Описание топочных устройств

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

топливо горение колосниковый

Промышленность и энергетика как основные и тесно взаимосвязанные отрасли народного хозяйства представляют собой совокупность предприятий, обеспечивающих производственную базу страны. Понятием «энергетика» охватывается широкий круг технических средств, предназначенных для выработки, преобразования, передачи и использования электрической, тепловой и других видов энергии, а также энергоносителей, таких как сжатый воздух, кислород и др. Особо важное значение имеет электрическая энергия в силу универсальности ее применения в промышленности, на транспорте, в быту. Средствами электроэнергетики возможна передача электрической энергии при минимальных ее потерях на многие сотни километров.

Примерно 85% электрической энергии в нашей стране производится на тепловых электрических станциях (ТЭС), на которых электрическая энергия вырабатывается с использованием химической энергии сжигаемого органического топлива. Электрическую энергию вырабатывают также на атомных электрических станциях (АЭС) -- электрических станциях, работающих на ядер- ном топливе, на гидроэлектростанциях (ГЭС), потребляющих энергию потока воды. Таким образом, тип электрической станции (ТЭС, АЭС, ГЭС) зависит от источника потребляемой энергии. При этом независимо от типа станции электрическую энергию (сокращенно -- электроэнергию) вырабатывают, как правило, централизованно. Это означает, что отдельные электрические станции работают параллельно на общую электрическую сеть и объединены в электрические системы, охватывающие значительные территории с большим числом потребителей электроэнергии. Благодаря централизации производства электроэнергии повышается надежность снабжения электрической энергией (далее по тексту -- электроснабжение) потребителей, уменьшается необходимая резервная мощность, снижается себестоимость вырабатываемой электроэнергии.

Помимо централизованного электроснабжения широко используется и централизованное снабжение теплотой в виде горячих воды и пара, вырабатываемых на некоторых электростанциях одновременно с электричеством, т.е. наряду с электрическими сетями существуют тепловые сети.

Производящие электроэнергию электрические станции, электрические и тепловые сети, а также потребители электрической и тепловой энергии в совокупности составляют электроэнергетическую систему.

Основными тепловыми электрическими станциями на органическом топливе являются паротурбинные электрические станции, которые, в свою очередь, подразделяются на конденсационные (КЭС), вырабатывающие только электрическую энергию, и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), предназначенные для одновременной выработки электрической и тепловой энергии.

Паротурбинные электрические станции вырабатывают одновременно два вида энергии (электрическую энергию и теплоту), т.е. дают возможность лучше использовать сжигаемое топливо, повысить мощность одного агрегата, отличаются относительно высокой экономичностью, наименьшими по сравнению с другими электрическими станциями удельными капитальными затратами на сооружение. Основными тепловыми агрегатами, например, ТЭС являются паровой котел и паровая турбина.

Паровой котел -- это устройство для выработки пара с давлением выше атмосферного за счет теплоты от сжигания топлива.

Последовательность получения и использования пара и преобразования одних видов энергии в другие можно проследить на примере электрической станции, работающей на твердом топливе (рис. В1). На рис. В2 приведены возможные тепловые схемы подобных паротурбинных электрических станций (сокращенно -- электростанций).

Технологическая схема процесса сводится к следующему. Топливо (см. рис. В1) поступает на электростанцию преимущественно по железной дороге. Из вагонов 14 топливо выгружается в разгрузочном сарае 15 с помощью вагоноопрокидывателей в специальные бункеры, под которыми расположены конвейеры 16. Конвейерами топливо через дробильное помещение 12 подается в бункеры 5 сырого угля котельного цеха или на резервный склад 13. Перед подачей топлива из бункера сырого угля в топку 21 парового котла 9 его предварительно размалывают в мельницах 22 и одновременно высушивают горячим воздухом. На пути к бункерам 6 угольной пыли поток пылевидного топлива проходит через сепаратор 7 для отделения крупных частиц топлива, которые возвращаются в мельницу для доизмельчения. Готовая пыль улавливается в циклонах 8, из которых ее перегружают в накопители -- бункеры угольной пыли 6. Далее по мере необходимости ее направляют в топку для сжигания в потоке воздуха. С этой целью строго определенные дозы угольной пыли подают в пылепроводы и далее пыль захватывается потоком воздуха и поступает в топку. Воздух для сжигания и транспортировки приготовленной пыли подается с помощью дутьевого вентилятора 20. В топке 21 происходит сжигание угольной пыли, основная часть образующейся золы выносится с продуктами сгорания и направляется в золоуловитель 19, часть золы выпадает в каналы 18 гидрозолоудаления. Очищенные от золы продукты сгорания с помощью дымососа 17 направляются в дымовую трубу 11 и рассеиваются в атмосфере.

