1. Чертеж Топки Для Сжигания Пылевидного Топлива
2. Чертеж Топки Для Сжигания Газа
3. Чертеж Топки Для Сжигания Газообразного Топлива

Топки для сжигания пылевидного топлива Значение сжигания пылевидного топлива и его характерные особенности. При рассмотрении отдельных стадий процесса горения твердого кускового топлива было выявлено, что чем лучше перемешано топливо с воздухом как в слое, так и в топочном пространстве, тем меньше приходится вводить в топку лишнего избыточного воздуха. Вследствие уменьшения ат выше будет температура горения, больше тепла воспримется радиационными поверхностями, уменьшится потеря с отходящими газами и будет выше.

Ниже приведены чертежи горелки для жидкого топлива. 6 Пример установки горелки на жидком топливе в топке печи. Топка ТНУ предназначалась для сжигания отсевов Донецких антрацитов. При обслуживании, под топкой НТКС монтируется устройство слива слоя. Хорошие, сухие дрова при правильном сжигании могут выдать столько тепла, сколько вообще возможно получить от них. Или близко к этому. А вот если дрова сырые, то немалая доля вырабатываемого топкой тепла тратится на то, чтобы испарить излишнюю влагу. Во-вторых, при неправильной конструкции топки или неправильном поведении истопника дрова могут гореть плохо, с образованием большого количества сажи. А что такое сажа? Это, по простому говоря, не сгоревший углерод. А раз не сгорел, значит, не выделил тепла. Вообще, если не задаваться различными тонкостями, горение дров есть процесс окисления водоро.

Наилучшим методом такого смешивания топлива с воздухом является предварительное измельчение топлива до пылевидного состояния и затем уже перемешивание его с воздухом и сжигание в камерных топках. При описании условий сжигания топлива на механических топках указывалось, как плохо отражается на работе топок повышенная зольность топлива при необходимости выжигания горючего из шлаковых пластин. Плохая отсортировка топлива сказывается на неравномерности горения слоя топлива, в нем образуются прогары, наблюдается кратерное горение и сильно увеличиваются потери с механической неполнотой горения. Все эти дефекты уничтожаются при пылевидном сжигании.

В камерных топках достигается высокая экономичность процесса горения при минимальных избытках воздуха и потерях от химической и механической неполноты сгорания вне зависимости от того, какого рода и сорта топливо поступает в котельную установку. Энергетические угли: тощие - несортированные, антрациты (АШ), а также отбросы коксохимических заводов промышленный продукт, плохо сжигающиеся в кусковом виде, при их сжигании в пылевидном состоянии позволяют достигать высоких. В топках для сжигания пылевидного топлива можно получить высокую паропроизводительность при гибкой регулировке нагрузки топки. Этот род сжигания предельно механизирует все процессы, требуя минимального обслуживания. В крупнейших станциях, где мощность отдельного котельного агрегата начинает измеряться цифрами порядка 200-250 т/час пара, камерные топки являются единственно возможными к осуществлению, так как в подобных условиях отдельные части механических топов получаются тяжелыми и громоздкими. Если сжигание топлива в пылевидном состоянии в настоящее время является в Советском Союзе основным методом для установок крупного масштаба, то по мере дальнейшего внедрения механизации топки для пылевидного топлива найдут распространение и в отопительных котельных, в первую очередь в районных котельных. Экономия топлива в таких случаях скажется особенно резко, а наличие механизации упростит задачи топливоснабжения, облегчит и улучшит условия труда обслуживающего персонала.

Процесс смешивания пыли с воздухом происходит в горелках, конструкции которых будут приведены ниже. Пыль, смешанная с воздухом (аэропыль), попадая в топку, там сгорает.

Процесс сжигания пылинки топлива, горящей и одновременно движущейся в камере по пути от горелки к поверхности нагрева, отличается от горения кускового топлива. Там на решетке сгорал кокс, а в топочном пространстве - продукты газификации. При пылевидном сжигании в топочном объеме горит газ и коксовая составляющая пылинки. Поскольку газ горит быстрее, чем аэропыль, путь горящей пылинки должен быть длиннее, чем путь газового пламени, а объем топочной камеры значительно больше, чем при слоевом горении.

Увеличивая объем камеры, уменьшают его тепловое напряжение, и для топки для сжигания пылевидного топлива эти напряжения примерно в 1,5 раза меньше, чем для кускового (табл. Громоздкость топочных камер - один из недостатков топок для пыли, поэтому принимаются меры, дающие возможность поднять тепловое напряжение топки. При горении частицы пыли вокруг нее образуется облачко инертных продуктов горения и золы, затрудняющие дальнейшее проникновение к ней кислорода воздуха; чтобы их разрушить, необходимо произвести 'аэродинамическую шуровку', т.

Надо завихрить потоки пыли и воздуха. Это достигается при помощи так называемых турбулентных горелок, сообщающих аэропыли винтообразное движение, переходящее затем в вихреобразное движение горящего факела в топочном пространстве. Дальнейшим мероприятием для уменьшения объема топочного пространства является использование воздуха с высокой температурой, способствующего улучшению процесса горения. В современных котельных крупного масштаба питательная вода подогревается до высоких температур непосредственно в машинном зале в регенеративных подогревателях.

В то же время из работающего с большой форсировкой котла газы выходят с высокой температурой, и это тепло необходимо использовать. Отнять это тепло в сколько-нибудь значительной степени водяным экономайзером не представляется возможным, ибо питательная вода уже подогрета. Остается утилизировать тепло отходящих газов в воздухоподогревателе. Получается удачное сочетание: воздухоподогреватель необходим в современных установках, работающих с регенеративным подогревом воды, для использования тепла отходящих газов, горячий воздух требуется пылеугольным топкам для ускорения горения пылинок и сокращения объема топочных камер. Повышать температуру дутья более 250° при механических топках часто опасаются, чтобы не вызывать перегревания полотна решетки т ее отдельных деталей; в камерной топке, где в сущности перегорать нечему, эти температуры можно доводить до 400°.

Малые избытки воздуха и горячее дутье способствуют развитию при пылевидном сжигании настолько высоких температур в топке, что всегда бывает не только возможно, но и необходимо экранировать топку, причем в крупных котлах даже для низкосортного топлива это экранирование приходится делать возможно полным. При большом объеме факела он даже при полном экранировании топки не охлаждается ниже допустимых пределов, так как с увеличением размеров растет отношение объема к поверхности факела. Максимальное экранирование топки всегда полезно, так как, повышая съем пара с 1 м 2 поверхности нагрева, оно одновременно уменьшает возможность зашлаковывания труб. Часто в больших топках все же не удается разместить достаточное количество экранных поверхностей на стенах топки и приходится идти на снижение теплового напряжения топочного объема, увеличивая топочную камеру и вместе с ней экранные поверхности.

Поскольку с увеличением объема топки увеличиваются габариты котла, его обмуровка и каркас в борьбе с зашлакованием ищут и других путей. Например, первые ряды кипятильных труб располагают с увеличенным шагом (300-400 мм), что затрудняет образование на них шлаковых наростов. Уменьшить зашлакование топки и первых газоходов возможно также при переходе на жидкое шлакоудаление. В этом случае шлак в топке доводится до жидкоплавкого состояния и его большая часть выпадает непосредственно в топке. Пылевидное сжигание потому еще не внедряется пока в мелкие установки, что, вообще говоря, требует довольно сложного оборудования для предварительной подготовки топлива к сжиганию. Пылинка горит по поверхности.

Чтобы уменьшить объем топочного пространства, ускорив сгорание пылинок, надо путем дробления увеличить их суммарную поверхность. Топливо приходится хорошо перемалывать в мельницах, причем чем меньше выход летучих, тем труднее горит топливо и тем тоньше должен быть его помол. Например, при сжигании АРШ приходится давать особо тонкий помол, доводя его до такого состояния, что при пропускании пыли через сито, имеющее 4900 отв/см 2 (сито № 70), остаток должен получаться не больше 8%.

Создавая такой тонкий помол при твердом трудно размалываемом топливе, в условиях сжигания пылевидного топлива более чем когда бы то ни было приходится обращать внимание не только на возможность повышения. Брутто, но и на уменьшение разрыва между последним.

