Основные характеристики слоевых топок

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. От размеров и конструкции топки зависят производительность и экономичность котельной установки.

Слоевые топки для сжигания твердого топлива по механизации загрузки топлива и выгрузки шлака делятся на:

· Ручные те, в которых все операции (подача топлива в топку, удаление шлака из топки) производятся машинистом вручную;

· Полумеханические те, в которых механизированы одна или две операции;

· Механические те, в которых все операции производятся механическим приводом без ручного вмешательства машиниста.

По организации слоя топлива на решетке топки делятся:

· Топки с неподвижной колосниковой решеткой и неподвижно лежащим на ней слоем топлива. Такие топки устанавливают в котлах паропроизводительностью от 1 до 10 тонн пара в час;

· Топки с неподвижной колосниковой решеткой и перемещающимся по ней слоем топлива. Такие топки устанавливаются в котлах паропроизводительностью от 2 до 20 тонн пара в час;

· Топки с движущимися механическими цепными колосниковыми решетками. Бывают двух типов: прямого и обратного хода. Топки применяют для сжигания каменных, бурых углей и антрацитов в котлах паропроизводительностью от 10 до 35 тонн пара в час.

Рисунок 2.1 – Схемы топок для сжигания твёрдого топлива в слое: а – с ручной горизонтальной колосниковой 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.

При слоевом сжигании основное горение происходит в слое топлива. Над слоем в топке горят газы, которые выделяются при газификации топлива, а также догорают мелкие фракции, которые выносятся из слоя потоком воздуха.

Скорость газовоздушного потока ограничивается пределом устойчивого залегания топлива. В противном случае возможен вынос топлива, что вызывает потери теплоты (Q₄).

Разновидностью сжигания топлива в слое является сжигание топлива в «кипящем слое». Поток воздуха с определенной скоростью взрыхляет слой топлива. Частички, находясь в объеме топки, будут совершать беспорядочное движение. Это явление называют «кипящим слоем». Для предотвращения выноса частиц из топки, ее сечение увеличивают, что снижает скорость газовоздушного потока. Такой способ используется для низких сортов топлива, где содержится 55% пустых пород, иначе будет происходить зашлаковка.

Показателями слоевой топки служат площадь колосниковой решетки в квадратных метрах и объем топочного пространства в кубических.

Количество килограммов топлива, сжигаемого на 1 м² площади колосниковой решетки в течение 1 ч, называется весовым напряжением площади колосниковой решетки, а количество килоджоулей (калорий) тепла, выделяющегося в течение 1 ч на 1 м² зеркала горения,— тепловым напряжением, кВт/м², и представляет собой отношение:

где Q_н^р – низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг (ккал/кг); B – количество топлива, сжигаемого в данной топке за 1 ч, кг/ч; R – площадь колосниковой решетки, м².

Для обеспечения эффективного сжигания летучих, выделяющихся из топлива, требуется соответствующий объем топочного пространства, кВт/м³ (ккал/ (м^{3 .} ч)), который определяется по тепловому напряжению топочного пространства

где V_T — объем топочного пространства, м³.