Рис. BI. Электрическая станция, работающая на твердом топливе:

1 -- генератор, 2 -- турбина; 3 -- щит управления, 4 -- деаэратор; 5 -- бункер сырого топлива (угля); 6 -- бункер угольной пыли, 7 -- сепаратор, 8 -- циклон; 9 -- паровой котел; 10 -- поверхности нагрева котла; / / -- дымовая труба; 12 -- дробильное помещение; 13 -- резервный склад; 14 -- железнодорожные вагоны; 15 -- разгрузочный сарай; 16 -- конвейеры; 17 -- дымососы; 18 -- каналы гидрозолоудаления 19 -- золоуловитель; 20 -- дутьевой вентилятор 21 -- топка парового котла; 22 -- мельница; 23 -- береговая насосная станция, 24 -- водоем; 25 -- насосы; 26 -- подогреватели высокого давления; 27 -- питательные насосы; 28 -- подогреватели низкого давления; 29-- конденсатные насосы; 30-- конденсаторы; 31 -- установка химической очистки воды; 32 -- преобразователи (трансформаторы) электроэнергии

Горение топлива -- это химический процесс с выделением теплоты, которая поглощается поверхностями 10 нагрева котла, находящимися в топке, соединительном газоходе и опускной шахте.

Получаемый в процессе теплообмена в котле 9 пар направляется в паровую турбину 2, которая приводит в действие электрический генератор 1. В результате вырабатывается электрический ток, который поступает в преобразователи 32 электроэнергии и далее направляется в электрическую сеть. Практически все паровые турбины для повышения экономичности выполняют многоступенчатыми, т.е. расширение пара от начального до конечного давления и преобразование его тепловой энергии в механическую работу осуществляется не в одной, а в ряде последовательно расположенных ступеней. В последних ступенях турбины при охлаждении пара могут появиться капли влаги, которые вызывают износ лопаток турбины. Для уменьшения степени конденсации пара в последних ступенях турбины понижают давление (повышают вакуум). С этой целью применяют конденсаторы 30, в которых используется вода из естественного или искусственного водоема 24, подаваемая насосами 25, установленными на береговой насосной станции 23.

Конденсат, полученный в конденсаторах, насосами 29 перекачивается в подогреватели 28 низкого давления (ПНД) и далее в деаэратор 4, где при температуре, близкой к температуре насыщения, происходит удаление растворенных в воде газов, способных вызывать внутреннюю коррозию металлических частей оборудования. В результате утечки через неплотности в трубопроводах ТЭС или в линиях потребителей ТЭЦ возможны потери конденсата.

Рис. В2. Упрощенная тепловая схема электрической станции:

а -- КЭС (конденсационной); б -- ТЭЦ (теплоэлектроцентрали); / -- паровой котел; 2 -- турбина; 3 -- генератор, 4 -- преобразователь электрической энергии; 5 -- конденсатор; 6 -- конденсатный насос; 7 -- подогреватель низкого давления; 8-- деаэратор; 9-- питательный насос; 10-- установка химической очистки воды; II -- подогреватель высокого давления; 12 -- потребители теплоты; 13 -- подогреватели сетевой воды (бойлеры); 14 -- насос сетевой волы; 15 -- полпиточный насос

Потери восполняются химически очищенной в специальных установках 31 водой, которую добавляют в деаэратор. Далее дегазированная и подогретая вода, называемая питательной, снова подается питательными насосами 27 в паровой котел 9. При этом она дополнительно подогревается в регенеративных подогревателях 26 высокого давления (ПВД). Подогрев воды в ПНД, деаэраторе, ПВД позволяет повысить КПД цикла электростанции.

Контроль за работой котельной установки и турбины и управление их работой ведется из специального помещения, в котором расположены щиты контрольно-измерительных приборов и щиты 3 управления.

Упрощенная тепловая схема КЭС приведена на рис. В2, а. Вырабатываемый в котельном агрегате пар поступает в турбину 2, которая приводит в действие генератор 3, вырабатывающий электрический ток. Отработанный в турбине пар поступает в конденсатор 5, откуда конденсатным насосом 6 направляется в подогреватель 7 низкого давления (ПНД) и далее в деаэратор 8, где из воды удаляются растворенные в ней газы -- 0₂, С0₂ и др.