При размоле антрацитового штыба в шаровых мельницах до помола, тонкость которого указана выше, приходится затрачивать до 40 квт-ч на 1 т пыли. Правильное конструирование топочной камеры при двухступенчатом методе сжигания, о котором будет сказано ниже, дает возможность укрупнить помол. Топливо, обладающее высоким выходом летучих, может иметь более грубый помол. Например, для подмосковного угля может быть признана достаточной тонкость помола при остатке на сите, имеющем 4 900 отв/см 2 - 30%, причем энергии на размол затрачивается от 8 до 13 квт-ч на 1 т пыли, а фрезерный торф удается сжигать во взвешенном состоянии крупной крошкой без предварительного дробления в мельницах (топка инж. Шершнева, вихревая топка проф.

Растопка котлов, снабженных топками для сжигания пылевидного топлива, производится путем сжигания кускового или пылевидного топлива в особых печах - муфелях, примыкающих к фронтовой части обмуровки котельного агрегата. В зависимости от местных условий растопка иногда осуществляется и на мазуте, подаваемом в топку при помощи нефтяных форсунок. Конструктивное оформление топки для сжигания пылевидного топлива. 82 изображена схема современного котла, снабженного топкой для сжигания пылевидного топлива. Котел -высокого давления, состоит почти из экранных поверхностей нагрева с сильно развитыми хвостовыми поверхностями: водяного экономайзера и воздухоподогревателя, разбитого на две части.

Пучок труб котла, находящийся между топкой и перегревателем, образуется пароотводящими трубами заднего экрана. Горелки расположены в два яруса. Объемный вес воды в обратных необогреваемых трубах водяных экранов будет больше объемного веса смеси воды и пара в трубах, воспринимающих излучение топки. Равновесие в системе нарушается, и в котле начнется циркуляция в направлении, указанном на рисунке стрелками. Эмульсия пара и воды направляется в барабан котла, где пар выделяется с водяного уровня (зеркало испарения), вода же идет обратно вниз.

Полученный с зеркала испарения насыщенный пар далее идет в сухопарник и затем в перегреватель. Внизу топки устраивается шлаковая холодная воронка, через нее выпадающие из факела частицы расплавленного шлака направляются в шлаковый бункер.

Чтобы гранулировать расплавленный шлак, падающий на стенки шлаковой воронки, их делают охлаждающимися, используя для этого трубы водяных экранов. Горелки часто устанавливают по углам топок (рис.

Это улучшает аэродинамику топки, создавая сильное вихревое движение факела. При вихревом движении воздух лучше перемешивается с топливом и факел полнее заполняет объем топочного пространства. Пыль транспортируется в горелку воздухом (первичный воздух), далее в самой горелке добавляется еще воздух, причем стараются придать такое направление его движению по отношению к струе аэропыли, чтобы происходило максимальное перемешивание.

Один из типов турбулентных горелок приводится на рис. Горелка может дополнительно снабжаться форсункой для сжигания мазута в периоды растолок. ВТИ предложен двухступенчатый метод сжигания пылевидного топлива (автор -канд. Топочная камера снабжается щелевыми горелками по типу, изображен-ному на рис.

85; эти горелки устанавливают по углам топочной камеры. Выше горелок, также по углам камеры, располагают сопла, по которым вводится вторичный воздух. Схема топки приведена на рис. Форсунки для аэропыли установлены по диагонали, с тем чтобы получить в центре факела зону высоких температур, обусловливающих хорошее воспламенение пыли. Расположение ввода вторичного воздуха выше горелок также способствует повышению температуры горения факела за счет развития горения и уменьшения избытка воздуха. Тангенциальное размещение сопел вторичного воздуха с целью сообщить интенсивное закручивание горящему факелу позволяет хорошо выжечь продукты неполного сгорания и равномернее распределить температуры по горизонтальному сечению камеры.

Особенно хорошие результаты были получены при сжигании тощих углей и антрацитового штыба. При этом оказалось возможным отказаться от установки шамотных зажигательных поясов около горелок, которые искусственно способствовали созданию высоких температур в начале факела и требовали частого ремонта.

Двухступенчатый метод сжигания позволяет укрупнить помол угля без снижения. Расход первичного воздуха, считая от всего воздуха, входящего в топку, колеблется в пределах 25-40%, повышаясь по мере увеличения выхода летучих. Обмуровка подобного рода котлов и топок часто делается облегченного типа. Шамотные перегородки обыкновенно особыми креплениями присоединяют к металлическому каркасу.

От излишнего присоса воздуха через обмуровку установку защищают путем обшивки стен стальными листами. 87 показаны экраны, состоящие из труб с наваренными на них особыми ребрами (плавниками). Экранами этой конструкции хорошо защищена обмуровка от воздействия на нее шлака, кроме того, 'плавники' несколько повышают и эффект восприятия тепла трубами. Трубы экранов снабжают плавниками в сравнительно ограниченных случаях, так как приварка плавников к трубам является довольно сложной и трудоемкой операцией. Трубы экрана вводятся в коллекторы (рис. 87), объединяющие в одну систему отдельные трубы.

Вода через нижний коллектор входит в трубы экрана, через верхний коллектор выводится смесь пара и воды, которая в дальнейшем направляется в барабан котла. Располагая топку под котлом, стараются избегать подвесных сводов, так как их устройство обходится дорого.

Из всей аппаратуры для пылеприготовления центральное место занимает мельница, перемалывающая кусковое топливо в пыль На мельницу расходуется наибольшее количество энергии, мельница является и наиболее уязвимым местом всей системы. Над задачей создания наиболее простой, надежной в эксплуатации и не требующей большого количества электроэнергии мельницы работали многочисленные организации. В СССР, учитывая необходимость сжигания по преимуществу многозольных и твердых топлив, например АШ, в настоящее время остановились как на основном типе на шаровой барабанной мельнице. На рис 88 и 89 приводятся чертежи этой мельницы. Электродвигатель через редуктор приводит в движение зубчатое колесо, укрепленное на барабане мельницы.

Барабан медленно вращается, делая около 20 об/мин, и приводит во взаимное перемещение насыпанные в него чугунные или базальтовые шары разных диаметров. По оси барабана с одного торца подается уголь, который перемалывается шарами. Пыль забирается потоком сушильного агента и выходит из противоположного конца барабана, направляясь далее в сепаратор, отделяющий крупные, еще плохо размолотые частицы, возвращаемые обратно в мельницу. Шаровая мельница затрачивает на свой 'холостой' ход примерно 80-90% от всей расходуемой энергии Поэтому, включая шаровую мельницу в схему пылеприготовления, приходился добиваться равномерной и достаточно полной нагрузки мельницы при ее эксплуатации.

Если топливо имеет меньшую сопротивляемость, чем, например, антрацит, и к тому же обладает повышенным выходом летучих, то для уменьшения расхода энергии на помол можно применять мельницы ударного действия: аэробильные или молоткового типа. Конструкция ударной быстроходной мельницы, довольно хорошо зарекомендовавшей себя в эксплуатации, показана на рис 90, а и б. Топливо, пройдя через тарельчатый питатель, поступает в мельницу, куда подается также и горячий воздух. Мельничный агрегат включает следующие элементы: электродвигатель (на чертеже не показан), вентилятор, транспортирующий аэропыль из мельницы до горелок, собственно мельницу, состоящую из кожуха и диска с жестко укрепленными на нем билами, сепараторы и тарельчатый питатель топлива. Вентилятор и ротор находятся на одной оси; электродвигатель присоединен муфтой.

Сепаратор и тарельчатый питатель укреплены на кожухе мельницы. Топливо вводится в центральную часть кожуха, попадает на ротор, вращающийся с числом оборотов 1 500 в мин., и отбрасывается им к периферии, где разбивается ударом бил и о броню кожуха.

Образовавшаяся пыль увлекается воздушным потоком, создаваемым вентилятором, и поступает в сепаратор, отделяющий еще недостаточно перемолотые фракции угля, возвращаемые обратно в мельницу. В сепараторе аэропыль сначала теряет скорость, которая при входе равняется 20 м/сек, а во внешнем конусе - 6 м/сек. Вследствие уменьшения скорости грубо размолотые частицы осаждаются вниз и идут назад в мельницу.

Вторичная сепарация происходит при переходе из внешнего конуса во внутренний. При помощи направляющих лопаток (жалюзи) пыль завихривается, и более крупные пылинки сползают по внутреннему конусу вниз, попадая затем в мельницу.

