Топка, топочные устройства

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 h_ne,h_nв - энтальпия перегретого пара и питательной воды.

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

(16.3)

Величина η_к, 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. Формула 5, называемая формулой обратного баланса, используется в расчетах проектируемого котла. При этом каждая из составляющих q_i 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%.