Из деаэратора вода питательным насосом 9 подается в подогреватель 11 высокого давления (ПВД). Деаэратор 8, ПНД 7и ПВД 11 обогреваются паром регенеративных отборов от турбины 2. Для восполнения потерь конденсата используется вода, очищенная в установке 10 химической очистки воды.

Тепловая схема ТЭЦ (рис. В2, б) отличается от схемы КЭС наличием отводящих паропроводов к промышленным и тепловым потребителям пара и специальных подогревателей 13 сетевой воды -- бойлеров, использующих отборы пара из турбины, насосов 14сетевой воды, подающих горячую воду потребителям теплоты 12. Подпитка тепловой сети осуществляется с помощью подпиточного насоса 15.

1. Топочные устройства для сжигания твердого топлива

1.1 Классификация топочных устройств

Топочное устройство, или топка, являясь основным элементом котельного агрегата, предназначена для сжигания топлива с целью выделения заключенного в нем тепла и получения продуктов сгорания с возможно большей температурой. В то же время топка служит теплообменным устройством, в котором происходит теплоотдача излучением из зоны горения на более холодные окружающие поверхности нагрева котла, а также устройством для улавливания и удаления некоторой части очаговых остатков при сжигании твердого топлива.

Рис. 14. Схемы процессов сжигания топлива: а -- слоевого, б -- факельного, в -- вихревого

По способу сжигания топлива топочные устройства делятся на слоевые и- камерные. В слоевых топках осуществляется сжигание твердого кускового топлива в слое, в камерных топках -- газообразного, жидкого и пылевидного топлива во взвешенном состоянии.

В современных котельных установках обычно используются три основных способа сжигания твердого топлива (рис. 14): слоевой, факельный, вихревой.

Слоевые топки. Топки, в которых производится слоевое сжигание кускового твердого топлива, называются слоевыми. Эта топка состоит из колосниковой решетки, поддерживающей слой кускового топлива, и топочного пространства, в котором сгорают горючие летучие вещества. Каждая топка предназначена для сжигания определенного вида топлива. Конструкции топок разнообразны, и каждая из них соответствует определенному способу сжигания. От размеров и конструкции топки зависят производительность и экономичность котельной установки.

Слоевые топки для сжигания разнообразных видов твердого топлива делят на внутренние и выносные, с горизонтальными и наклонными колосниковыми решетками.

Топки, расположенные внутри обмуровки котла, называют внутренними, а расположенные за пределами обмуровки и дополнительно пристроенные к котлу, -- выносными.

1.2 Способы сжигания твердого топлива в слоевых топках

В зависимости от способа подачи топлива и организации обслуживания слоевые топки подразделяют на ручные, полумеханические и механизированные.

Ручными топками называют те, в которых все три операции -- подача топлива в топку, его шуровка и- удаление шлака (очаговых остатков) из топки -- производятся машинистом вручную. Эти топки имеют горизонтальную колосниковую решетку.

Полумеханическими топками называют те, в которых механизированы одна или две операции. К ним относят шахтные с наклонными колосниковыми решетками, в которых топливо, загруженное в топку вручную, по мере прогорания нижних слоев перемещается по наклонным поддерживающей слой кускового топлива, и топочного пространства, в котором сгорают горючие летучие вещества. Каждая топка предназначена для сжигания определенного вида топлива. Конструкции топок разнообразны, и каждая из них соответствует определенному способу сжигания. От размеров и конструкции топки зависят производительность и экономичность котельной установки.

Слоевые топки для сжигания разнообразных видов твердого топлива делят на внутренние и выносные, с горизонтальными и наклонными колосниковыми решетками.

Топки, расположенные внутри обмуровки котла, называют внутренними, а расположенные за пределами обмуровки и дополнительно пристроенные к котлу, -- выносными.

В зависимости от способа подачи топлива и организации обслуживания слоевые топки подразделяют на ручные, полумеханические и механизированные.

Ручными топками называют те, в которых все три операции -- подача топлива в топку, его шуровка и- удаление шлака (очаговых остатков) из топки -- производятся машинистом вручную. Эти топки имеют горизонтальную колосниковую решетку.

Полумеханическими топками называют те, в которых механизированы одна или две операции. К ним относят шахтные с наклонными колосниковыми решетками, в которых топливо, загруженное в топку вручную, по мере прогорания нижних слоев перемещается по наклонным колосникам под действием собственной массы.

