Процесс топки котлов. Виды топок котлов
Механические топки
Механические топки
Механические топки. Трудность снабжения небольших потребителей сортированным топливом определенных вид он и месторождений, недостаточная квалификация обслуживающего персонала и большая доля ручного труда при обслуживании требуют полной механизации топочных устройств небольших котлоагрегатов. Трудоемкими и тяжелыми операциями является загрузка топлива на колосниковую решетку, удаление с нее шлака, шуровка слоя. Если в топочном процессе эти операции механизированы, то топка может считаться механической, во всех других случаях она является полумеханической.
Исходя из указанных положений в серийно выпускаемых в СССР топочных устройствах к котлоагрегатам малой производительности предусмотрены механизация процессов подачи топлива на решетку и удаление с нее шлака.
На рис. 3-6 показаны механические топки с забрасывателем топлива на горящий слой, оборудованная качающимися колосниками, дан разрез топочного устройства с пневмомеханическим забрасывателем топлива 3, колосниковой решеткой 1, приводом к колосникам, бункером для топлива 4, дверцами топочной камеры, коробом для подачи воздуха в бункер, предназначенный для сбора провала и шлака, шлаковым затвором.
Рис. 3-6. Разрез и общий вид фронта механичсекой топки с ПМЗ и решеткой из поворотных колосников. 1 - поворотные колосники; 2 - свод над топочной дверцей; 3 - забрасыватель топлива ПМЗ; 4 - угольный ящик-бункер; 5 - привод ПМЗ.
Общий вид пневмомеханического забрасывателя ПМЗ показан на рис. 3-7. Топливо, поступающее в бункер с наклонными перегородками для предупреждения зависания, каскадно-лотковый угольный ящик Л, перемещается к плунжерному питателю 6, имеющему высоту 50 мм и максимальную длину хода плунжера 42 мм.
Движение плунжеру передается через редуктор 7 и кулисный механизм с эксцентриком, при помощи которых можно изменять длину хода плунжера в 2,2 раза. Кулиса соединяется с приводным валом плунжера собачкой и рычагом, которые позволяют отключить питатель, не останавливая вращения ротора 7, и проводить тонкую регулировку производительности питателя.
Шатун кулисы связан с эксцентриком, сидящим на промежуточном валу, вращаемом через две пары зубчатых колес от вала ротора 1. Плунжер сталкивает топливо на разгонную плиту 5. Передвигая плиту с помощью маховика, можно изменять дальность заброса топлива на решетку. Высота плиты 150 мм, угол наклона к горизонту 45°.
С разгонной плиты топливо попадает в цилиндрический лоток 2. Ротор с лопастями 1 в лотке вращается с частотой от 600 до 1100 оборотов в минуту. Топливо забрасывается в топочную камеру сверху на слой двумя рядами сплошных лопастей волнообразного профиля; в зависимости от ширины забрасывателя в каждом ряду ставят по две или три лопасти. Ротор имеет диаметр (по краям лопастей) 216 мм, лоток - 232 мм. Топливо забрасывается веером с углом раскрытия в 40°. Со стороны топки к лотку примыкает чугунная фурма из колосников Д под которые подается воздух с давлением в 500 - 800 Па (50 - 80 ты вод. ст.).
Рис. 3-7. Пневмомеханический забрасыватель ПМЗ-ЦКТИ.
Лоток, в котором вращается ротор, имеет в средней части откидную плиту для осмотра и удаления застрявших предметов и кусков, топлива. С боков забрасывателя установлены два сопла 4 сечением 40X40 мм, оси которых пересекаются внутри топки и составляют с осью забрасывателя угол 20,5°. Фурма и сопла служат для подачи воздуха под летящие куски топлива для подхвата мелких частиц и сжигания их в объеме топочной камеры.
Рис. 3-8. Толщина слоя и фракционный состав топлива по длине решетки РПК при подаче рядового угля ПМЗ.
Вал ротора соединен шарнирной муфтой и клиновой ременной передачей с асинхронным, электродвигателем мощностью в 1,1 кВт.
Забрасыватель может обеспечить в зависимости от его ширины в 350, 400 и 600 мм производительность котлоагрегата в 2; 2,2 и 3,3 кг/ч (7, 8, и 12 т/ч) соответственно.
Иногда забрасыватели выполняют со скребковым или пластинчатым питателем вместо плунжерного. Колосниковая решетка с ПМЗ выполняется обычно из поворотных колосников с ручным приводом - РПК.
Колосники в виде пластин размером 300X189 мм имеют ширину 14, 28 и 42 мм; свободно насаживаются на вал с прямоугольным сечением 40X60 мм, перекрывая скосами соседний ряд колосников. Живое сечение решетки составляет около 5%, а сама решетка исключает провал топлива. Расстояние между осями валов 305 мм, ширина каждой секции может составлять от 900 до 1300 мм, длина решетки - от 1525 до 3660 мм, включая переднюю плиту длиной 495 мм. Ручной привод позволяет поворачивать колосники на 60°. При повороте колосников происходят частичная шуровка слоя топлива и удаление части нижнего слоя шлака. Толщина слоя и фракционное распределение слоя рядового угля по длине неподвижной решетки при пневмомеханическом забрасывателе по опытам Е. В. Нечаева показаны на рис. 3-8.
