Слоевые топочные устройства
Слоевые топочные устройства с горизонтальной колосниковой решеткой. Хотя дрова в настоящее время большей частью вовлекаются в технологическую переработку, часть их все же используется в качестве топлива.
В простейшие слоевые топочные устройства для сжигания дров входит ручная топка с горизонтальной колосниковой решеткой (рис. 3). Топка предназначена для чугунных секционных котлов и представляет собой четырехугольную кирпичную камеру, футерованную изнутри огнеупорным кирпичом. В нижней части камеры установлена горизонтальная колосниковая решетка из чугунных колосников, разделяющих камеру на зольниковое и топочное пространство. Высота слоя в этой топке приблизительно 0,8 - 1 м. Дрова загружаются через дверцы и колосниковая решетка воспринимает удары от брошенных с высоты на нее поленьев, поэтому нужно главное внимание уделять прочности колосников.
Рис. 3. Ручная топка для дров с горизонтальной колосниковой решеткой.
1 - слой топлива; 2 - колосниковая решетка; 3 - зольниковый люк; 4 - воздухопровод; 5 - загрузочная дверца.
Недостатками данной топки являются: невозможность механизировать как подачу дров в топку, так и выгрузку золы и шлака из нее; изменяющаяся по времени высота слоя из-за периодичности загрузки дров в топку, что приводит при снижении высоты слоя и к увеличению коэффициента избытка воздуха, а при увеличении высоты слоя - к повышению химической неполноты сгорания.
Слоевые топочные устройства с вертикальным слоем топлива. Слоевые топочные устройства с вертикальным слоем топлива для сжигания высоковлажных дров были предложены проф. К. В. Киршем. Схема такой топки показана рис. 4.
Рис. 4. Слоевые топочные устройства для дров с вертикальным слоем топлива.
1 - загрузочное устройство; 2 - обмуровка; 3 - шахта; 4 - шлаковый люк; 5 - зольннковый люк; 6 - колосниковая решетка; 7 - окно подвода вторичного воздуха; 8 - зольннковый люк; 9 - гляделка; 10 - окно задней стенки топки.
Слоевые топочные устройства с наклонным слоем топлива. Широко используются для сжигания дров шахтные топки с наклонным слоем топлива. Шахтная топка с наклонным зеркалом горения (рис. 5) представляет собой футерованную камеру (шахту) в нижней части которой расположены наклонная и горизонтальная колосниковые решетки. Воздух для горения дров подводится через дверцы люков позонно, что позволяет регулировать процесс сгорания в зависимости от влажности дров.
Рис. 5. Слоевые топочные устройства для дров с наклонным слоем топлива.
1 - загрузочное устройство; 2 - слой топлива; 3 - обмуровка; 4 - наклонная колосниковая решетка; 5,6,7 - дверцы; 8 - горизонтальная колосниовая решетка.
Достоинством данной топки является неизмененная толщина слоя топлива из-за наличия постоянно заполненной топливом вертикальной шахты, что обеспечивает равномерное и полное сжигание топлива при малых значениях химической неполноты сгорания.
Топочные устройства этого типа можно подразделить на следующие три вида:
- топки со ступенчатой колосниковой решеткой;
- топки с брусчатыми беспровальными колосниками;
- топки с накладными беспровальными колосниками.
Необходимым условием работоспособности топок с наклонным слоем при сжигании мелкого древесного топлива является недопустимость провала частиц топлива под колосниковую решетку. Недостатком ступенчатой колосниковой решетки является трудность удаления шлака, скапливающегося на ступеньках, что ограничивает ее применение для сжигания загрязненных древесных отходов.
Схема топки со ступенчатой колосниковой решеткой для сжигания мелкого древесного топлива показана на рис. 6.
Рис. 6. Слоевые топочные устройства для сжигания мелкого древесного топлива с наклонным слоем.
1 - загрузочная воронка; 2 - наклонная ступенчатая колосниковая решетка; 3 - свод; 4 - смотровое окно; 5 - горизонтальная колосниковая решетка; 6 - воздухопроводы для подвода воздуха; 7 - люки.
В топке с наклонным слоем и ступенчатой колосниковой решеткой эффективно сжигаются мелкие древесные отходы (опилки, стружка, щепа). Сжигать крупнокусковые отходы и дрова в такой топке не рекомендуется, так как ступеньки решетки от ударов крупных кусков древесины выходят из строя.
Слоевые топочные устройства с наклонным слоем и брусчатыми беспровальными колосниками широко применяются в практике лесной промышленности для сжигания мелкого древесного топлива совместно с кусковыми древесными отходами и мелко расколотыми дровами.
В бумажной промышленности находят применение топки с накладными беспровальными колосниками. Эти колосники укладывают на поперечные трубы (в которых циркулирует охлаждающая их вода) таким образом, чтобы между нижним концом одного колосника и верхним концом другого образовался зазор, направленный по касательной ко всей колосниковой решетке.