Механизированными топками называют те, в которых подача топлива в топку, его шуровка и удаление из топки очаговых остатков производятся механическим приводом без ручного вмешательства машиниста. Топливо в топку поступает непрерывным потоком.



Рлс. 15. Схемы топок для сжигания твердого топлива в слое: а --с ручной горизонтальной котосниковой решеткой, б--с забрасывателем на неподвижный слой, в -- с шурующей планкой, г -- с наклонной колосниковой решеткой, д -- вертикальной, е -- с цепной решеткой прямого хода, ж -- С цепной решеткой обратного хода с забрасывателем

1.3 Виды слоевых топок

Слоевые топки для сжигания твердого топлива (рис. 15) делят на три класса:

топки с неподвижной колосниковой решеткой и неподвижно лежащим на ней слоем топлива, к которым относят топку с ручной горизонтальной колосниковой решеткой (рис. 15, а и б). На этой решетке можно сжигать все виды твердого топлива, но вследствие ручного обслуживания ее применяют под котлами паропроизводительностью до 1--2 т/ч. Топки с забрасывателями, в которые непрерывно механически загружают свежее топливо и разбрасывают его по поверхности колосниковой решетки, устанавливают под котлами паропроизводительностью до 6,5 -- 10 т/ч.

Топки с неподвижной колосниковой решеткой и перемещающимся по ней слоем топлива (рис. 15, в, г и д), к которым относят топки с шурующей планкой и топки с наклонной колосниковой решеткой. В топках с шурующей планкой топливо перемещается вдоль неподвижной горизонтальной колосниковой решетки специальной планкой особой формы, совершающей возвратно-поступательное движение по колосниковой решетке. Применяют их для сжигания бурых углей под котлами паропроизводительностью до 6,5 т/ч.

В топках с наклонной колосниковой решеткой свежее топливо, загруженное в топку сверху, по мере сгорания под действием силы тяжести сползает в нижнюю часть топки. Такие топки применяют для сжигания древесных отходов и торфа под котлами паропроизводительностью до 2,5 т/ч.

Скоростные шахтные топки системы В. В. Померанцева применяют для сжигания кускового торфа под котлами паропроизводительностью до 6,5 т/ч для сжигания древесных отходов под котлами паропроизводительностью 20 т/ч.

Топки с движущимися механическими цепными колосниковыми решетками (рис. 15,е- и ж) двух типов: прямого и обратного хода. Цепная решетка прямого хода движется от передней стенки в сторону задней стенки топки. Топливо на колосниковую решетку поступает самотеком. Цепная решетка обратного хода движется от задней к передней стенке топки. Топливо на колосниковую решетку подается забрасывателем. Топки с цепными колосниковыми решетками применяют для сжигания каменных, бурых углей и антрацитов под котлами паропроизводительностью от 10 до 35 т/ч.

Камерные (факельные) топки. Камерные топки (рис. 16) применяют для сжигания твердого, жидкого и газообразного топлива. При этом твердое топливо должно быть предварительно размолото в тонкий порошок в специальных пылеприготовительных установках -- углеразмольных мельницах, а жидкое топливо -- распылено на очень мелкие капли в мазутных форсунках. Газообразное Топливо не требует предварительной подготовки.

2. Характеристики процесса горения твердого топлива в плотном слое

Структура горящего слоя твердого топлива, неподвижно лежащего на колосниковой решетке, при верхней загрузке топлива приведена на рис. 8.1, а. В верхней части слоя после загрузки находится свежее топливо, ниже располагается горящий кокс, а непосредственно над решеткой -- шлак. По мере движения при горении топливо и продукты его горения постепенно проходят все зоны. После загрузки на слой горяшего кокса свежей порции топлива она постепенно нагревается, при этом происходит испарение влаги, выделение летучих. На рис. 8.1, б показано примерное распределение температуры по высоте слоя. Область наиболее высокой температуры соответствует зоне горения кокса, т.е. здесь и выделяется основное количество теплоты.

Образующийся при горении топлива шлак в виде жидких капель стекает с раскаленных кусочков кокса навстречу потоку воздуха. Оказавшись в слоях более низких температур шлак охлаждается и колосниковой решетки он достигает уже в твердом состоянии. Его периодически удаляют с решетки, хотя он служит зашитой от перегрева и, кроме того, служит источником теплоты для подогрева воздуха, способствует распределению воздуха по слою.

Воздух, поступающий в слой топлива через решетку, называют первичным. Если первичного воздуха не хватает для полного сгорания топлива и над слоем имеются продукты неполного сгорания. то организуют дополнительную подачу воздуха в надслойное пространство. Такой воздух называют вторичным.