Процесс сжигания твердого топлива на неподвижной колосниковой решетке можно механизировать применением так называемой шурующей планки, которая перемещает топливо по колосниковой решетке, производит его шуровку и сталкивает шлак в специальный бункер. Общий вид такого устройства показан на рис. 3-10.
Рис. 3-10. Механическая топка с неподвижной колосниковой решеткой и шурующей планкой для каменных углей и их отходов. 1 - каретка; 2 - штанга; 3 - планка; 4 - электродвигатель с редуктором; 5 - водогрейный котел; 6 - лаз в топку; 7 - колосниковая решетка; 8 - бункер для топлива; 9 - бункер для шлака.
Шурующая планка 3 приводится в движение специальным устройством, состоящим из рамы - каретки 1 со штангами 2, к которым она прикреплена, и механизма, соединенного с цепью и вращаемого с помощью электродвигателя 4. В крайних положениях рамы установлены концевые выключатели. Штанги могут быть выполнены в виде цепей, труб, швеллеров. Топливо из бункера S, расположенного на фронте топки с шурующей планкой 3 (форма которой показана на рис. 3-11,а), захватывается и подается под горящий слой на решетку; при поступательном и возвратном движении шурующей планки куски топлива перемещаются и перемешиваются по длине решетки (рис. 3-11,б).
Рис. 3-11. Профили (а) и схема работы шурующей планки (б).
Планка осуществляет в течение цикла перемещение топлива, его шуровку и удаление шлака. Планка движется 80 - 85% времени за цикл, совершая его за 8 - 20 мин. Время цикла связано с видом топлива, длиной решетки и тепловой нагрузкой топки. Топливо и его шлак не должны спекаться, и поэтому планку обязательно охлаждают водой. Механические топки с шурующей планкой пока по ряду причин не нашли широкого применения в котельных установках.
Механизм для подачи и перемещения слоя топлива, а также удаления шлака может быть отделенным от колосников и совмещенным с ними, как это показано на рис. 3-12.
Такие топочные устройства называют топками с наклонно переталкивающими решетками или каскадными в зависимости от их конструктивного исполнения.
В некоторых конструкциях топливо подается на колосниковую решетку под слой горящего на ней топлива с помощью шнеков, поршней и других механизмов (рис. 3-12,6 и в).
Наибольший интерес представляет механическая топка Ломшакова - Крууль (ЛК), предназначенная для сжигания городских отходов и сланцев.
Общий вид колосниковой решетки приведен на рис. 3-13.
Решетка состоит из трех подвижных рам - тележек с раздельными приводами 2. Рамы могут перемещаться друг относительно друга с числом ходов 2 или 4 в минуту на относительную длину в 0, 60, 110,145, 160 мм. Топливо из бункера 4 подается в предтопочную шахту 5, из которой поступает на направляющую плиту 10 и колосники 1, затем с помощью переталкивающих колосников (рис. 3-13,6) шуруется и передвигается вниз к последнему ряду колосников, где лежит шлак. Колосники решетки имеют ячейки глубиной 50 мм (рис. 3-13,в), заполненные гранитным гравием с размерами кусков 8 - 12 мм, что необходимо для уменьшения провала топлива. С колосников шлак удаляется в бункер 9. Угол наклона решетки к горизонтали 10,5°, длина колосника ≈730 мм, ширина - 200 мм; сопротивление решетки с ячейками, засыпанными гравием, составляет 100 -120 Па (10 - 12 мм вод. ст.).
В решетках такого типа ширина зеркала горения от 1100 до 6500 мм и длина от 3300 до 8800 мм, т. е. для производительности агрегатов от 0,8 до 23 МВт (от 0,7 до 20 Гкал/ч).
В настоящее время топки ЛК не выпускаются.
Механизацией процесса сжигания топлива в слое является применение цепных подвижных колосниковых решеток.
Общий вид цепной колосниковой решетки показан на рис. 3-14.
Решетка состоит из рамы, на которой установлены подшипники двух валов - ведущего 1 и ведомого 7. На ведущем валу закреплены шестерни-звездочки, входящие в зацепление с ведомыми элементами полотна колосниковой решетки, на ведомом валу - гладкие шкивы.
Полотно колосниковой решетки может быть выполнено из стальных пластинчатых цепей (чешуйчатое полотно), к которым прикреплены держатели колосников с помощью «пальцев» со шплинтами. В отверстия держателей заводят пальцы - приливы колосников. Цепи соединены между собой стяжными стержнями с надетыми на них дистанцирующими трубками и роликами.
Вся эта конструкция опирается на раму 2 из балок (рельс), по которым катятся ролики. Попадая на шкив ведомого вала, колосники поворачиваются, в результате чего остатки топлива или шлака выпадают, очищая колосниковое полотно. Далее полотно решетки перемещается к фронту топки. Для разгрузки основной рамы под полотном установлены нижние направляющие балки в виде дополнительной рамы 6.
