Классификация слоевых топок
Обслуживание топки, в которой сжигание топлива осуществляется на решетке, связано с выполнением следующих операций:
- подача топлива в топку;
- шурование слоя - перемещение кусочков топлива относительно друг друга и по отношению к колосниковой решетке;
- удаление из топки шлака.
Механизация топочных устройств имеет большое значение. При полной механизации кочегар превращается в машиниста парового котла, освобождаясь от необходимости затраты физического труда. Кроме того, уменьшается зависимость эффективности работы от индивидуальных качеств кочегара, имеющая место при ручном обслуживании.
Механизация повышает общую эффективность работы котельного агрегата, увеличивает экономичность его работы.
Задача механизации топочных устройств особо актуальна в установках малой и средней мощности, потребляющих большое количество топлив.
Механизировать можно одну, две либо все три перечисленные выше операции, из которых состоит обслуживание слоевой топки.
В зависимости от степени механизации указанных операций топочные устройства подразделяют на следующие виды:
- топки немеханизированные (ручные топки), в которых все три операции выполняют вручную;
- топки полумеханические, в которых механизированы либо одна, либо две операции;
- топки механические, в которых механизированы все три операции.
Характер подачи топлива в топку оказывает решающее влияние на производительность и экономичность топочного устройства.
Слоевые топки. По способу механизации операций обслуживания (подача топлива, шировка слоя, удаление зол и шлака) слоевые топки делятся на ручные (немеханизированные), полумеханические и механические. В полумеханических топках механизирована часть операций. В механических топках механизированы все операции.
Классификации наиболее типичных и относительно широко распространенных топочных устройств со слоевым сжиганием топлива показана на рис.3
Рис.3 Схема слоевых топок
1- топливо; 2- воздух; 3- продукты сгорания; 4- очаговые остатки.
В зависимости от способа организации процесса сжигания топлива слоевые топки можно разделить на три группы:
1) с неподвижной колосниковой решеткой и неподвижным слоем топлива (рис.3,а, б);
2) с неподвижной колосниковой решеткой и перемещением топлива по решетке (рис.3 в, г, д);
3) с подвижной колосниковой решеткой и движущимся вместе с ней слоем топлива (рис.3е).
В показанную на рис.3,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).
На рис.3,б показана полумеханическая топка с пневмомеханическим забрасывателем (ПМЗ) (рис.4) и ручными поворачивающимися колосниками (РПК).
Рис.4. Пневмомеханический забрасыватель топлива.
1-бункер; 2- питатель; 3- роторный метатель; 4- сопловая решетка.
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. 3, в, загрузка осуществляется под воздействием собственного веса топлива. Топки с наклонной решеткой (с углом 40-50, что соответствует углу естественного откоса сжигаемого топлива) используют обычно для сжигания древесных отходов и кускового торфа. Возвратно-поступательное движение колосников на наклонно-переталкивающей решетке (рис. 3,г) дает возможность осуществить непрерывную шуровку слоя топлива, В таких топках возможно сжигание горючих сланцев, бурых углей с большой зольностью и повышенной влажностью и каменных углей с большим выходом летучих веществ.
Топки с шурующей планкой (рис. 3,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 подрезается задней гранью и осуществляется шуровка горящего слоя топлива.
По режиму подачи топлива на решетку различают топочные устройства:
- с периодической загрузкой топлива;
- с непрерывной загрузкой топлива.
В слоевых топках большое значение имеет надежность воспламенения топлива.
По организации тепловой подготовки и воспламенения топлива в слое различают:
- топки с нижним воспламенением;
- топки с верхним воспламенением;
- топки со смешанным воспламенением.
Нижнее, наиболее эффективное воспламенение, обеспечивающее интенсивную тепловую подготовку топлива, достигается при загрузке свежего топлива на горящий слой.
Верхнее воспламенение обычно связано с прогревом и воспламенением топлива за счет лучистого теплообмена слоя с топочными газами и обмуровкой и контакта с горящим топливом.
В смешанных схемах воспламенения имеют место частично и верхнее, и нижнее воспламенение.
Камерные топки
Камерная топка - техническое устройство предназначенное для сжигания пылевидного твердого, жидкого или газообразного топлив имеющее форму параллелепипеда с подом (нижнее ограждение) выполненным или с уклоном к центру или плоско и имеющее на вертикальных стенах отверстия (амбразуры) для установки горелок или форсунок.
По способу сжигания топлива различают топки:
• Со слоевым сжиганием:
- Исторически первый способ
- Изначально было сжигание в неподвижном первом слое. Куски топлива забрасывались на решетку, через которую внизу пропускался воздушный поток. Много раз совершенствовалась.
- Сейчас используют топки:
1. С кипящим слоем (КС)
2. С циркулирующим кипящем слоем (ЦКС)
- Такая технология сжигания ограничивает единичную мощность котла, поэтому перешли к факельному сжиганию.