При верхней загрузке топлива на решетку осуществляются нижнее воспламенение топлива и встречное движение газовоздушного и топливного потоков. Этим достигаются эффективное зажигание топлива и благоприятные условия его горения.



Рис. 8.1. Структура (а) горящего слоя твердого топлива и график (о) распределения температуры Т по его высоте h

Первичные химические реакции между топливом и окислителем 0₂ происходят в зоне раскаленного кокса. Характер газообразования в слое горяшего топлива показан на рис. 8.2. У основания слоя, в кислородной зоне К, в которой происходит интенсивное расходование кислорода, одновременно образуются С0₂ и СО. К концу кислородной зоны содержание 0₂ снижается до 1... 2 %, а концентрация С0₂ достигает своего максимума. Температура слоя в кислородной зоне резко возрастает, имея максимум там, где устанавливается наибольшая концентрация С0₂.

В восстановительной зоне В кислород практически отсутствует. В этой зоне происходит восстановление С0₂ на раскаленном углероде по реакции

С0₂ + С = 2СО.

По высоте восстановительной зоны содержание С0₂ в газе уменьшается, тогда как содержание СО соответственно увеличивается.

Толщины кислородной и восстановительной зон зависят, в основном, от типа и размеров кусков горящего топлива и температурного режима. С увеличением крупности топлива толщины зон увеличиваются. Установлено, что толщина кислородной зоны составляет примерно 3--4 диаметра горящих частиц. Восстановительная зона толще кислородной в 4--6 раз.



Рис. 8.2. Газообразование в слое горящего топлива:

К -- кислородная зона; В -- восстановительная зона; 0₂, СО, С0₂, Н₂ -- кривые изменения содержания кислорода и продуктов горения топлива в слое

3. Топки для сжигания твердого топлива в слое

3.1 Слоевые топки с неподвижной колосниковой решеткой и неподвижным слоем топлива

Рис. 8.З. Топка с колосниковой решеткой с ручным обслуживанием:

1 -- загрузочное окно; 2 -- колосник; 3 -- стена топки; 4 -- опорная балка; 5 -- бункер; 6 -- воздуховод: 7-- привод решетки

Топки слоевого сжигания с неподвижным слоем на неподвижной колосниковой решетке (рис. 8.3) применяются в котлах малой мощности, как правило, с ручным обслуживанием и периодической загрузкой топлива. Они содержат решетку из чугунных колосников 2, опирающихся на балки 4, заделанные в ее кирпичные стены 3. Под решетку подают специальным воздуховодом 6 (с помощью вентилятора или за счет естественной тяги) воздух, используемый для горения топлива. В колосниках имеются отверстия круглого или щелевидного сечения, расширяющиеся вниз, чтобы исключить застревание в них шлака, проваливающегося в бункер 5. Свежие порции топлива забрасывают равномерным слоем на решетку через загрузочное окно 1, закрывающееся дверцей.

Обслуживание ручных слоевых топок связано со значительными интенсивными затратами тяжелого физического труда. Частичная механизация ручной топки может быть достигнута установкой поворотных или качающихся колосников (рис. 8.4). Этим облегчается одна из наиболее трудоемких печных операций -- очистка решетки от шлака. При установке поворотных колосников колосниковая решетка составляется из 3 -- 4 отдельных секций, каждая из которых состоит из поворотных колосников, закрепленных на общем валу. Для очистки топки от шлака секции поочередно включаются на выжиг топлива, после чего поворотом колосников шлак со всей секции сбрасывается в шлаковый бункер, установленный под решеткой.

Рис. 8.4. Схема действия поворотных (а) и качающихся (б) кочосников

В отличие от поворотных колосников, где с решетки после выжига удаляется весь шлак, при работе с качающимися колосниками при периодическом их покачивании достигаются разрыхление шлака и удаление лишь низлежащего наиболее выгоревшего слоя. Процесс горения слоя топлива, находящегося выше, при этом не нарушается.

Полную очистку топки от шлака при наличии качающихся колосников проводят через 1 ...3 сут, а не 1 --2 раза в смену, как это имеет место при неподвижных колосниках. Для поворотных и качающихся колосников применяют как ручной, так и механизированный приводы.