Мельницы молоткового типа (с подвижными билами), даюшие более грубый помол по сравнению с двумя предыдущими типами, используются преимущественно в так называемых шахтно-мельничных топках, описание которых будет приведено ниже. Многочисленные системы быстроходных мельниц обладают общими для них свойствами компактностью, уменьшенным расходом энергии на помол (обыкновенно не выше 20 квт-ч на 1 т пыли, шаровая мельница расходует до 40 квт-ч) и большой изнашиваемостью отдельных частей. Износ получается настолько значительным, что вводится специальный показатель расхода металла на 1 т помола; эти цифры иногда доходят до 150 г на 1 г сырого топлива и даже более. Указанный недостаток настолько увеличивает расходы на ремонт быстроходных мельниц и в то же время снижает надежность. Смесь воздуха и топлива со скоростью порядка 25-40 м/сек (зависит от скорости витания частицы топлива) проходит по сушильной трубе а и затем попадает в мельницу 4. В нижней части трубы сушилки устанавливается уловитель колчедана 13 (рис. Если топливо очень влажное, то температура воздуха увеличивается за счет подмешивания газов, взятых из топки.

Из мельницы пыль попадает в сепаратор 5, причем часть пыли, помол которой недостаточен, возвращается обратно в мельницу. Пыль требуемого помола идет в циклон 6, откуда поступает в промежуточный бункер 8 или реверсивным шнеком 7 передается в бункер соседнего котла. Из бункера пыль при помощи питателя 10 подается в горелки 11. Иногда схема пылеприготовления выполняется без промежуточного бункера. В таком случае вентилятор забирает пыль прямо из мельничного сепаратора и направляет ее в топку.

Схема пылеприготовления упрощается, но промежуточный бункер вообще очень полезен, позволяя иметь запас пыли на 4-7 час. Работы и поэтому обходиться без резервных мельничных агрегатов. Реверсивный шнек позволяет в случаях надобности использовать мельницу соседнего котла. При схемах с промежуточным бункером можно хорошо использовать работу шаровой барабанной мельницы, так как, несмотря на колебания нагрузки котлов, загрузка мельницы будет равномерной и ее.

При наличии трубы-сушилки транспортирование топлива до мельницы идет за счет дутьевых устройств котельной установки, причем транспортирующий воздух берется из общего воздухопровода 12. Начиная от мельницы и до циклона включительно, транспортирование аэропыли производится при помощи вентилятора 9, которому приходится преодолевать суммарное сопротивление порядка 600-1000 мм вод. Главнейшие сопротивления распределяются примерно так: сушильная труба - 150 мм, мельница - 200 мм, сепаратор - 100 мм, циклон - 150 мм и горелки - 100- 200 мм. Тот же вентилятор 9 производит транспортирование пыли, идущей из бункера через питатель 10 в горелки, а затем в топку. Скорость смеси воздуха (первичного) и пыли из горелок зависит от конструкции горелок и топочной камеры, а также и от горючести пыли. Эта скорость должна быть, очевидно, выше скорости распространения пламени, она колеблется в пределах 15 ÷ 30 м/сек.

В горелку подается и вторичный воздух (рис. 84) со скоростями на выходе, близкими к указанным. Распределение воздуха зависит от влажности топлива и выхода летучих.

Количество первичного воздуха колеблется в пределах 25-45%, меньшие цифры относятся к топливу с малым выходом летучих, например, AШ. Тепловые характеристики работы камерных топок приведены в табл. Количественное и качественное регулирование процесса горения производится путем изменения количества подаваемой пыли и воздуха, а также варьированием подачи первичного и вторичного воздуха и тонкости помола. Критерием служит газовый анализ, по которому следует добиваться полного сгорания при максимальных значениях R0 2, возможно малой потери от уноса и отсутствия зашлаковывания труб. Колебания тонкости помола сильно сказываются на потере от уноса. Примером нормальных показателей потери в балансе тепла на служебные расходы, из которых около 70% падает на мельницу, могут служить данные, относящиеся к сжиганию подмосковного угля.

При помоле с остатком 20% на сите 4 900 отв/см 2 и подсушкой в сушильной трубе от W p= 35 до 22%; q сл = 2,5%, т. Брутто минус 2,5; q = 1,5%. При более тонком помоле уменьшается потеря от механического недожога, а следовательно, увеличивается. Брутто установки. Но не следует забывать, что с увеличением тонкости помола сильно возрастает расход на мельницу, а следовательно, увеличивается расхождение между. Брутто и нетто.

Поэтому практически приходится мириться с наличием незначительного механического недожога, стремясь его доводить до минимума щ обращая внимание в первую очередь не на тонкость помола, которая обходится дорого, а на улучшение условий сжигания в топочной камере. 93 показано изменение расхода электроэнергии и тонкости помола (остатка на сите № 70) в зависимости от производительности В т/час шаровой барабанной мельницы, Выше уже указывалось, что тонкость помола связана с выходом летучих.

Для топлив, имеющих повышенный выход летучих веществ, можно не давать тонкого помола и нет оснований усложнять систему пылеприготовления, ее надо упростить. Это можно выполнить, применяя схему пылеприготовления с шахтно-мельничными топками. Шахтно-мельничная топка дана на рис. Топливо поступает в шахту, снизу которой расположена молотковая мельница. Образовавшаяся пыль за счет разрежения, имеющегося в топочном пространстве, засасывается в топку. В мельницу подводится горячее дутье от воздухоподогревателя.

Подсушка топлива производится в основном в мельнице и частично в шахте, последняя является и сепаратором недомолотых частиц. 94 приводится схема пылеприготовления «мельничной топки»; пройдя весы и питатель, топливо попадает в шахту и затем в шахтную мельницу молоткового типа, из которой через ту же шахту-сепаратор аэропыль направляется в топочное пространство котла. Как уже отмечалось, мельница этого типа (рис. 96 и 97) дает более грубый помол, но зато расходует меньше электроэнергии.

По условиям сепарации, учитывая скорость витания частиц, в шахте придется иметь небольшие скорости - порядка 3 м/сек и менее, а при выходе из горелок, чтобы избежать обратного горения, скорость увеличивается до 3,5-5,5 м/сек. Вторичный воздух вводится в топочное пространство через особые отверстия, которые следует располагать ниже уровня амбразуры шахты. Количество вторичного воздуха зависит от влажности и рода сжигаемого топлива и не снижается менее 40% от общей потребности. Высота шахты выбирается в зависимости от сечения шахты и обычно равняется не менее 4 м. Глубина топочного пространства на уровне горелок также не менее 4 м. При сжигании сильно влажного топлива желательно повышать температуру горячего воздуха до 350-400°.

Растопка топки для сжигания пылевидного топлива обычно производят твердым кусковым топливом, сжигая его в муфелях. Мощность муфеля должна составлять 10- 15% от мощности топки.

Чертеж Топки Для Сжигания Пылевидного Топлива

95 и 98 приводится пример конструктивного оформления такого муфеля, располагаемого рядом с шахтно-мельничной топкой. Муфель находится перед фронтом котла с выводом горячих газов в амбразуру топки. Топки для сжигания пылевидного топлива на тракте топливоподачи устанавливаются дробилки с целью предварительного дробления углей до размеров 10- 12 мм при влажных углях и до 20-25 мм - при сухих. На тракте топливоподачи располагаются магнитные сепараторы, назначение которых - улавливать железные части, иногда попадающие в топливо (болты, гайки и т. П.) и могущие вызвать аварию мельницы.

Схема подобного устройства приведена на рис. Шахтно-мельничные топки получили в настоящее время большое распространение. Упрощенная схема пылеприготовления с уменьшенным расходом электроэнергии на размол топлива дает возможность распространить метод сжигания топлива в виде пыли и в относительно мелких отопительных и производственных котельных.

Работа советских теплотехников по усовершенствованию отдельных элементов шахтно-мельничных топок в отношении главным образом сепарации пыли, ввода в амбразуры острого дутья, правильного распределения ввода первичного и вторичного воздуха позволяет использовать эти топки не только для сжигания бурых углей, фрезерного торфа, сланцев, словом, топлив, имеющих большой выход летучих и не требующих тонкого помола, но и каменных углей, когда у них выход летучих превышает 15-20%. Сжигание фрезерного торфа во взвешенном состоянии. Методы сжигания фрезерного торфа предопределяются его структурой.