• С факельным сжиганием:
- Смысл способа в том, что сжигание осуществляется в объеме топки. Жидкое топливо форсунками распыляется на мелкие капли, а твердое топливо измельчается мельницами до пылевидного состояния, подается вместе с воздухом в топку и сжигается там во взвешенном состоянии. Т.к. поверхность пыли больше поверхности куска угля, то прогрев частиц, выход летучих и выгорание кокса происходит быстрее, а значит при одинаковой площади поперечного сечения топки факельный способ обеспечивает большую тепловую мощность.
- Твердотопливные факельные топки – это камерные топки.
- Разновидностью факельных топок являются вихревые топки.
• С вихревым сжиганием:
- В специальных закручивающих потоках сжигается не пыль, а дробленка (куски 5..10мм). Раньше этот способ сжигания считался эффективным, т.к. затраты на измельчение снижались, но сейчас применяется редко из-за сложности конструкции.
По конфигурации топочного объема различают:
• Открытые топки
- С ТШУ, ЖШУ, газо-мазутные.
- Все открытые топки имеют горизонтальное поперечное сечение в виде прямоугольника. Их называют топками призматического типа. В верхней части топки часто имеется аэродинамический выступ, служащий для улучшения аэродинамической картины на выходе из топки.
- В топках с ТШУ, в нижней части есть холодная воронка, экраны ее наклонены под углом α = 54 C. Все экраны обычно открыты (обращены поверхностью труб внутрь топки).
- В топках с ЖШУ, экраны нижней части наклонены под углом α = 15 C, и обычно вся нижняя часть экранов покрыта металлическими шипами, а поверхность шипов – карборундовой смазкой. Она необходима для уменьшения теплосъема в нижней части топки, повышения уровня температур и как следствие, для улучшения условий жидкого шлакоудаления. Шлак выходит из топок с ЖШУ через отверстия, которые называются летками (1, 2 по длине).
-В газо-мазутных топках или с ЖШУ нижняя наклонная часть называется подом. При сжигании газа, золы не образуется, а при сжигании мазута ее образуется очень мало, поэтому в газо-мазутных топках леток нет. При сжигании мазута значение величин падающих радиационных потоков в нижней части топки очень велики, поэтому под таких топок часто закладывается кирпичом. В котлах до критических давлений это позволяет избежать в экранах пода образования пароводяной смеси и ее расслоения.
• Полуоткрытые топки:
- С ЖШУ, газо-мазутные.
• Двухкамерные, трехкамерные топки:
- С ЖШУ, реже газо-мазутные.
- Отличительным признаком двухкамерных топок является шлакоулавливающий пучок. Обычно это испарительная поверхность нагрева из труб большего диаметра, которые снаружи покрыты карборундовой обмазкой. Шлакоулавливающий пучок необходим для увеличения коэффициента шлакоудаления aшл (для двухкамерных топок aшл=0.4). Для этого пучка приходится использовать испарительную поверхность нагрева, т.к. он работает в зоне высоких температур (1500..1600 C) и его нужно охлаждать.
- Топка с горизонтальными циклонными предтопками формально является трехкамерной и первой камерой являются два горизонтальных циклонных предтопка. Они имеют сложную конструкцию и их стены экранированы змеевиками из спиральных труб. Эти змеевики ошипованы и покрыты обмазкой, а иногда и закрыты специальной кладкой. В циклоны тангенциально поступает воздух и топливо – воздушная смесь. Частицы топлива подаются здесь не в виде пыли, а в виде дробленки с размерами куска 5..10мм, поэтому при использовании таких топок системы пылеприготовления не нужны – получается экономия на размоле топлива. Вторая камера – это камера зажигания, в которой все экраны ошипованы и покрыты обмазкой. Т.к. температура ПВС в циклонах и камере дожигания очень высоки, то трудностей с выходом жидкого шлака нет, а коэффициент шлакоулавливания aшл=0.44..0.45, т.к. есть шлакоулавливающий пучок.
- На Черкасской ТЭЦ котлы БКЗ – 210 – 140 – 560 с такими топками. В эксплуатации они показали надежную работу жидкого шлакоудаления, но из-за высокого уровня температур герметичность в месте сопряжения циклонов с камерой дожигания часто нарушалась. Кроме того, выбросы вредных веществ на котлах с такими топками из-за высокого уровня температур тоже большие – было принято решение провести реконструкцию и оборудовать эти котлы полуоткрытыми топками с ЖШУ.
-Топка с вертикальными циклонными предтопками является двухкамерной, она обладает теме же «+» и «-», что и топка с горизонтальными циклонными предтопками.
-Из-за большой конструктивной сложности и плохих экологических показателей топочного процесса, топки с циклонными предтопками давно не производятся.