Облегчение труда машиниста, а также улучшение условий работы слоя достигаются механизацией загрузки топлива на решетку с применением различных забрасывателей. В этом случае перед фронтом топки устанавливают бункер, из которого топливо поступает к забрасывателю, который подает его на слой. Используемые на практике забрасыватели топлива подразделяют на механические, пневматические и пневмомеханические. Схемы забрасывателей показаны на рис. 8.5. Обычно по ширине топки устанавливают несколько забрасывателей топлива.

При использовании механического забрасывателя (рис. 8.5, а) подача топлива на решетку осуществляется непрерывно вращающимся со скоростью 550... 800 мин ^-1 лопастным метателем 2, к которому топливо поступает с помощью дозирующего устройства 1. В пневматическом забрасывателе (рис. 8.5, б) топливо с разгонной плиты 3 сдувается на решетку воздухом, потоки которого устремляются из сопел круглой или щелевидной формы.

Рис. 8.5. Забрасыватели топлива:

а -- механический; 6 -- пневматический; в -- пневмомеханический; 1 -- дозирующее устройство; 2 метатель; 3 -- разгонная плита; 4 -- распределительная плита

Расход воздуха составляет 0,2... 0.25 м³/кг топлива, скорость истечения воздуха -- 30... 80 м/с. В паровых пневматических забрасывателях используют пар, выходящий из сопел со скоростью около 400 м/с.

Забрасыватели дают неравномерное по фракционному составу распределение топлива по длине решетки, что нежелательно. Механические забрасыватели подают более крупные куски топлива на заднюю часть решетки, а мелкие -- на переднюю. Пневматические (паровые) забрасыватели, наоборот, загружают более крупные куски топлива ближе к фронту топки, а более мелкие куски -- в заднюю часть топки.

По принципу действия пневмомеханический забрасыватель (рис. 8.5, в) сочетает в себе механическое и пневматическое воздействие на кусочки топлива, в результате чего достигается более равномерное распределение топлива разных фракций по длине решетки.

3.2 Топки с неподвижной колосниковой решеткой и перемещающимся слоем топлива

Для сжигания твердого кускового топлива используют топки с неподвижными наклонными решетками с перемещающимся слоем топлива (рис. 8.6, а). Топливо из бункера 1 сползает или подается дозатором в вертикальную шахту 9 и далее -- на наклонно установленные колосниковые решетки 8. Для горения под решетки вводится по каналам 7 воздух, который пронизывает слой лежащего топлива.

По мере выгорания топливо перемешается на подпирающие (горизонтальные или слабонаклонные) дожигательные решетки б, под которыми располагается золовой бункер 5. Для дожигания топлива в объеме топки 4 на ее стенах 2 предусмотрены сопла 3 для подачи вторичного воздуха.

На рис. 8.6, б приведена топка скоростного горения с вертикально перемещающимся зажатым слоем топлива, предназначенная для сжигания древесных отходов. Вертикальную шахту 9 образуют фронтальная кирпичная стена и зажимающая стена 11 с отверстиями, отделяющая топливо от топочной камеры 14. Окна 10 в верхней части до шахты обеспечивают проникновение в слой движущегося топлива топочных газов, интенсифицирующих протекание начальных фаз горения (нагрева топлива и выделения летучих). Подаваемый по воздушным каналам 7 воздух проходит через вертикальный слой топлива в сторону зажимающей стены и участвует в горении летучих и частично кокса. Продукты горения выводятся через отверстия в зажимающей стене. Часть воздуха подается на наклонную дожигательную решетку б и в объем топки через сопла 13.

Рис. 8.6. Топки с неподвижными наклонными решетками с перемещающимся (а) и зажатым (б) слоями топлива:1 -- угольный бункер; 2 -- стена топки; 3 -- воздушное сопло; 4 -- топочная камера (топка); 5-- золовой бункер; 6 -- дожигательная решетка; 7-- воздушные каналы; 8-- колосниковая решетка; 9 -- шахта; 10-- окно; 11 -- зажимающая стена шахты

Принцип слоевого сжигания в периодически перемешиваемом и перемещаемом слое реализуется в топках с шуруюшей планкой (рис. 8.7), в которой механизированы все три операции: подачи топлива в топку, шуровки слоя и удаления шлака. Топливо из бункера 3 поступает на горизонтальную неподвижную колосниковую решетку 10 с помощью шурующей планки 4. связанной штангой 2 с приводом 1.