Более 50% фрезерного торфа состоит из мелочи, наибольшие частицы которой не превышают 2 мм. Большой выход летучих у торфа (V =70%) и высокая реакционная способность к горению позволяют сжигать его в пылевидном состоянии при грубом помоле. Фрезерный торф можно сжигать в камерных топках, причем желательно совсем исключить мельницу, заменяя ее дробилкой, необходимой для размельчения крупных, а также смерзшихся кусков. Из методов подобного сжигания в гак называемом взвешенном состоянии следует выделить топочное устройство, предложенное лауреатом Сталинской премии инж. В топках инж.

Шершнева фрезерный торф не проходит предварительной подготовки, отсутствует мельница или вентилятор, ее заменяющий, и остается только одна дробилка. Топливо поступает в топочную камеру сверху, затем падает вниз, частично сгорая.

Крупные частицы топлива подбрасываются снизу, направляясь опять вверх струей вдуваемого воздуха со скоростями порядка 40 м/сек. Отдельные частицы топлива будут, таким образом, циркулировать в топочном объеме до тех пор, пока не выгорят. Основным препятствием при освоении топок Шершнева были ошлакование стен камеры и вообще затруднения с удалением шлака.

Полностью экранируя нижнюю часть топочной камеры (рис. 100), эти затруднения ликвидируют, причем почти вся зола выносится в газоходы. С последним обстоятельством вообще приходится считаться при работе камерных топок, так как в нижнюю часть топочной камеры попадает незначительное количество золы. Чтобы не загрязнять окружающую местность золой, вынесенной в дымовую трубу, в котельную установку по выходе из нее отходящих газов включают улавливающие унос золоуловители. Конечно, подобное оформление топочной камеры возможно только в крупных котельных агрегатах силовых станций, где топки Шершнева и должны найти распространение. К тому же при больших объемах топки не будет сказываться на понижении температуры в топке сильное экранирование топочной камеры.

Надлежащим образом запроектированные и оборудованные топки Шершнева по теплотехническим показателям своей работы приближаются к цифрам, приведенным в табл. 25 и 26 для камерных топок, исключая только тепловое напряжение объема топочного пространства, обычно принимаемое равным Q/V= 120 тыс. Ккал/м 3 час. Для сжигания фрезерного торфа в отопительно-производственных котельных установках, в условиях отсутствия золового этажаи при ограниченных размерах объема топочного пространства, может быть применена трехкамерная топка Ивэнерголегпрома.

101) состоит из двух камер и подсушивающего муфеля. Как видно из чертежа, здесь, как и в топке Шершнева, использован принцип сжигания во взвешенном состоянии. В первой камере фрезерный торф главным образом подсушивается и только частично сгорает. Для обеспечения устойчивости процессов, происходящих в первой камере, весьма удачно снизу расположен муфель. В нем происходит слоевое сжигание торфа, а отходящие при этом газы пронизывают факел первой камеры.

При обычной влажности фрезерного торфа порядка W р = 50% топка может работать без горячего дутья, а ее стены могут и не иметь экранов. При Q/V=200-300 тыс. Ккал/м 3 час и α т=1,25 достигаются довольно удовлетворительные в заданных условиях показатели: q 3= 1,0%, q 4 = 4,5-6,5%.

Скорость воздуха, выходящего из со¬пел первой и второй камер, должна приближаться к 40 м/сек. Вихревые топки проф. Как уже указывалось, в топках для сжигания пылевидного топлива топочное пространство требуется значительно большее, чем в топках для сжигания’ слоевого топлива. С целью уменьшения объема топочной камеры стремятся турбулизовать поток движущегося факела. Стремление избавиться от предварительного размола мелкого топлива, имеющего и тому же высокий выход горючих летучих веществ (фрезерный торф, опилки, просяная лузга и т.

П.), привело к созданию так называемой фонтанной топки, предложенной А. Однако уменьшение объема топочного пространства при высоких показателях тепловой работы топки оказалось возможным только при правильной организации аэродинамики топочного факела. В этом отношении большая работа была проведена профром техн.

Кнорре, под руководством которого работниками ЦКТИ изучались аэродинамические особенности различных вариантов топок А. Шершнева для сжигания фрезерного торфа, в результате чего и получилась совершенная конструкция топки, приведенная на рис. Кнорре предложил применять при факельном сжигании топлива циклонный принцип организации движения топочного факела, который достаточно хорошо освещается приводимыми на рис. 102 и 103 двумя топками Г. 102 изображена топка для сжигания просяной лузги. Дутьевой воздух подводится винтообразно снизу вследствие образовавшейся зоны пониженного давления в центре вихря; поступающая в верхнюю часть вихря лузга засасывается вниз, там подхватывается воздухом и горячими продуктами сгорания, сгорает, и отходящие газы с частью еще не успевшего сгореть топлива направляются в дожигательную камеру вместе с золой.

По данным испытания, Q/V= 2000 тыс. Ккал/м 3 час, причем при уменьшении этой цифры процесс сгорания начинает терять устойчивость. Потеря от механической неполноты сгорания отсутствовала, вся зола выносилась в газоходы. 103 приводится конструкция вихревой топки для сжигания фрезерного торфа под двухжаротрубным котлом. Здесь обратным потоком, возникающим в центре вихря, возвращаются твердые, еще не сгоревшие частицы топлива, подмешиваясь к частицам, вступающим в горение. Чтобы избежать быстрого истирания кирпичных сводов торфяной крошкой, топочное пространство овальной формы выполняется из котельной стали, к которой с целью охлаждения и гранулирования шлака вплотную примыкают трубы водяных экранов. В обечайки, присоединяющие топку к жаровым трубам котла, винтообразно, через тангенциальные отверстия, вводится третичный воздух, что способствует лучшему сгоранию топлива, а также выносу всей золы за пределы жаровых труб.

Вихревые топки требуют повышенных скоростей вводимого в них воздуха, например, скорость третичного воздуха должна быть порядка 50-70 м/сек. Топка предназначалась для обслуживания жаротрубного парового котла, незначительная высота которого не позволяла включить в циркуляцию котла топочные экраны. Вводить же искусственную циркуляцию путем добавления насоса, перекачивающего циркулирующую воду, для небольшой установки может оказаться невыгодным. Для водогрейных котельных через экраны можно пропускать всю обратную воду из сети, направляя ее затем в котел. Устойчивый процесс горения, как уже указывалось, сохраняется при напряжениях топочного объема в пределах Q/V=2000 тыс.

Ккал/м 3 час, что обусловливает для парового котла в 100 м 2 паросъем порядка 55 кг/м 2час. В большинстве случаев столь высокий паросъем будет нежелателен, так как не удастся, как это будет обосновано ниже, развить должную поверхность экономайзера. При водогрейном котле эти препятствия устраняются. Частичное использование вихревого принципа постепенно внедряется как для слоевого сжигания (трехкамерная топка, рис. 101), так и пьлевидного. 104 приводится схема шахтномельничной топки ВТИ, видоизмененной Кировэнерго, работающей на фрезерном торфе. Топки с жидким шлакоудалением.

Стремление сделать компактными топки для сжигания пылевидного топлива встречает ряд препятствий. Вводя турбулизацию в поток горящего факела, можно в значительной степени ускорить процесс сжигания пылинок топлива - их газовой и коксовой составляющих, а следовательно, и уменьшить объем топочной камеры. Уменьшение объема топки одновременно снижает величину экранных поверхностей нагрева, что скажется на повышении температуры газов, входящих в первый газоход, и может у него вызвать зашлакование первых труб. Характерной особенностью топки для сжигания пылевидного топлива по сравнению со слоевым является вынос подавляющего количества золы в газоходы.

Это побуждает прибегать к усиленной обдувке, чтобы избежать ухудшения теплопередачи в газоходах котлоагрегата, и устанавливать сложную газоочистку, чтобы уменьшить износ лопаток дымососов и загрязнения золой окружающей местности. Как известно, с увеличением скорости газов в газоходах растет коэффициент теплопередачи, но одновременно увеличивается газовое сопротивление газоходов.

Примесь золы в отходящих газах не позволяет развить наивыгоднейшие скорости по газоходам котельного агрегата - порядка 25 м/сек, так как трубы начнут быстро выходить из строя вследствие износа их от истирания летучей золой. Указанное обстоятельство побуждает снижать скорость газов, выбирая последние в пределах 8-13 м/сек. Все перечисленные недостатки могли бы быть исключены в топках с жидким шлакоудалением, где большая часть шлака не выходит из пределов топки, оставляя значительно более чистыми идущие по газоходам газы. 105 изображена пылеугольная топка с жидким шлакоудалением. В топках при жидком шлакоудалении трубы экранов в процессе эксплуатации покрываются шлаком, вследствие чего уменьшается тепловосприятие экранной частью котла и повышается температура в отдельных участках топочной камеры.