Рис. 3-12. Слоевые топки с наклонно переталкивающими топливо колосниками и с нижней подачей топлива. а: 1 - колосники; 2 - механизмы для перемещения колосников; 3 - бункер для топлива; 4 - шибер, регулирующий толщину слоя топлива; 5 - бункер для шлака; 6 - поршень или плунжер; 7 - дробилка для шлака; б и в: I - поступившее сырое топливо; II - слой с выходящими летучими; /// — горящие летучие и кокс; IV — зона догорания топлива и шлака.
Рис. 3-13. Механическая топка с наклонно переталкивающими колосниками Ломшакова - Крууль (ЛК). а - общий вид топки; б - колосники среднего ряда; в - ячейка колосника с заполнением гравием из гранита; 1 - колосники решетки; 2 - привод тележек; 3 - управление тележками; 4 - предтопочный бункер; 5 - предтопочная шахта; 6 - зоны подачи воздуха; 7 - вторичное острое дутье; 8 - шиберы для спуска провала; 9 - бункер для шлака; 10 - направляющая плита.
Рис. 3-14. Топка с беспровальной цепной решеткой. а - продольный разрез; б - вид на фронт.
Масса 1 м2 полотна решетки составляет 300 - 400 кг и общая масса 1 м2 активной площади решетки - 1,5 - 2,7 т.
Из бункера 3, расположенного на фронте топки, топливо попадает на колосники решетки 5. Толщина слоя топлива регулируется с помощью секторного затвора 10 и шибера 11. Скорость движения колосниковой решетки может быть изменена приводом 9 с редуктором 12, сидящим на ведущем валу решетки.
В топочном пространстве осуществляется верхнее зажигание топлива под действием излучения сводов, факела и частично соприкосновения с горящим слоем. По мере движения решетки и лежащего на ней неподвижно топлива происходят подсушка топлива, выделение летучих, выгорание образовавшегося кокса и выжигание шлака. Распределение потока воздуха в соответствии с фазами горения топлива под колосниковой решеткой осуществляет короб 4, разделенный на зоны.
Рис. 3-15 Топка с чешуйчатой цепной решеткой обратного хода (продольный разрез и вид на фронт). 1 - ведущий передний вал; 2 - рама решетки; 3 - угольный ящик; 4 - колосниковое полотно; 5- задний вал; 6 - задние неподвижные колосники; 7 - опорные катки; 9 - привод цепной решетки и редуктор; 11 - привод ПМЗ - двигатель, передача и редуктор; 12 - кожух фронта; 14 - шахта для шлака; 15 - ПМЗ; 16 - дополнительная рама (остальные обозначения в тексте к рис. 3-14).
Рис. 3-16. Общий вид механической топки, оборудованной цепной решеткой с ленточным полотном - ЛЦЗ и ПМЗ.
Рис. 3-17. Продольный разрез топки с цепной колосниковой решеткой и предтопком Макарьева для сжигания торфа.
Шлак удаляется с колосниковой решетки при помощи шлакоснимателя 8 и сбрасывается в бункер для сбора шлака. Подобного типа цепные решетки называются беспровальными цепными решетками (БЦР) с соответствующим номером, а иногда с шифром (М), обозначающим модернизацию.В последние годы заводы выпускают цепную решетку с чешуйчатым (ЧЦР) или ленточным (ЛЦР) полотном прямого и чаще обратного хода с пневматическим забросом топлива (ПМЗ). Общий вид компоновки механической топки с ЧЦР обратного хода показан на рис. 3-15. В отличие от топки с ЧЦР прямого хода в ней отсутствует регулятор толщины слоя на решетке и бункер для шлака перенесен на фронт топки. Скорость движения решетки может изменяться в пределах от 2,3 до 16,6 м/ч, живое сечение полотна решетки равно 5%, мощность электродвигателя от 4 до 12 кВт.
Решетка с ленточным полотном ЛЦР отличается от механической топки с чешуйчатым ЧЦР тем, что полотно набирается из пяти типов колосников, часть которых является ведущими. Они представляют собой звено цепи, приводимой в движение звездочкой. Общий вид конструкции механической топки с ЛЦР обратного хода с пневмомеханическим забрасывателем приведен на рис. 3-16. Вид с фронта обеих механических топок одинаков, масса 1 м2 колосникового полотна решетки ЛЦР составляет около 430 кг; скорость движения от 2,04 до 13,9 м/ч, живое сечение - 5%, мощность электродвигателей решеток от 1,4 до 4,0 кВт и пневмомеханического забрасывателя - 1,1 кВт.
Для сжигания кускового торфа на цепных решетках применяются механические топки с предварительной подготовкой (подсушкой) топлива в предтопках системы Макарьева (рис. 3-17). Подготовка топлива осуществляется на специальных ступенях 1 за счет создания и поддержания очагов горения. Ступени состоят из охлаждаемых балок, обмурованных или защищенных огнеупорной массой. В предтопок для поддержания горения вводится до 15% воздуха, нагретого до температуры 250°С.