Специфическая форма планки 4 с более крутым подъемом в сторону топки и пологая в обратном направлении (см. узел А на рис. 8.7) позволяет осуществлять переталкивание свежих порций топлива к противоположной стене топки 6 по колосниковой решетке 10 с подпорным уступом перед шлаковым бункером 8. Частичное перемещение раскаленного топлива в сторону свежего при обратном ходе планки способствует более раннему его зажиганию. Периодическое перемещение и перемешивание топлива при движении шуруюшей планки благоприятствует более равномерному его распределению по решетке, интенсификации горения, разрушению образующейся на колосниках шлаковой корки и более равномерному распределению воздуха, поступающего под полотно решетки из коробов 9. При шуровке наиболее мелкая зола может просыпаться через колосниковую решетку на подину 11, с которой она периодически удаляется.

1 -- привод планки; 2-- штанга; 3 -- бункер топлива; 4 -- шурующая планка; 5 -- стена топки; 6 -- топка; 7-- рабочее окно; 8 - шлаковый бункер; 9-- воздушный короб; 10 -- колосниковая решетка; 11 -- подина; стрелками показано направление движения шуруюшеи планки

3.3 Топки с движущейся колосниковой решеткой

В механизированных топках с движущимися колосниковыми решетками горение происходит в плотном слое топлива, неподвижном относительно движущейся решетки. Свежие порции топлива либо подаются непосредственно на поступающую в топку часть полотна, либо разбрасываются сверху по полотну решетки с помощью специальных разбрасывателей.

В настоящее время применяются механические топки (рис. 8.8) с колосниковыми решетками прямого и обратного хода. В топке с решеткой прямого хода полотно с топливом перемешается от фронта топки к задней стенке (рис. 8.8, а), а в топке с решеткой образного хода -- от задней стенки к фронту (рис. 8.8, б).

В механических топках с цепными решетками полотно решетки 3 состоит из отдельных колосников, укрепленных на шарнирных цепях, надетых на две пары звездочек 6. Ведущая пара приводится во вращение электродвигателем через редуктор. Скорость движения решетки можно изменять от 1 до 18 м/ч.

Топливо из загрузочного ящика 1 поступает на движущуюся решетку. Желаемую толщину слоя топлива устанавливают шибером 2, который может перемещаться по вертикали. Необходимый для горения воздух подводится под решетку (между полотнами) и поступает в слой через зазоры в колосниках. По мере продвижения решетки топливо выгорает. Образующийся шлак сбрасывается с решетки шлакоснимателем 4 в шлаковый бункер 5.

Рис. 8.8. Механические топки с колосниковыми решетками:

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

Чешуйчатая цепная решетка (рис. 8.9) состоит из полотна 1, набранного из наклонно расположенных беспровальных колосников. Кусочки провала (несгоревшие кусочки топлива) собираются в карманах 6 нижней части колосников. При сходе полотна вниз колосники опрокидываются и уловленный провал сбрасывается в бункер. Воздух проходит в слой через узкие щели в местах прилегания колосников одного к другому.

В топках с решетками обратного хода (см. рис. 8.8, б) применяют цепные решетки типа ТЧЗ (чешуйчатые с забрасывателем топлива), а также ТЛЗМ (ленчатые моноблочные с забрасывателем топлива).

Топливо поступает на решетку прямого хода на относительно холодные колосники. Прогрев его происходит в основном за счет теплоты излучения надслойно горящих газов, разогретой обмуровки топки и лишь частично от впереди расположенного на решетке горящего топлива. Таким образом, в топках прямого хода имеется и верхнее зажигание, при котором первоначально прогреваются и начинают гореть верхние слои топлива, а затем происходит разогрев и горение нижерасположенных слоев, переместившихся за время задержки горения на некоторое расстояние. Поэтому границы отдельных зон (рис. 8.10) на начальном участке расположены в виде наклонных плоскостей: 4 -- граница начала зоны II выделения летучих и 5 -- граница конца выделения летучих и начала зоны III горения кокса.

Рис. 8.9. Чешуйчатые беспровальные колосники и шлакосниматель:

I -- полотно решетки; 2 -- шлак; 3 -- шлакоениматели; 4 -- сброс шлака в шлаковый бункер; 5 -- сброс провала; 6 -- карманы для сбора провала



Рис. 8.10. Схема организации процесса горения на решетке прямого хода и графики распределения расхода воздуха по ее длине:

1 -- потребный 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; I-- зона сушки; II -- зона выделения летучих; Ша -- окислительная зона горения кокса: Шб -- то же, восстановительная; IV --зона шлака

По мере выгорания топлива (кокса) расход воздуха начинает превышать количество воздуха, потребное для горения, температура в слое устанавливается достаточно высокая и процесс горения начинает распространяться из середины слоя как вниз (окислительная зона 111а), так и вверх (восстановительная зона 1116). Кривая 6 -- граница зоны завершения горения основной массы топлива, далее находится зона IV шлака с небольшим количеством несгоревшего топлива.