Последнюю можно подразделить на три горизонтальных пояса (зоны). В зоне 1, считая снизу, располагаются горелки; при горении пыли в этой зоне развиваются высокие температуры, превышающие температуру пластического состояния шлака. Жидкий шлак по трубам экрана стекает в нижнюю часть топки.

В зоне 2 факел имеет уже пониженные температуры, вследствие чего трубы экранов в этой зоне покрываются вязким, трудно удаляемым шлаком. Бороться с указанными наростами шлака можно путем надлежащей организации процесса горения факела, с тем чтобы горение заканчивалось в зоне 1. В таком случае шлак в зоне 2 будет находиться в окислительной среде при отсутствии продуктов неполного сгорания, вследствие чего он становится более тугоплавким.

Для зоны 3 требуется, чтобы температура топочного факела была ниже температуры начала деформации шлака, что обеспечивает его удаление путем обдувки струей пара или воздуха как труб экрана, так и газохода котла. Потребность в достаточном развитии зоны 3 не позволяет сильно поднять общее тепловое напряжение топочного объема, которое не превышает 200 тыс. Ккал/м 3 час. Как уже указывалось, шлак сливается в нижнюю часть топочной камеры на горизонтальный под, на котором находится жидкий шлак, далее сливающийся в шлакоприемную камеру.

Из камеры шлак периодически или непрерывно удаляется в систему гидравлического золоудаления. С целью придания котлоагрегату универсальности с возможностью организации сжигания пыли при сухом или жидком шлакоудалении ведутся исследования по замене горизонтального пода обычной шлаковой воронкой с расположением под ней шлаковой камеры. Изучение работы топок при жидком шлакоудалении, проводимое ОРГРЭС, ВТИ, ЦКТИ и др. На котлоагрегатах различных конструкций и паропроизводительности, дает полное основание для форсирования внедрения подобных методов сжигания твердых топлив при соответствующей реконструкции котельных агрегатов в целом.

Топочные устройства Топочные устройства - один из основных элементов котельного агрегата. В ней происходит процесс горения, при котором химическая энергия топлива преобразуется в тепловую энергию продуктов сгорания, передаваемую далее жидкости и пару, находящимся в котле. Существующие топочные устройства можно разделить на слоевые и камерные. Слоевые топки предназначены для сжигания твердого топлива в слое на колосниковой решетке. В камерных топках сжигается твердое топливо во взвешенном состоянии в виде пыли и дробленых частиц, а также жидкое, распыляемое с помощью форсунок, и газообразное. Камерные топки подразделяются на факельные и вихревые (циклонные).

19.1 показаны схемы слоевого, факельного и вихревого способов сжигания топлива. При слоевом способе сжигания необходимый для горения воздух подается к слою топлива через колосниковую решетку. При факельном способе сжигания твердое топливо предварительно размалывается в мельницах и пыль вместе с воздухом (аэросмесь) подается в топку. Время пребывания газа и пыли в объеме топки незначительно (1,5 - 2 с). Поэтому в зависимости от вида твердого топлива тонина помола (т. Процентное содержание по массе частиц определенных размеров) выбирается различной.

Например, при сжигании антрацитов и тощих углей только 7 - 15% по массе должны составлять частицы размером более 90 мкм, каменных углей - 15 - 35%, а при сжигании бурых углей для таких частиц может составлять уже 40%. Уменьшение размеров топливных частиц приводит к возрастанию площади удельной поверхности контакта с окислителем. В горящем пылевоздушном факеле развивается высокая температура. Это способствует интенсификации прогрева топлива и его воспламенения.

Циклонный способ сжигания основан на использовании закрученных топливовоздушных потоков. Транспорт топлива осуществляется воздухом. Топливные частицы циркулируют по определенным траекториям в течение времени, необходимого для завершения их сгорания. Под действием центробежных сил частицы движутся в виде уплотненного пристенного слоя, интенсивно перемешиваясь с воздухом. Время пребывания частиц в циклонной камере выбирается достаточным для выгорания грубой пыли (размер частиц 200 мкм) или дробленого топлива (размер частиц до 5 мм). Слоевые топки. По способу механизации операций обслуживания (подача топлива, шуровка слоя, удаление золы и шлака) слоевые топки делятся на ручные (немеханизированные), полумеханические и механические.

В полумеханических топках механизирована часть операций. В механических топках механизированы все операции. Классификация наиболее типичных и относительно широко распространенных топочных устройств со слоевым сжиганием топлива показана на рис.

В зависимости от способа организации процесса сжигания топлива слоевые топки можно разделить на три группы:. с неподвижной колосниковой решеткой и неподвижным слоем топлива (рис. 19.2, а, б);. с неподвижной колосниковой решеткой и перемещением топлива по решетке (рис. 19.2, в, г, д);. с подвижной колосниковой решеткой и движущимся вместе с ней слоем топлива (рис. В показанную на рис.

19.2, а топку топливо загружают вручную и вручную удаляют очаговые остатки через зольник. Из - за большой затраты физического труда топки этого типа используют только для котлов малой паропроизводительности (до 0,5 кг/с). 19.2, б показана полумеханическая топка с пневмомеханическим забрасывателем (ПМЗ) (рис. 19.3) и ручными поворачивающимися колосниками (. Топливо забрасывается питателем ПМЗ и равномерно распределяется по решетке.

Удаляют очаговые остатки путем их сбрасывания в зольный бункер при повороте колосников около своей оси от ручного привода. В топке, показанной на рис. 19.2, в, загрузка осуществляется под действием собственного веса топлива. Топки с наклонной решеткой (с углом 40 - 45°, что соответствует углу естественного откоса сжигаемого топлива) используют обычно для сжигания древесных отходов и кускового торфа. Возвратно - поступательное движение колосников на наклонно -переталкивающей решетке (см. 19.2, г) дает возможность осуществить непрерывную шуровку слоя топлива. Схемы способов сжигания твердого топлива а - слоевой; б - факельный; в - вихревой; 1 - топливо; 2 - воздух.

Схемы слоевых топок 1 - топливо; 2 - воздух; 3 - продукты сгорания; 4 - очаговые остатки. В таких топках возможно сжигание горючих сланцев, бурых углей с большой зольностью и повышенной влажностью и каменных углей с большим выходом летучих веществ.

Топочные устройства с шурующей планкой (см. 19.2, д) предназначены для сжигания многозольных бурых и неспекающихся каменных углей. Шурующая планка выполняется в виде трехгранной призмы из литого чугуна или стали. Угол наклона передней плоскости к горизонтальной плоскости составляет 35°, а задней - 15°. При движении вперед (к задней стенке топки) топливо переталкивается в том же направлении. При обратном ходе слой топлива подрезается задней гранью и осуществляется шуровка горящего слоя топлива. 19.2, е показана топка конструкции проф.

Макарьева для сжигания кускового топлива с присадкой фрезерного торфа. Эта топка снабжена предтопком в виде шахты, в которой топливо подсушивается и подвергается частичной газификации. Подсушивающий горячий воздух поступает по каналам, расположенным на передней стенке предтопка. Топливо подается на медленно движущееся колосниковое полотно цепной решетки длиной 6 - 7 м, надетой на два барабана. Цепную решетку выполняют или с накладными, или с так называемыми чешуйчатыми колосниками, обеспечивающими работу решетки практически без провала топлива. Скорость перемещения решетки может достигать 30 м/ч.

При этом в слое наблюдаются три зоны: подсушки топлива и выхода летучих, горения кокса и выжигания горючих веществ из золы и шлака. Воздух по площади колосниковой решетки распределяется неравномерно. В зону подсушки и выхода летучих (для топлив с малым 1/г), а также в зону выжигания горючих из шлака воздуха поступает меньше, чем в зону горения кокса. При сжигании топлив с большим выходом летучих в зону их выхода подача воздуха увеличивается. Свежее топливо зажигается от лучеиспускающего свода и от соприкосновения с горящим рядом слоем.