Топки для кучевого сжигания мелкого древесного топлива. Широкое распространение в зарубежных странах имеют топки кучевого сжигания мелкого древесного топлива.
Принципиальная схема кучевой топки показана на рис. 7.
Рис. 7. Схема кучевой топки.
1 - шнек для подачи топлива; 2 - подвод первичного воздуха; 3 - колосниковая решетка; 4 - тангенциальный подвод вторичного воздуха; 5 - циклонная камера.
Мелкое древесное топливо посредством шнека 1 подается в центр топочного пространства и рассыпается по колосниковой решетке, под которую нагнетается первичный воздух. На колосниковой решетке топливо сгорает, а продукты сгорания поднимаются в верхнюю часть топочного пространства - циклонную камеру 5. В эту камеру тангенциально подводится вторичный воздух, обеспечивающий вихревое вращательное движение продуктов сгорания, что способствует догоранию горючих газовых компонентов и мелких частиц древесного угля, вынесенных в топочную камеру потоком продуктов сгорания. Таким образом, кучевые топки ввиду наличия у них циклонного устройства исключают при сжигании измельченной древесины унос в атмосферу мелких несгоревших частиц древесного угля.
Топки с зажатым слоем топлива. Для обеспечения возможности форсирования процесса горения слоя в широких пределах, а также увеличения теплового напряжения зеркала горения В. В. Померанцевым была предложена топка скоростного горения, работающая по принципу сжигания в зажатом слое.
Рис. 8. Схема топки скоростного горения ЦКТИ системы В. В. Померанцева.
1 - шахта; 2 - топливный рукав с плавными очертаниями; 3 - зажимающая решетка; 4 - подвижный пережим; 5 - сопло подвода вторичного воздуха; 6 - зольниковый люк; 7 - окно подвода первичного воздуха; 8 - неподвижный пережим.
Топка скоростного горения В. В. Померанцева (рис. 8) представляет собой вертикальную камеру (шахту), ограниченную с трех сторон кирпичной кладкой, а со стороны топочной камеры - зажимающей решеткой 3 из стальных ошипованных труб, которые одновременно являются фронтовым экраном топочной камеры и включены в систему циркуляции котла. Зажимающая решетка удерживает слой в вертикальной плоскости, а шипы препятствуют выносу из слоя мелочи даже при значительном увеличении интенсивности дутья. Топливо в топку поступает по топливному рукаву 2, имеющему плавные очертания для предотвращения зависания. Особенностями этой топки являются наличие зажимающей решетки, неподвижного пережима 8, по наклонной поверхности которого движется слой мелкого топлива, и подвижного пережима 4, позволяющего регулировать толщину вертикального слоя топлива в нижней части топки.
С целью вовлечения в топливный баланс лесозаготовительных предприятий высокозольных древесных отходов ЦНИИМЭ совместно с производственным объединением "Лесэнерго" разработали топочное устройство с механизированным золошлакоудалением ВО-110 (рис. 9). Оно установлено в котельной Крестецкого леспромхоза на котлоагрегате ДКВр-10-13.
Рис. 9. Топочное устройство ВО-110.
1 - зажимающая решетка; 2 - водяная рубашка; 3 - неподвижный пережим; 4 - поворотный колосник; 5 - колосниковая решетка с переталкивающими колодниками - выгружатель золы и шлака; 7 - люк для выгрузки золы и шлака, 8 - привод годвижного колосника; 9 - воздухопровод.
Типы топочных устройств, используемых для сжигания древесных отходов в слое за рубежом. Использованию отходов в качестве топлива за последние годы стали придавать все большее значение за рубежом не только в связи с увеличением цен на нефтепродукты, но и с возрастающими требованиями к защите окружающей среды. На рис. 10 показан котел, оборудованный топкой с механическими забрасывателями и горизонтальной решеткой, работающий на древесных отходах.
Рис. 10. Топка с механическими забрасывателями.
1 - ленточный питатель; 2 - механический забрасыватель; 3 - горизонтальная колосниковая решетка; 4 - паровой котел.
Они должны быть подготовлены так, чтобы примерно 95 % частиц имело размер менее 50 мм. Остальные частицы могут быть длиной до 100 мм и толщиной до 25 мм. Влажность топлива достигает 60%. При таких жестких требованиях к фракционному составу необхо¬димы соответственно дополнительные дробилки и сортировки, что усложняет и удорожает схему топливоподготовки.
Для советских специалистов представляют большой интерес механизированные топочные устройства с переталкивающими колосниками, имеющие систему водяного охлаждения деталей колосниковой решетки, что обеспечивает длительную их работу без замены деталей, находящихся постоянно в условиях высоких температур. Схема топочного устройства с охлаждаемыми водой переталкивающими колосниками приведена на рис. 11.
Рис. 11. Топка с переталкивающими колосниками.
1 - подвод первичного воздуха; 2 - механизм управления; 3 - топливный рукав; 4 - колосниковая решетка с переталкивающими колосниками; 5 - паровой котел 6 - мазутная горелка; 7 - подвод вторичного воздуха; 8 - удаление золы.