вертикальными циклонными предтопками (40-60 м/с) (рис.8.6 б); и с пересекающимися струями (рис.8.6 в).

а б в

а — с горизонтальным предтопком; б — с вертикальным предтопком; в — с пересекающимися струями.

1 — холодная радиационная поверхность; 2— поверхность топки, покрытая огнеупорной обмазкой; 3 — подача топлива; 4 — шлакоулавливаюший пучок труб

Рис. 8.6. Схемы циклонных топок

Движущиеся по спирали в циклоне частицы топлива подвержены воздействию двух сил: центробежной, отбрасывающей их к внутренней поверхности циклона, и аэродинамической, приводящей к выносу их с большой скоростью вместе с продуктами сгорания через суженное центрально расположенное окно.

В отличие от камерного сжигания, при котором частицы топлива сгорают в потоке и продолжительность их пребывания в топке ограничена временем пребывания продуктов сгорания в топке, в циклонном предтопке крупные частицы топлива находятся столько времени, сколько это необходимо для их полного выгорания.

Тема 1.9 Конвективные поверхности нагрева

Количество часов –2

Количество лекций –1 (Лекция 8)