Для повышения интенсивности горения воздух, подогретый до 220 - 250 С, рекомендуется подавать под решетку через дутьевые секции (см. Последнее не опасно для прочности колосников, так как полотно решетки лишь половину времени находится под слоем топлива, а затем совершает возвратные холостые ходы и при этом охлаждается. Для сжигания антрацитов, слабоспекающихся каменных и бурых углей с А р 42 кг/с) производительности. Пневмомеханический забрасыватель топлива 1 - бункер; 2 - питатель; 3 - роторный метатель; 4 - сопловая решетка Основные преимущества камерных топок заключаются в следующем:. возможность экономичного использования практически всех сортов угля, в том числе и низкокачественных, которые трудно сжигать в слое;. хорошее перемешивание топлива с воздухом, что позволяет работать с небольшим избытком воздуха;.

возможность повышения единичной мощности котельного агрегата;. относительная простота регулирования режима работы и, следовательно, возможность полной автоматизации топочного процесса.

Пылеугольные топочные стройства можно классифицировать по расположению горелок (фронтальное, встречное, угловое) и способу удаления шлака из камеры (твердое или жидкое). Расположение на стенках камерных топок показано на рис. Потолочное и одноярусное фронтальное расположение горелок применяется для котлов производительностью до 33 кг/с (120 т/ч).

Для котлоагрегатов производительностью свыше 33 кг/с рекомендуется боковое встречное и угловое тангенциальное расположение горелок. Применяется также многоярусная фронтальная установка горелок. Предпочтительнее схема с установкой угловых тангенциальных горелок, так как в этом случае создается интенсивное (вихревое) перемешивание топлива с воздухом, развиваются более высокие температуры и процесс горения протекает более полно. В зависимости от способа удаления шлака из топочной камеры применяют топки с удалением шлаков в твердом и жидком состояниях.

19.5, а показаны топки с удалением твердых шлаков, а на рис. 19.5, б - жидких шлаков. В топках с удалением твердых шлаков сжигают высокозольные бурые угли, каменные угли, фрезерный торф, сланцы. Слабореакционное топливо (антрациты, полуантрациты, тощие каменные угли) целесообразно сжигать в топках с удалением жидких шлаков.

Стены камерных топок закрыты экранными трубами, которые являются испарительными поверхностями нагрева. Экранные поверхности - наиболее интенсивно работающие части котла, поскольку они воспринимают теплоту за счет лучеиспускания, которое в условиях топки является наиболее эффективным способом теплопередачи. Конвективная составляющая общего переноса теплоты незначительна из - за малой скорости движения газов. Отсюда следует, что единица площади поверхности нагрева экрана производит пара значительно больше, чем такая же единица площади поверхности нагрева, воспринимающая теплоту за счет конвекции. Это означает, что котлы с экранными топками могут обеспечить большую паропроизводительность при меньших площадях поверхностей нагрева, а следовательно, и при меньших габаритах, чем котлы с неэкранированными топками (с этой же целью часто устанавливают экраны в топках и со слоевым сжиганием топлива). Повышение температуры в объеме топки - одно из средств, позволяющих уменьшить площадь поверхностей нагрева, расположенных в топочной камере (см. Схемы расположения горелок в топочной камере а - потолочное; б - фронтальное; в - встречное; г - угловое тангенциальное; 1 - первичный воздух и пыль; 2 - вторичный воздух.

Естественно, что температура газов на выходе из топки всегда ниже температуры в зоне горения, так как часть теплоты передается экранным поверхностям. Если ее значение будет превышать температуру размягчения золы, то часть уносимой из топки золы, осаждаясь на стенках труб и обмуровке, будет препятствовать дальнейшей нормальной эксплуатации топки. Следует отметить, что большой унос золы - один из существенных недостатков пылеугольных топок. Унос доходит до 85% и выше. Остальная зола осаждается в нижней части топки (см.

Рис.19.5, а). Результатом большого уноса золы являются истирание и коррозия труб поверхностей нагрева (пароперегревателей, экономайзеров, воздухоподогревателей) и лопаток а также загрязнение окружающей атмосферы, что создает антисанитарные условия в населенных пунктах, расположенных вблизи котельных. Поэтому в последнее время в мощных котлоагрегатах получили распространение топки с жидким шлакоудалением, в которых унос золы снижается до 50 - 60% (см. Рис.; 19.5, б). Принцип устройства такой топки заключается в том, что в нижней части камеры экраны закрыты огнеупорным материалом. На этом участке температуры выше температуры жидкоплавкого состояния золы (на 100 °С и более).

Это придает жидкому шлаку хорошую текучесть, он по стенкам камеры сгорания стекает в шлаковую ванну и далее в шлакоприемное устройство, где гранулируется водой. Оттуда шлак удаляется в золоотвал. Газы снизу движутся вверх и, отдавая теплоту, покидают топку. Факельные топки для сжигания пылевидного топлива 1 - горелка; 2, 3, 4 - соответственно трубы переднего, бокового и заднего экранов; 5 - ванна для жидкого шлака; 6 - летка; 7 - шлакоприемный бак; 8 - холодная воронка; I - топливо; II - воздух; III - продукты сгорания; IV - очаговые остатки. Перед подачей в топку топливо проходит подготовку: дробление до кусков размером 10 - 12 мм, сушку и размол кусков в мельницах до пылевидного состояния (менее 200 мкм). О качестве пылевидного топлива обычно судят по тонкости его помола и однородности. Тонкость пыли характеризуется остатком ее пробы после просеивания через набор сит с размерами отверстий 60 - 1000 мкм.

В общем случае чем тоньше помол, тем лучше перемешивается топливо с воздухом и тем лучше идет процесс горения, при этом снижаются потери тепла с механическим недожогом топлива. Но следует иметь в виду, что с увеличением тонкости помола пыли увеличиваются расходы на ее приготовление. При определенной тонкости помола пыли суммарные затраты становятся минимальными.

Тонкость помола определяется сортом угля. Основным фактором, определяющим экономическую сторону помола пыли, является выход летучих.

Топливо с большим выходом летучих сгорает интенсивнее, поэтому допускается его сжигание при более грубом помоле. Тип мельницы выбирают в зависимости от требуемой тонкости помола и твердости угля. Шаровые барабанные мельницы (ШБМ) применяются для размола антрацитов и тощих каменных углей и относятся к классу тихоходных мельниц.

Мельница представляет собой вращающийся с частотой 15 - 25 об/мин барабан диаметром 2 - 4 и длиной 2,5 - 8 м. Изнутри барабан выложен броневыми плитами, 25 - 35% объема барабана заполнено стальными шарами.

При вращении барабана шары поднимаются на определенную высоту и падают вниз. Уголь разбивается падающими шарами и частично истирается при их перекатывании. Мельницы такого типа наиболее энергоемки. В настоящее время часто применяются среднеходные мельницы. Топливо в этих мельницах измельчается путем раздавливания в специальном желобе, по которому движутся шары или валки. Частота вращения движущейся части мельницы 50 - 150 об/мин.

Эти мельницы отличаются от ШБМ меньшей массой. Бурые и каменные угли с относительно высоким выходом летучих и низкой механической прочностью размалываются в молотковых (быстроходных) мельницах. 19.6 показана быстроходная молотковая мельница для размола топлива с шахтой для гравитационной сепарации пыли. Эта топка предназначена для сжигания бурых углей, каменных углей (Vr 30%), фрезерного торфа, сланцев. Топливо подается в шахту по течкам 3. Куски топлива падают вниз и размалываются при соударении с молотками, насаженными на ротор, который вращается с большой скоростью.

Часть воздуха подводится по воздуховоду 2. Мелкая пыль подхватывается потоком воздуха и по шахте 4 направляется в топку через амбразуру 5. Через сопла 6 в топку подается остальное количество воздуха. Более крупные частицы, которые не уносит воздух, под действием собственного веса вновь падают вниз шахты для дальнейшего измельчения. Сжигание твердого топлива в факеле.

Большое значение для работы пылеугольных топок имеет конструкция применяемых горелок. Горелки должны обеспечивать хорошее перемешивание топлива с воздухом, надежное зажигание аэросмеси, максимальное заполнение факелом топочной камеры и легко поддаваться регулированию по производительности в заданных пределах. В настоящее время для факельного сжигания твердого топлива широкое распространение получили вихревые горелки с закрученными потоками аэросмеси и вторичного воздуха и щелевые прямоструйные горелки. В щелевых горелках пылевоздушная смесь подается в топку через узкие щели. Дальнобойность факела при таком вводе аэросмеси в топку получается значительной. Эти горелки используют для встречной или угловой установки в топочной камере.

