Колосниковая решетка представляет собой механическое устройство, предназначенное для подачи топлива в топку с целью эффективного сжигания топлива. Процесс сжигания топлива в воздушной среде включает три этапа:
- высушивание топлива;
- нагревание, испарение и сжигание газов;
- сжигание твердого углерода, то есть дожиг.
Технология, предусматривающая разделение процесса сжигания на этапы, используется даже в случае непрерывной подачи топлива. Длительность этапов сжигания определяется используемым видом топлива, а также влажностью и размерами сжигаемого вещества.
Снижение давления воздуха должно происходить непосредственно над решеткой и ни в коем случае над слоем топлива в связи с тем, что эффективность процесса горения в значительной степени зависит от того, насколько точно выдерживается требуемая толщина слоя топлива.
Неподвижная наклонная колосниковая решетка
Неподвижная наклонная колосниковая решетка представляет собой наиболее простой тип оборудования, предназначенного для сжигания твердого топлива. Угол наклона решетки регулируется в зависимости от типа топлива и предварительной обработки топлива.
Под действием силы тяжести топливо передвигается к задней части топки и сжигается после того, как достигает конца решетки. Этот вид оборудования недостаточно приспособлен для использования различных видов топлива, так как угол наклона решетки может быть неодинаков в случае использования различных видов топлива и даже одного вида топлива, подвергшегося различной предварительной обработке.
Для охлаждения решетки могут использоваться трубы, через которые пропускается вода. Если колосниковая решетка не охлаждается, то необходимое охлаждение осуществляется первичным воздухом. Первичный воздух следует пропускать через колосники решетки из-под слоя топлива. В этом случае процесс высушивания топлива является более эффективным.
Воздух подается в камеру дожига через выпускное отверстие топки. Эффективность горения регулируется подачей первичного воздуха, а качество сжигания - подачей вторичного воздуха. При сжигании топлива с высоким содержанием влаги может требоваться предварительное нагревание воздуха. В противном случае сгорание газов может быть неполным.
При сжигании топлива с высоким содержанием влаги следует использовать топку с керамическими стенками и сводом, что позволит повысить температуру в топке и повысит эффективность высушивания и сгорания газов. При сжигании сухого топлива для охлаждения этих поверхностей используется система водяного охлаждения.
Топка с неподвижной колосниковой решеткой имеет постоянный КПД. Контроль за подачей топлива осуществляется посредством измерения уровня топлива или с помощью клапана, который обеспечивает подачу на решетку топлива, образующего слой требуемой толщины.
После окончания процесса горения зола собирается в золосборник, откуда она может транспортироваться гидравлическим скребковым транспортером или шнеком. Если решетка имеет большие зазоры между колосниками, частицы топлива и зола могут проваливаться через эти зазоры. Необходимо предусмотреть механизм для удаления этих материалов.
Неподвижные решетки также могут иметь подвижную концевую секцию.
Подвижная колосниковая решетка
Подвижная решетка смещается в меньшей степени, чем неподвижная решетка, так как колосники перемещают топливо через пространство котла. Скорость движения колосников решетки регулируется, что позволяет использовать различные виды топлива с различными характеристиками и размерами. Топливо также перемешивается по мере его перемещения через пространство котла. Система подачи воздуха устроена так же, как и система подачи воздуха топки с неподвижной решеткой. Однако колосники подвижной решетки охлаждаются только первичным воздухом, что не позволяет уменьшать количество первичного воздуха пропорционально массе сжигаемого топлива. Поэтому в процессе сжигания при неполной загрузке в топке имеется некоторый избыток воздуха.
При сжигании топлива, имеющего высокую зольность, следует использовать подвижную колосниковую решетку. В противном случае имеется риск спекания золы в крупные куски, что затрудняет золоудаление. Зола и части сжигаемого материала легче проваливаются сквозь подвижную решетку, чем сквозь неподвижную решетку. Поэтому необходимо предусмотреть механизм удаления этих частиц. Например, части сжигаемого материала могут падать в резервуар с водой и оттуда удаляться в контейнер. Использование воды в системе золоудаления устраняет риск возгорания золы и предотвращает попадание воздуха в топку. Вода также защищает котел от воздействия локальных взрывов. Основным недостатком этой системы золоудаления является ее высокая стоимость.
Плоские решетки
Существуют различные классификации плоских решеток. Одной из них является классификация по способу подачи топлива на решетку.
Топливо может подаваться в топку из-под решетки с помощью винтового или поршневого питателя в реторту, помещенную на решетку. Первичный воздух подается из-под решетки или через верхнюю часть реторты. При необходимости воздух также может подаваться через боковые стенки топки. Зола удаляется вручную. Решетка с такой системой подачи предназначена для использования в топках котлов малой мощности, работающих на древесной щепе.
При использовании подвижной решетки "вандеррост" топливо подается через одну из сторон решетки и затем перемещается через топку. Скорость движения решетки рассчитывается таким образом, чтобы обеспечить полное сгорание топлива в конце решетки. Уровень топлива контролируется регулятором уровня. Первичный воздух подается из-под решетки. Зола транспортируется из топки устройством золоудаления. В этой топке можно сжигать различные виды топлива, например торф и древесную щепу.
Топливо также может подаваться на решетку устройством верхней подачи. Это устройство, подающее топливо на подвижную решетку, также часто называют "загрузчиком-забрасывателем". Загрузчик забрасывает топливо на решетку с использованием механического или пневматического устройства. Около половины подаваемого топлива сгорает в воздухе, в зависимости от вида и размеров его частиц. Остальное топливо сжигается на решетке.
Цилиндрическая печь
Цилиндрическая печь используется для сжигания топлива с очень высоким содержанием влаги, например щепы или коры, поставляемых с лесопильных предприятий, влажностью до 65%.
Печь содержит круглую плоскую решетку, из-под которой подается топливо. Первичный воздух также подается из-под решетки, а вторичный воздух подается над поверхностью слоя топлива. Третичный воздух с высокой скоростью подается в область выпускного отверстия. При использовании топлива с очень высоким содержанием влаги первичный воздух подогревается до температуры 150-250°С. Стенки печи, изготовленные из кирпича, не поглощают теплоты.