Предтопок Макарьева позволяет экономично сжигать кусковой торф с добавкой к нему до 30% по массе фрезерного торфа при влажности топлива до 50%. Цепные решетки с предтопками применяют для сжигания торфа под котлами производительностью до 2,8 кг/с (50 т/ч) или до 35 МВт (30 Гкал/ч) с использованием серийно выпускаемых решеток.
Конструктивное оформление предтопка выполняется либо заводом - изготовителем котельного агрегата, либо проектной организацией, разрабатывающей котельную.
Рис. 3-18. Механические топки с псевдоожиженным (кипящим) слоем топлива в энерготехнологической установке.
Более высокой интенсификации процесса сжигания топлива в слое можно достигнуть, сжигая топливо в полувзвешенном состоянии - в механических топках с псевдоожиженным кипящим слоем. В этих топках для поддержания скорости витания топлива требуется точное соответствие скорости воздуха и газов и размеров частиц топлива. Сложность процесса и трудность обеспечения топок с кипящим слоем топливом с определенным размером частиц привели к тому, что их применяют пока в технологическйх установках (рис. 3-18). Заводская конструкция топочного устройства и котлоагрегата показана на рис. 3-19.
Рис. 3-19. Механические топки с псевдоожиженным (кипятим) слоем топлива и ее компоновка с установкой по рис. 3-18.
Кроме приведенных, имеются многочисленные конструкции механических топок для котлов малой производительности, однако они или проходят проверку, или еще не совершенны.
Для классификации и анализа Е. В. Нечаев и А. Ф. Лубнин (ЦКТИ) предлагают по принципу движения потоков топлива и воздуха различать следующие схемы слоевого процесса:
- с встречными потоками топлива и воздуха; с поперечными потоками топлива и воздуха;
- с параллельными потоками топлива и воздуха;
- с обращенным слоем (потоки топлива и воздуха на решетке, охлаждаемой водой, направлены вниз;
- с решеткой соприкасается раскаленный слой топлива;
- смешанные схемы.
topky.ru
Процесс топки котлов | О продукции
Общие правила
Перед началом эксплуатации твердотопливных котлов необходимо:
- осмотреть топливники котлов, газоходы, дымовые трубы и при необходимости отремонтировать их;
- пришедшие в негодность отопительные приборы (топочные и поддувальные дверцы, задвижки, вьюшки, прочистные дверцы, решетки и др.) отремонтировать или заменить новыми;
- устранить все неплотности, имеющиеся в местах заделки дверец, задвижек;
- дымоходы очистить от сажи и золы;
- изучить инструкцию по правилам ухода за твердотопливными котлами и их топки.
Перед растопкой котла на твёрдом топливе необходимо прогреть трубу сжиганием сухих стружек или щепы и устранить дымление печи. Применение для растопки твердотопливных котлов керосина, бензина и других легковоспламеняющихся жидкостей строго воспрещается. Когда в котле сильная тяга, рекомендуется растопку зажигать при закрытой трубной задвижке и открывать ее после загорания растопки.
Не рекомендуется топить одновременно несколько твердотопливных котлов, расположенных в смежных комнатах и присоединенных к одному общему дымоходу. Это может привести к потере тяги в котлах, а также к их дымлению. Во время топки твердотопливного котла при слабой тяге в трубе все вытяжные отверстия в помещениях должны быть закрыты.
Для равномерного догорания топлива следует несгоревшие частицы топлива сгребать на колосниковую решетку. Запрещается топить твердотопливные котлы с открытой топочной дверцей, это ведет к большим потерям тепла и пережегу топлива. Во избежание угара людей вследствие преждевременного закрытия трубы в задвижке и во вьюшке обязательно должно быть сделано отверстие диаметром 15 мм (рисунок 1).
На рисунке – в засове задвижки просверлено отверстие диаметром 15 мм
Труба твердотопливного котла закрывается тогда, когда угли сгорят полностью и над ними исчезнет синий огонек.
При чистке топки несгоревшее топливо (уголь, брикеты и др.) выбирается из шлака и вторично используется для топки котла.
В твердотопливных котлах можно сжигать различные виды топлива – дрова, торф, уголь каменный и бурый, брикеты и различные топливные отходы. Для этого обязательно требуется соответствие оборудования топок видам фактически используемого топлива и полная их исправность.
Топка дровами
Дрова можно сжигать практически во всех твердотопливных котлах. Дрова для топки котлов должны быть наколоты и по возможности сухими – это основное условие для того, чтобы получить от твердотопливного котла требуемый тепловой эффект. Для ускорения высыхания сырых дров их следует предварительно расколоть.
При закладке дров в топливник необходимо, чтобы над дровами, до свода топливника, оставалось свободное пространство высотой не менее 200 мм.
Рекомендуется: поленья в топливнике укладывать плотно одно к другому; сразу закладывать не менее половины порции дров, а остальное количество забрасывать по мере прогорания за один – два приема в зависимости от количества топлива и емкости топливника.
Для равномерного сгорания дров их надо расшуровывать два – три раза за топку, делая это быстро, не охлаждая котла.
Топка торфом
Сжигание торфа возможно во всех твердотопливных котлах, в которых сжигаются дрова. Перед началом топки котла необходимо: очистить топливник от золы; закрыть поддувальную и открыть топочную дверцы; уложить на колосниковую решетку слой торфа и сверху него растопку из мелко наколотых дров по весу 0,3–0,5 кг; сверху растопки уложить торф толщиной до 200 мм; открыть задвижку примерно на 2 сечения газохода.