Вихревые горелки дают факел небольшой длины и устанавливаются на фронтальной стене топочной камеры. Различные схемы подачи аэросмеси и вторичного воздуха в топку показаны на рис. 19.7, а, б показаны варианты ввода потоков аэросмеси и воздуха в щелевые прямоструйные горелки. По условиям зажигания топлива подача аэросмеси по периферии горелки (см. 19.7, а) более рациональна, чем его подача по центральному каналу (см.

19.7, б), так как в последнем случае прогреву частиц топлива до воспламенения препятствует относительно холодный (по сравнению с температурой в топке) слой вторичного воздуха. 19.7, в показана схема подачи аэросмеси и воздуха в вихревую горелку. Пылевоздушная смесь подается по центральной трубе, а вторичный воздух - по периферийному каналу. Установленный рассекатель отжимает прямоструйный поток аэросмеси в область, занимаемую закрученным потоком вторичного воздуха. Рассекатель является плохо обтекаемым телом, за ним образуется зона, куда рециркулируют раскаленные продукты сгорания, что способствует устойчивому зажиганию топливовоздушной смеси и хорошей стабилизации факела. На практике часто используется схема подачи аэросмеси и вторичного воздуха закрученными струями.

В этом случае надобность в установке рассекателя отпадает, так как при такой организации движения потоков надежность зажигания и стабилизации факела достигается вследствие рециркуляции продуктов сгорания в зону разрежения. Конструкция топки с молотковой мельницей. 1 - молотковая мельница; 2 - воздухопровод к мельнице; 3 - течка для подачи топлива; 4 - шахтный сепаратор; 5 - амбразура; 6 - сопла для выхода вторичного воздуха.

Принципиальные схемы горелок для сжигания пылевидного твердого топлива. А б - прямоточные горелки; в - вихревая горелка; 1 - вторичный воздух; 2 - аэросмесь; 3 - рециркуляция горячих газов. Принципиальные схемы мазутных форсунок 1 - топливо; 2 - воздух; 3 - пар.

Сжигание мазута и газов в топочных устройствах. Жидкое топливо, сжигаемое в топках, подвергается предварительному распылению с помощью форсунки, являющейся элементом горелки. Под горелкой в общем случае понимается агрегат, включающий помимо форсунки воздухонаправляющий аппарат, запальное устройство и механизм управления. Качественное сжигание жидкого топлива обусловливается тонкостью его распыления. Для этой цели используют форсунки, которые, кроме того, обеспечивают необходимый диапазон регулирования расхода топлива и устойчивое зажигание смеси. В зависимости от способа распыления топлива форсунки подразделяются на четыре класса: механические, паровые, воздушные (пневматические) и комбинированные.

19.8 показаны принципиальные схемы применяемых форсунок. Форсунки с механическим распылением можно разделить на прямоструйные, центробежные и ротационные. В прямоструйных форсунках (рис. 19.8, а) дробление струи топлива на мельчайшие капли происходит при его продавливании под значительным давлением (1 - 2 МПа) через сопло малого диаметра. В центробежных форсунках (рис. 19.8, б, в) топливо распыляется под действием центробежных сил, возникающих при закручивании топливного потока. Вращательное движение топливу сообщается путем тангенциального подвода его к вихревой камере форсунки (см.

19.8, б) или специальным завихрителем, устанавливаемым на выходе из форсунки (см.рис.19.8,в). В ротационных форсунках (рис. 19.8, г) топливо подается внутрь быстро вращающегося распыливающего стакана, где оно растекается под действием центробежных сил, образуя тонкую пленку. На выходной кромке стакана тонкая пленка подхватывается подводимым первичным воздухом.

Паровые и пневматические форсунки можно объединить в один класс - форсунки с распыливающей средой. В паровых форсунках (рис. 19.8, д) в качестве такой среды используют водяной пар с давлением 0,4 -1,6 МПа. Мазут к форсунке подается под давлением 0,3 - 0,4 МПа. Чем больше скорость струи пара, тем более тонко распыляется топливо. У большинства форсунок достигается критическая скорость пара (см. Паровые форсунки по конструкции проще механических, но из-за большого расхода пара (0,30 - 0,35 кг пара на 1 кг мазута) и сильного шума применяются в котлоагрегатах производительностью до 3,3 кг/с.

Пневматические форсунки, в которых распыливающей средой служит воздух, можно разделить на форсунки высокого и низкого давлений. К первой группе относятся форсунки, в которых давление дутьевого воздуха составляет 0,2 - 1 МПа и выше (см. 19.8, д), ко второй - форсунки, в которых давление воздуха равно 0,002 - 0,008 МПа (рис. В форсунках высокого давления воздух на распыление подается от компрессора в количестве 10 - 15% общего расхода. В форсунках низкого давления воздух подается вентилятором, и количество его, поступающее на распыление, составляет 40 - 100% общего расхода. При сравнении достоинств пневматических форсунок высокого и низкого давлений предпочтение следует отдать последним.

Во-первых, они обеспечивают более высокое качество распыления топлива вследствие большого удельного расхода воздуха; во - вторых, создаются более благоприятные условия для сжигания топлива в результате интенсификации процесса смесеобразования. Кроме того, при этом работают низконапорные топливные насосы и вентиляторы, что ведет к снижению расхода энергии на электропривод.

К недостатку пневматических форсунок низкого давления следует отнести значительные габариты, которые возрастают с увеличением их производительности. 19.9, а, б показаны конструкции соответственно центробежной механической и паровой форсунок. Широкое распространение получили также паро - и пневмомеханические форсунки, которые относятся к классу комбинированных. При номинальном (расчетном) расходе топлива комбинированные форсунки работают как механические, т.е. С большим давлением топлива, а при малых расходах - с подачей распыливающего агента (пара или воздуха).

В таких форсунках вращательное движение топлива создается путем тангенциального его подвода или с помощью завихрителей различных конструкций. Для обеспечения более тонкого распыления мазута уменьшают его вязкость, предварительно подогревая. В зависимости от марки мазута и типа форсунки температура его подогрева принимается различной. Например, для воздушных форсунок температуры подогрева мазутов марок 40; 100 и 200 соответственно равны 363, 380 и 403 К; для механических форсунок эти температуры имеют значения 376, 388 и 413 К, а для паровых - 348, 371 и 388 К. Печное топливо не требует предварительного подогрева вследствие малой вязкости даже при низкой температуре (до 263 К).

В соответствии с общими положениями теории горения газообразного топлива (см. § 18.4) газовые горелки бывают:. полного предварительного смешения (газ с воздухом смешивается до выхода из горелки) - кинетические;. частичного предварительного смешения - диффузионно - кинетические;. внешнего смешения - диффузионные. По способу подачи воздуха горелки делятся на инжекционные и дутьевые (с принудительной подачей воздуха).

В соответствии с этим различают горелки низкого давления газа (до 5 кПа), среднего (5 кПа - 0,3 МПа) и высокого (более 0,3 МПа). Инжекционные горелки бывают только низкого и среднего давлений. 19.10 показаны основные принципиальные схемы газовых горелок.

В инжекционной горелке (рис. 19.10 а) вытекающий из сопла газ эжектирует (подсасывает) воздух и перемешивается с ним. Газовоздушная смесь в инжекционной горелке горит в непосредственно примыкающей к ней насадке (туннеле) из огнеупорного материала. Из-за высокой температуры внутренней поверхности насадки горение готовой газовоздушной смеси протекает почти мгновенно и завершается внутри насадки. По этой причине такие горелки получили условное название беспламенных. Объем топочной камеры, приспособленной к беспламенному сжиганию газа, может быть значительно уменьшен, и при выборе габаритов камеры исходят не из необходимости обеспечить завершение в ней процесса горения, а из условия получения наибольшей площади поверхности нагрева. Расход газа через горелку в зависимости от ее конструкции может меняться в широких пределах - от 0,5 до 1000 м 3/ч и выше.

Длина насадки доходит до 1 м, скорость газовоздушной смеси достигает 30 - 80 м/с. Инжекционные горелки устанавливают под котлами паропроизводительностью менее 2,75 кг/с (10 т/ч). Важное достоинство горелок этого типа отсутствие вентиляторов для подачи воздуха, что сокращает расход электроэнергии на обслуживание котлоагрегата.

Схема простейшей горелки с принудительной подачей воздуха показана на рис. В кольцевое пространство между внутренними трубами подается газ, а в кольцевое пространство между средней и наружной трубами поступает воздух, при этом конструкцией предусматривается завихрение газовых и воздушных потоков.