По способу компоновки горелок различают топки:
• С фронтальной компоновкой
-Горелки могут располагаться в 1..5 ярусов
• С встречной компоновкой
-Горелки могут располагаться в 1..5 ярусов
• Со встречно-смещенной компоновкой
-1..2 яруса
• С тангенциальной компоновкой
-Очень широко используется при твердом и жидком шлакоудалении. Оси горелок в ярусе расположены по касательной к условной окружности диаметром (зависит от шлакоудаления). Топка чаще всего близка к квадратной и . В ярусе может быть 4, 6, 8 горелок
-1..5 ярусов
• С подовой компоновкой (используется только на газо-мазутных топках)
• С потолочной компоновкой (в инвертных котлах)
• С L-образной компоновкой
Очень широко используются фронтальная, встречная и тангенциальная компоновка. Встречная и тангенциальная компоновки встречаются на котлах любой паропроизводительности при сжигании газа, мазута, и др. топлив с любым шлакоудалением. Фронтальная компоновка используется на котлах производительностью при сжигании газа, мазута и твердых топлив с ТШУ. Остальные виды встречаются редко.
zя – число ярусов, Sбок – боковой простенок, aт – ширина топки, bт – глубина топки, hяр – высота яруса, s – шаг
Экраны топок:
На котлах Е и Еп высокого давления используют в качестве испарительных экранов трубы диаметром 60х5 мм. Т.к. hш≈15мм, то толщина обмазки составляет ≈20мм. Шипы способствуют лучшему закреплению обмазки и отводу теплоты от обмазки к трубам.
Во всех современных котлах наружная теплоизоляция в заводских условиях наносится на наружную поверхность труб. Толщина тепловой изоляции , она не связана с каркасом котла. Она называется натрубной теплоизоляцией (обмуровкой). Экраны в топках подвешиваются за верхнюю часть к каркасу, а при переходе в рабочее состояние расширяются вниз.
На старых котлах встречается накаркасная обмуровка:
• Два слоя кирпича (огнеупорный и теплоизоляционный)
• Передает вес на каркас котла
• Предусматривает тепловые швы для компенсации расширений
• Трубы расширяются независимо от обмуровки
Основные характеристики топок (для котлоагригатов паропроизводительностью 75 т/ч и выше)
| Класс | Тип | Топливо | Коэффи-циент избытка воздуха | Недо-жог, % | Форси-ровка Q/F, Гкал/(м2×ч) | Тепловое напряжение топочного пространст-ва Q/ V, Мкал/(м3×ч) |
| Слоевые Факель-ные Вихре-вые | С пневмо- забросом и неподвижной решёткой С цепной решёткой Шахтно-цепная С горелками и сухим шлако-удалением С шахтными мельницами С жидким шла- коудалением С горизонтальными циклонами С предтопками ВТИ | Слабо-спекаемые каменные угли Сортовой антрацит Кусковой торф Каменный уголь Антрацит Мазут Природный газ Бурый уголь Фрезторф Каменный уголь Дроблённый каменный угоголь Угрублённая угольная пыль Грубая уголь-ная пыль | 1,4 1,5 1,3 1,2 1,2—1,25 1,3 1,1 1,2 1,2 1,2 1,1—1,2 1,1—1,2 1,1—1,2 | 5,5 10 3 1—1,5 4,6 0,5 0,5 0,5—1 0,5—1 0,5 1,5 1,5 0,5 | 0,8—1 0,8—1 1,5—1,9 2—2,5 2—2,5 2—2,5 2—2,5 2—2,5 2—2,5 — 12—14 10—12 16 | 200—300 250—400 250—400 150 120 250 300—400 160 140 До 800 1100* 1100* 650—750* |
Камерные топки
Камерная топка - техническое устройство предназначенное для сжигания пылевидного твердого, жидкого или газообразного топлив имеющее форму параллелепипеда с подом (нижнее ограждение) выполненным или с уклоном к центру или плоско и имеющее на вертикальных стенах отверстия (амбразуры) для установки горелок или форсунок.
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.
Сжигание мазута в топках. 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 обуславливается 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. На рис.15.4 показаны принципиальные схемы применяемых форсунок.
Форсунки с механическим распылением разделяют на прямоструйные, центробежные и ротационные. В прямоструйных форсунках (Рис.15.4,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.15.4,б,в) топливо распыляется под действием центробежных сил, возникающих при закручивании топливного потока.
В ротационных форсунках (Рис.15.4,г) топливо подается внутрь быстро вращающегося распыливающегося 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.15.4,д) в качестве такой среды используют водяной пар с давлением 0,4-1,6 Мпа., а в пневматических форсунках (Рис.15.4,е) используют воздух низкого (0,002-0,008 Мпа) и высокого (0,2-1 Мпа и выше) давления.
Дата: 2019-02-02, просмотров: 550.