При горении топлива потребность в воздухе по длине меняется (см. кривую 1): в процессе сушки в зоне I и в конце зоны IV она минимальна, а в зонах выделения летучих и горения кокса (II, 111а, 1116) наибольшая.

При общем подводе воздуха под решетку вследствие уменьшения сопротивления слоя топлива на решетке его расход по мере выгорания топлива возрастал бы в соответствии с кривой 2 на рис. 8.10, т.е. использовался бы неэффективно. Поэтому для сжигания топлива воздух под решетку подают позонно, через секции, что позволяет контролировать соответствие его расхода степени развития процесса горения по кривой 3.

Топка с цепной решеткой обратного хода (см. рис. 8.8, 6) оснащена пневмомеханическими забрасывателями 7, установленными перед фронтальной стеной и разбрасывающими топливо по полотну I решетки. Для горения топлива подается воздух, распределяемый по длине решетки в соответствии с интенсивностью горения топлива в отдельных зонах. Так как новые порции топлива подаются на слой уже горящего топлива, они поджигаются как снизу (нижнее зажигание), так и сверху (верхнее зажигание). Интенсивность горения топлива в этих топках выше, чем в топках с прямым ходом решетки.

Газы, выходящие из горящего на цепной решетке слоя топлива, наряду с продуктами полного сгорания содержат горючие составляющие и кислород. Для снижения потерь теплоты от химической неполноты сгорания необходимо горючие компоненты и кислород, имеющиеся в топке, хорошо перемешать для завершения горения

Весьма эффективным способом интенсификации перемешивания газов в топке является применение «острого» дутья, т.е. вдувание воздуха в топочную камеру с большой (50...80 м/с) скоростью в виде относительно тонких струй. Расход воздуха на «острое» (вторичное) дутье составляет 5... 10% общего его расхода.

Для уменьшения потерь теплоты от механической неполноты сгорания необходимо всемерно интенсифицировать выжиг топлива на шлаковом участке решетки. Эффективными в этом отношении являются низко расположенные в этой зоне горячие кирпичные своды. При налаженном процессе горение на решетке должно полностью заканчиваться примерно на расстоянии 0,3...0,5 м от места сброса шлака с решетки. В месте схода шлака устанавливают шлакосниматель (см рис. 8.9), который несколько замедляет движение шлака, способствуя его выжигу, а также защищает решетку от оголения.

Чтобы избежать образования наростов шлака на боковых стенах топочной камеры, на уровне верхнего полотна цепной решетки с боковых ее сторон устанавливают водоохлаждаемые панели, представляющие собой коллекторы, включенные в систему циркуляции котла.

Применение горячего дутьевого воздуха способствует интенсификации горения топлива в слое. Предел подогрева воздуха лимитируется условиями работы решетки. Так, при сжигании на решетке антрацита -- угольного топлива с малым выходом летучих, для которого тепловыделение происходит в основном в слое, -- применяют подогрев воздуха до 150... 170°С. При сжигании топлив с высоким выходом летучих (бурые, каменные угли), для которых тепловыделение в значительной степени переносится в топочный объем, применяют воздух, подогретый до 200...250°С.

4. Технические характерристики колосниковых решеток

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вывод

Слоевые топки предназначены для сжигания твердого кускового топлива. Они просты в эксплуатации, пригодны для различных сортов топлива, не требуют больших объемов топки, могут работать при значительных колебаниях тепловой нагрузки, отличаются относительно небольшим расходом энергии на собственные нужды и, главное, не требуют дорогих пылеприготовительных устройств.

Список используемой литературы

топливо горение колосниковый

1. Котельные установки и их эксплуатация: учебник для нач. проф. Образования/ Б.А. Соколов - 2-е изд., испр. - М.:Издательский центр «Академия», 2007. - 432с.

2. Соколов Б.А., Котельные установки: Учебное пособие для подготовки рабочих на пр-ве. - 2-е изд., перераб. И доп. - М.: Высш. школа, 1979 - 270 с., ил.-(Профтехобразование.Теплоэнергетика).

3. Роддатис К.Ф., Котельные установки. Учебное пособие для студентов энергетических специаьностей вузов. М., «Энергия», 1977.

Размещено на Allbest.ru

...