Газ зажигается через внутреннюю трубу, через нее же наблюдают за работой горелки. Газ смешивается с воздухом в расширяющейся амбразуре, устроенной в обмуровке топки. Мазутная форсунка.

1, 2 - трубы для пара и мазута; 3 - корпус; 4 - подводящий ствол с распределительными дисками; 5 - насадка; 6 - сопло. Схемы горелок для сжигания газа. 1 - газовое сопло; 2 - регулирующая воздушная заслонка; 3 - смеситель; 4 - керамическая насадка; 5 - лопаточный завихритель; 6 - газовый коллектор; 7 - обмуровка топки; I - воздух; II - газ.

Процесс смешения существенно улучшается, если газ подавать мелкими струями, вытекающими из мелких отверстий (рис. Воздушный поток закручивается специальным завихрителем. Смешение газа с воздухом заканчивается в пределах амбразуры. Помимо чисто газовых горелок в некоторых установках применяют горелки для совместного сжигания газа и мазута или комбинированного сжигания низкокалорийного газа с пылевидным топливом и др. Конструкции горелок, используемых под котлами и в промышленных печах, описаны в специальной литературе. Для надежной и экономичной работы котельного агрегата важен не только тип горелки, но и их число.

Как правило, в топках котлоагрегатов устанавливают несколько горелок. Это необходимо для того, чтобы факел максимально заполнил топочный объем и можно было, регулировать топочные процессы в требуемом диапазоне изменения теплопроизводительности при переменном режиме работы котельного агрегата. Каждый тип горелки имеет ограниченный диапазон регулирования по теплопроизводительности.

Варьируя расход топлива и коэффициент избытка воздуха на каждой горелке в допустимых пределах, можно добиться определенной глубины регулирования и теплопроизводительности котлоагрегата. Технологические условия обжига строительных изделий требуют в некоторых случаях осуществления в выносных топках печей полукоксования или коксования, т.е. Процессов, заведомо идущих с неполным сгоранием топлива в результате подачи в топку первичного воздуха в количестве 50% общего расхода, необходимого для сжигания этого топлива. Воздух же, поступающий в печь для горения коксового (или полукоксового) газа, называется вторичным. Применение этих процессов позволяет достигать в печах более высоких и притом равномерно распределенных температур и, следовательно, более качественного обжига из - за частичного переноса процесса горения в рабочие пространства печей. Для получения газа полукоксованием обычно применяют топливо с большим выходом летучих веществ (дрова, торф, длиннопламенные угли), газифицируемое в шахтных топках с неподвижным слоем топлива.

В печах некоторых типов, например кольцевых, применяемых в производстве глиняного кирпича и черепицы, топливо сжигают в рабочем пространстве непосредственно среди обжигаемых изделий (рис. Такие печи не имеют выносных топок и позволяют сжигать без особой подготовки все виды твердого топлива. С этой целью твердое топливо загружают через топливные трубки диаметром 150 - 200 мм, под которыми из сырца выкладывают колосниковые решетки, где и происходит сгорание топлива. При использовании газообразного топлива решеток не выкладывают и газ сгорает в промежутках между рядами садки, выходя из горелок, находящихся в поде и сводах печи.

В кольцевых печах применяют также обжиг с запрессовкой порошкового топлива в сырец при подготовке глиняной массы. Обычно в сырец вводят до 70% и более общего количества топлива, необходимого для обжига, а остальную часть загружают через топливные трубки. Поперечный разрез кольцевой печи. 1 - обжигательный канал, имеющий форму кольца; 2 - канал для загрузки сырца; 3, 7 - клапаны; 4 - жаровой канал; 5 – топливные трубки; 6 - соединительный канал; 8 - дымовой канал. Принципиальная схема туннельной печи. 1 - сквозной канал; 2 - вагонетки с обжигаемыми изделиями; 3 - вентилятор; 4 - дымосос зоны; I - подогрева; II - обжига; III - охлаждения. Из - за большой затраты ручного труда в условиях высоких температур на новых заводах в настоящее время вместо кольцевых печей строят печи туннельного типа (рис.

19.12), которые представляют собой длинные каналы (до 150 м), огражденные с боковых сторон стенами, а сверху - сводом. Подовую часть рабочей части печи образуют подвижные вагонетки с обжигаемыми изделиями. Схема пересыпной шахтной печи.

М + Т - материал и топливо; ДГ- дымовые газы; Пр - продукция; В - воздух; зоны: I - подогрева; II - обжига; III - охлаждения. Горячие газы движутся навстречу вагонеткам (принцип противотока), а со стороны выхода вагонеток подается холодный воздух, который охлаждает обожженные изделия, сам при этом нагревается и используется для сжигания топлива и частично в сушилках. В качестве горючего применяют чаще всего газ, твердое порошкообразное топливо с запрессовкой большей части его в сырец, а также кусковое, загружаемое через щели свода или сжигаемое в выносных топках. Для обжига вяжущих (известь, цемент, гипс и т.п.) применяют вращающиеся и шахтные печи. По способу отопления шахтные печи делят на пересыпные с выносными топками и отапливаемые газом.

В пересыпные печи твердое топливо (антрацит) и обжигаемый материал обычно загружают послойно в соотношении, определяемом особенностями обжига (рис. Общий вид вращающейся печи диаметром 5 м и длиной 185 м. 1 - питательная труба для подачи шлама; 2 - фильтр; 3 - венцовое колесо; 4 - редуктор: 5 - электродвигатель; в опорные ролики; 7 - бандаж; 8 - цилиндрический корпус; Заголовка печи для подачи топлива и воздуха. Недостаток этих печей - засоряемость материала золой. Если шахтная печь имеет выносную топку, то в ней ведут, как правило, процесс полукоксования топлива.

Получаемые газы (СО и Н 2) при температурах 600 - 800 °С из топки направляют в печь, где они, вступая в реакцию со вторичным воздухом, сгорают и дают необходимые для обжига температуры - примерно 1200 - 1300 °С. При использовании газообразного топлива воздух вводят обычно через окна в полом столбе (керне), устанавливаемом в центре шахты печи. Это дает возможность равномерно распределять воздух по всему сечению шахты. Во вращающихся печах зона обжига неподвижна, а материал перемещается. По конструкции вращающаяся печь представляет собой цилиндрический барабан из толстолистовой стали (до 40 мм), выложенный внутри огнеупорной футеровкой (рис.

Диаметр барабана составляет 2,5 - 7 м и длина 200 м и более. Корпус печи располагается под уклоном около 4° и вращается с частотой 0,5 - 1,2 об/мин.

В качестве горючего используют пылевидное, жидкое и газообразное топлива, вместе с которыми подают до 20 - 30% первичного воздуха. Вторичный воздух (70 - 80%), получив тепло при остывании материала в холодильнике печи, попадает затем непосредственно в ее рабочее пространство. Материал, перемещающийся во вращающейся печи, занимает до 15% ее живого сечения, а остальное пространство заполняется газовым потоком, который путем излучения и конвекции передает теплоту открытым поверхностям материала и футеровки. К плавильным установкам относятся вагранки (для расплава шлаков и горных пород при производстве минеральной ваты), варочные котлы (для плавки органических вяжущих веществ - битума, дегтя, пека, смолы) и ванные печи (для варки стекла). В вагранках топливом чаще всего служит кокс, дающий при сгорании мало золы и содержащий мало летучих веществ. Кокс входит в состав шихты. В отличие от шахтной печи в нижней части вагранки температура материала достигает температуры его плавления и расплав струйками стекает в нижнюю часть печи.

Для улучшения распределения воздуха по объему печи его подают через два - три ряда фурм по высоте вагранки. В настоящее время широко применяют коксогазовые и даже чисто газовые вагранки. Сыпучие материалы плавят в ванных или горшковых печах, выложенных из огнеупорных материалов. Эти печи отапливают, сжигая в них газ или мазут, но в последнее время начали применять электрообогрев, а также предусматривают, разработку установки для плавки сыпучих материалов во взвешенном состоянии.

Чертеж Топки Для Сжигания Газа

Подробное описание конструкции топочных устройств и печей, применяемых в промышленности строительных материалов, приводится в специальных курсах по тепловым установкам. Котельный завод Энергия-СПБ производит различные модели топок:.;.;.;.;. Транспортирование и другого котельно-вспомогательного оборудования осуществляется автотранспортом, ж/д полувагонами и речным транспортом.

Чертеж Топки Для Сжигания Газообразного Топлива

Котельный завод поставляет продукцию во все регионы России и Казахстана.