После этого зажечь растопку. Как только начнет загораться торф, поддувальную дверцу открыть, а топочную закрыть. Остальные порции торфа следует забрасывать в топливник по мере надобности, производя это быстро, и перед заброской очередной порции торфа предыдущий слой его необходимо разравнивать, сбивая золу для того, чтобы горение торфа шло равномерно.
Перед окончанием топки (при герметических дверцах) плотно закрыть (завинтить) топочную и поддувальную дверцы; при обыкновенных же дверцах следует почти полностью прикрыть поддувальную дверцу, а трубу закрыть задвижкой на 2 сечения газохода.
Топка углем
Сжигание углей допускается в отопительных котлах, приспособленных для работы на этом виде топлива.
Для сгорания углей в твердотопливном котле лучшим топливником является шахточка с вертикальными стенками, оборудованная колосниковой решеткой. Желательно, чтобы топливник имел большую высоту. В частности, для сжигания антрацитов эта высота от свода (перекрытия) топливника до уровня решетки должна быть до 50 см. В отопительно-варочных печах типа «шведки», для кухонных плит с чугунным плитным настилом, надо уменьшить высоту топочного пространства до возможного минимума, так как при большой высоте топливника чугунный настил будет прогреваться плохо. Нормальным расстоянием между топочной и поддувальной дверцами для антрацита считается расстояние 21 см, и как минимум 14 см. При переоборудовании топок под уголь этих расстояний небходимо придерживаться.
Топочные и поддувальные дверцы должны быть чугунные, герметичные. Колосниковая решетка для антрацита должна быть обязательно чугунной с развитыми ребрами, благодаря которым она хорошо охлаждается и не перегорает. Рекомендуется иметь следующие размеры печных приборов: топочные дверцы – 205 X 250 мм; поддувальные дверцы – 140 X 250 и 140 X 130 мм; решетки – 205 X 300 и 205 X 350 мм; колосники – длиной 275, 300 и 350 мм.
Топка твердотопливного котла, оборудованного под уголь, пригодна для сжигания в ней других видов топлива. Перед началом растопки котла на дровах необходимо: очистить топливник от золы, шлаков и несгоревшего угля; уложить растопку из щепы или мелко колотых дров по весу около 1,4–1,5 кг. Растопка раскладывается по колосниковой решетке и зажигается при слегка открытой трубной задвижке.
Когда растопка разгорится, трубная задвижка открывается полностью и забрасывается первая порция мелко наколотого угля ровным слоем 50–80 мм по всей решетке. После этого закрывают топочную дверцу и открывают поддувальную. Когда уголь разгорится, забрасывают первую порцию до толщины слоя 120–200 мм.
При последующих забрасываниях топлива надо выполнять следующие требования: забрасывать новые порции угля тогда, когда предыдущая достаточно хорошо разгорится; при каждом забрасывании угля, сопряженном с открыванием топочных дверец, следует предварительно прикрыть поддувальную дверцу; следить, чтобы топливо не прогорало до колосников и горело во всей массе ровным слоем.
Если в каменных углях имеется мелочь или пыль, то ее перед забрасыванием в топку следует смачивать водой. Жирные, сильно спекающиеся угли марок ПЖ и Ж, состоящие из мелочи, обычно смачивают обильно настолько, чтобы слиплись частицы угля, не допуская при этом избытка воды.
Угли паровично-спекающиеся марки ПС и слабоспекающиеся марки СС большей частью мелкие и требуют умеренного смачивания.
Тощие угли марки Т, состоящие обычно из мелочи и подготовляемые для забрасывания в топку, смачивают до влажного состояния всей массы. Длиннопламенные угли смачивают лишь настолько, чтобы уменьшить образование пыли.
Антрацит смачивания не требует; иногда, при большом содержании мелких частиц, его смачивают для уменьшения выделения пыли.
Во время топки топочную дверцу следует держать закрытой, открывая ее только на время забрасывания свежей порции топлива.
Во время топки шуровать уголь следует по возможности реже во избежание излишнего охлаждения топливника, большого провала угля через колосниковую решетку и смешивания его со шлаком. При многозольных бурых углях (подмосковный, челябинский, среднеазиатский и др.), наоборот, шуровку надо производить чаще, иначе куски угля «озолятся» и потухнут. Заброска этих углей должна производиться чаще и малыми порциями.
При догорании топлива следует прикрыть поддувальную дверцу, а при герметических дверцах ее можно закрыть.
Когда слой топлива достигнет 30–40 мм, следует поддувальную дверцу закрыть совсем, а трубу закрыть задвижкой на ? сечения газохода. Закрыть совсем дымовую трубу надо тогда, когда угли сгорят полностью.
Преждевременное закрытие трубы может привести к угару людей.
Для растопки антрацита рекомендуется применять мелко наколотые сухие дрова, а уголь должен быть наколот кусками величиной от 30 до 50 мм. Первая порция антрацита забрасывается на разгоревшуюся растопку ровным слоем толщиной 50–70 мм. Минут через 15–20, когда антрацит разгорится, забрасывают вторую порцию с таким расчетом, чтобы общая толщина слоя была доведена до 250 мм, а далее ведут топку так же, как и при каменном угле.
Топка брикетами
Угольные и торфяные брикеты являются хорошим топливом для твердотопливного котла.
Перед началом топки твердотопливного котла подготовляют ее топливник так же, как и для топки углем. Первая порция брикетов забрасывается в топку ровным слоем толщиной 100–120 мм. Когда брикеты разгорятся, забрасывают вторую порцию до толщины 150–180 мм.
При последующих забрасываниях брикетов в топку надо выполнять те же требования, что и при топке твердотопливного котла углями.
Во время топки шуровать каменноугольные брикеты не следует, а шуровку буроугольных и торфяных брикетов производить по возможности реже. При этом необходимо следить, чтобы брикетная пыль как при чистке топки, так и при заброске и шуровке ее не поступала в помещение.
Топку твердотопливного котла ведут до полного сжигания брикетов. При чистке топки несгоревшие брикеты выбираются из золы и вторично используются для топки печи.
www.defro.by
Котлы для котельных
По роду теплоносителя котлы для котельных подразделяются на паровые и водогрейные. В водогрейных котлах теплоносителем является вода, нагретая до 95-115 °С. Они предназначены для отопления и горячего водоснабжения жилых, производственных, сельскохозяйственных, административных зданий и сооружений. Паровые котлы вырабатывают пар, который применяется в технологических процессах промышленных предприятий либо идет на выработку электроэнергии.
Самым распространенным типом котлов, установленных в котельных, являются стальные водогрейные котлы. Еще остаются в эксплуатации чугунные секционные котлы, но их постепенно заменяют стальные, которые отличаются простотой конструкции и обслуживания, долговечностью, небольшими габаритами.
Водогрейные котлы серии КВ
Стальные котлы для котельных выпускаются с топками ручной топливоподачи котлы КВр, с полумеханическими и механическими топками котлы КВм, с топками и горелочными устройствами для сжигания газообразного и жидкого топлива котлы КВа.
Основные характеристики
Стальные водогрейные котлы могут отапливать помещения площадью от 1500 до 34500 кв.м, температура на выходе от 95 до 115 °С. Мощность в зависимости от типа может быть от 0,17 до 4,0 МВт. Причем котлы до 1, 25 МВт могут работать без дымососного оборудования благодаря аэродинамической схеме, создающей необходимое разряжение под дымовой трубой.
Котлы для котельных марки КВ состоят из конвективной и топочной части. Конвективная часть выполнена из стальных цельнотянутых или электросварных труб, вваренных в раздающие и собирающие коллекторы. Весь блок обшит листовой сталью и устанавливается на топочную часть. Топочное устройство может быть нескольких видов.
Топки с неподвижным колосниковым полотном
В котлах КВр предусмотрены ручная топливоподача и шлакоудаление. Топка - с чугунной провальной неподвижной колосниковой решеткой. Для загрузки топлива во фронте котла предусмотрена загрузочная дверца, а для выгрузки шлака и золы - зольная дверца. Топка с РВР (разновидность топочной решетки) представляет собой радиальную воздухораспределительную решетку из водоохлаждающих труб с полосой для провала золы и шлака.
Котлы для котельных типа КВр предполагают использование тяжелого физического труда оператора, поэтому для облегчения нагрузок были разработаны топки с поворотными или опрокидывающимися колосниками. Колосники изготавливаются из чугуна с присадками из хрома и алюминия и имеют ребристую поверхность. Под колосниками расположены бункеры для сбора шлака и золы, выпадающих при повороте колосников. Для поддержания реакции горения осуществляется подача воздуха от дутьевого вентилятора.
Котлы для котельных с полумеханизированными и механизированными топками подразделяются на КВм с топкой ЗП РПК или ПМЗ РПК, с топками ТШПМ, ТЛПХ, ТЛЗМ и ТЧЗМ с разными мощностными показателями.
Топки ЗП РПК и ПМЗ РПК оборудованы механическими забрасывателями топлива и поворотными колосниками. Топливо транспортером передвигается в котловой бункер, откуда при помощи механического или пневмомеханического забрасывателя подается на колосниковую решетку. После сгорания шлак и зола путем поворота колосников сбрасываются в бункер, откуда удаляются транспортером.
Котлы для котельных с топками ТШПМ оборудованы неподвижным беспровальным колосниковым полотном и шурующей планкой. Для поддержания горения топливо должно изменять свое положение, эта операция называется шуровкой. В котельных с ручной топливоподачей эту процедуру выполняет кочегар вручную. В топках ТШПМ предусмотрена механизация с помощью шуровочной планки. Планка представляет собой чугунный брусок в форме неравнобедренного треугольника, укрепленный на штанге, приводимой в движение электроприводом. Угол наклона переднего края планки значительно больше, чем заднего.
Планка совершает возвратно-поступательное движение со скоростью 15 м/мин. Находясь на дне загрузочной воронки, по ходу движения вперед планка перемещает достаточно большое количество топлива. Двигаясь назад, пологая сторона планки не имеет возможности сдвигать топливо, а только взрыхляет его, чем и совершает операцию шуровки. Полотно при этом неподвижно, шлак сбрасывается с него в конце поступательного движения в бункер, откуда и удаляется.
Топки с движущимся колосниковым полотном
Котлы для котельных могут оборудоваться топками другого типа: с движущимся колосниковым полотном и неподвижным слоем топлива на нем. Такие топки имеют разновидности:
- ТЛПХ - топка с ленточным полотном переднего хода,
- ТЛЗМ - топка с ленточным полотном заднего хода с забрасывателем,
- ТЧЗМ - топка с чешуйчатой цепной решеткой.
На движущееся колосниковое полотно топки ТЛПХ топливо поступает самотеком и продвигается вперед, проходя все стадии горения. Образующиеся продукты сгорания сбрасываются в шлаковый бункер при повороте ленты вокруг звездочки.
В топке ТЛЗМ полотно движется от задней стенке к передней, загрузка его производится посредством механического или пневмомеханического заьрасывателя. Особенностью забрасывателя является то, что крупные куски топлива отлетают к задней стенке, а мелкие ближе к фронту, пылевидные же сгорают в воздухе. Двигаясь к фронту топки, топливо сгорает, шлак и зола ссыпаются в бункер.
Топка ТЧЗМ - это чешуйчатое колосниковое полотно на цепной решетке прямого хода с тем же принципом работы, что и ТЛПХ.
Паровые котлы КП 300-1000
Паровые котлы для котельных КП 300-1000 предназначены для получения пара давлением 0,07 МПа и температурой до 115 °С. Они могут работать как в паровом, так и водогрейном режиме.
По конструкции эти котлы являются жаротрубными - дымовые газы движутся внутри труб, а теплоноситель омывает трубы снаружи. Котлы КП состоят из двух цилиндров, вставленных один в другой, соединенных фланцами и паросборником. Топка находится в передней части жаровой трубы, конвективный пучок труб - в задней.
Топка оборудована неподвижной колосниковой решеткой, на которой происходит сгорание топлива. Дымовые газы двигаются по трубному пучку и отдают теплоту поверхности нагрева. Пар собирается в верхней части котла и попадает в паросборную камеру, откуда далее направляется через паропровод потребителю.
kotel-kv.com
Топка водогрейного котла
Изобретение относится к области промышленной и коммунальной теплоэнергетики, а именно к теплоснабжению, может быть использовано в конструкциях водогрейных котлов малой мощности и обеспечивает при его использовании упрощение конструкции водогрейного котла и надежность работы топки. Указанный технический результат обеспечивается в топке водогрейного котла, включающей бункер, систему подачи топлива, систему подачи воздуха и золоудаления с окном для выгрузки золы, причем колосники в системе подачи топлива выполнены, по меньшей мере, в виде четырех последовательно и внахлест шарнирно смонтированных поперечных рядов колосников, из которых, например, нечетные, смонтированы на штанге и кинематически связаны с приводом, а четные жестко связаны с неподвижным основанием топки, на наружной поверхности колосников выполнено, по меньшей мере, по одному выступу, на основании топки выполнено окно для выгрузки золы, снабженное шарнирно смонтированным колосником маятникового типа с противовесом, при этом топка дополнительно снабжена каналом подачи воздуха в зону выхода топлива из бункера. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к области промышленной и коммунальной теплоэнергетики, а именно к теплоснабжению, и может быть использовано в конструкциях водогрейных котлов малой мощности.
Известен водогрейный котел, содержащий бункер для топлива, топку с шурующей планкой, топочную камеру с системой принудительной подачи воздуха в топку, систему шлакоудаления и золоулавливания, а также зоны радиационного и конвективного теплообмена. Водогрейный котел предназначен для выработки тепловой энергии для систем теплоснабжения зданий и сооружений при сжигании каменного угля и работает с принудительной циркуляцией воды при рабочем давлении до 0,6 МПа и температурой нагрева воды до 95°С. Радиационная поверхность топочной камеры и двух ступеней конвективных поверхностей обеспечивают передачу тепла сгорающего топлива воде, принудительно циркулирующей по трубам, образующим эти поверхности. Наружная обмуровка котла предотвращает утечку тепла. См. справочник по котельным установкам малой производительности под редакцией К.Ф.Роддатиса. М.: Энергоатомиздат, 1989 год, стр.266-267.
К недостаткам известной конструкции котлов можно отнести нестабильность процессов сгорания топлива во времени. После загрузки топлива во время выхода летучих возникает недостаток воздуха, что способствует образованию сажи и создает взрывоопасные условия в зонах радиационного и конвективного теплообмена котла. Возникает противоречие - для того чтобы улучшить и увеличить полноту сгорания топлива необходимо подать в зону горения топлива большее количество воздуха. Но при большей подаче воздуха возрастают потери тепла с уходящими из котла газами. К тому же, из-за отсутствия возможности поступления свежего воздуха ко всему объему сгорающего топлива возникают потери тепла от недожигания и неполного сгорания топлива и соответственно низкий коэффициент полезного действия.
Известны более совершенные водогрейные котлы ДСЕ-1,6-14С, УСШВ-1,5-14С, выпускаемые ЗАО ПО «Бийскэнергомаш» - прототип, см. каталог «Котлы и котельно-вспомогательное оборудование ЗАО ПО «Бийскэнергомаш» ЦНИИТЭИтяжмаш, Москва 1999 год, с.94-95, содержащие топку с колосниками в основании, шурующей планкой (рис.71) механической, моноблочной, предназначенной для сжигания каменных и бурых углей, топочную камеру с системой принудительной подачи воздуха в топку, системы шлакоудаления и золоулавливания. Тепловой воздушно-газовый поток из зоны радиационного теплообмена последовательно переходит к пучкам труб конвективного теплообмена. Известные котлы имеют возможность модернизации под другие, в том числе нетрадиционные, виды топлива.
К недостаткам водогрейного котла - прототипа - можно отнести то, что котел имеет достаточно сложную конструкцию, низкую эффективность сгорания угля, низкую надежность работы шурующей планки, в том числе и при использовании спекающихся углей, потери тепла.
Технической задачей настоящего изобретения является устранение недостатков прототипа, в частности упрощение конструкции котла, повышение эффективности сгорания топлива и повышение надежности работы топки и котла в целом.
Поставленная настоящим изобретением техническая задача достигается тем, что колосники в системе подачи топлива выполнены, по меньшей мере, в виде четырех последовательно и внахлест шарнирно смонтированных поперечных рядов колосников, которые, например нечетные, смонтированы на штанге и кинематически связаны с приводом, а четные жестко связаны с неподвижным основанием топки, при этом на наружной поверхности колосников выполнено, по крайней мере, по одному выступу, окно для выгрузки золы, выполненное на основании, снабжено шарнирно смонтированным колосником маятникового типа с противовесом, при этом топка дополнительно снабжена каналом подачи воздуха в зону выхода топлива из бункера.
В каждом ряду колосников топки выступы на наружной поверхности, по меньшей мере, выполнены на двух колосниках.
Выступы на наружной поверхности четных и нечетных рядов колосников выполнены несовпадающими по продольной линии возвратно поступательного перемещения колосников.
Высота выступов колосников на наружной поверхности выполнена 0,5-1,0 максимальной высоты слоя угля, находящегося на колосниках топки.
Нагнетание воздуха к горящему слою топлива осуществляется при помощи, по меньшей мере, двух зон дутья, снабженных заслонками, регулирующими объемы подачи воздуха в каждую зону.
Наклон колосников к горизонтали выполнен от 10 до 30 градусов.
Бункер для угля смонтирован над первыми рядами четных и нечетных колосников.
Между продольными сторонами контактирующих друг с другом колосников в каждом поперечном ряду выполнено, по крайней мере, по одному отверстию.
Новизной предложенного водогрейного котла является выполнение колосников в системе подачи топлива, по меньшей мере, в виде четырех последовательно и внахлест шарнирно смонтированных поперечных рядов колосников, которые, например нечетные, смонтированы на штанге и кинематически связаны с приводом, а четные жестко связаны с неподвижным основанием топки, при этом на наружной поверхности колосников выполнены, по меньшей мере, два выступа, окно для выгрузки золы, выполненное на основании топки, снабжено шарнирно смонтированным колосником маятникового типа с противовесом, при этом топка дополнительно снабжена каналом подачи воздуха в зону выхода топлива из бункера.
Указанные признаки являются новыми, неочевидными, промышленно выполнимыми, дающими неожиданный дополнительный положительный эффект разрушения закоксовавшегося (спекшегося) слоя угля в процессе его перемещения по топке без вмешательства оператора, обеспечения дополнительного дожигания угля на колосниковой решетке, направлены на достижение поставленной изобретением задачи упрощения конструкции котла и повышение эффективности сгорания топлива и надежности его работы.
Так, при возвратно-поступательном перемещении колосников топки твердое топливо - уголь, легко перемещается по траектории движения колосников, совершая при этом движение в горизонтальной и вертикальной плоскостях, обеспечивая одновременно разрыхление поверхности слоя угля и обеспечивая интенсивный доступ кислорода воздуха ко всему объему сгорающего топлива. Наличие на колосниках выступов и попеременного подъема и опускания слоя угля за счет перемещения подвижных колосников способствует разламыванию склонного к спеканию слоя угля и эффективному его сгоранию, включая догорание угля на колоснике маятникового типа. Наличие дополнительного канала подачи воздуха в зону выхода топлива из бункера создает условия, предотвращающие перегрев стенки котла, обращенной к бункеру, обеспечивает дополнительную просушку топлива и увеличивает количество подаваемого в топку воздуха.
Признаки выполнения выступов нечетных и четных колосников несовпадающими или совпадающими по продольной линии возвратно поступательного их перемещения, выполнение в каждом ряду колосников топки выступов на наружной поверхности, по меньшей мере, на двух колосниках, выполнение выступов колосников на наружной поверхности 0,5-1,0 максимальной высоты слоя угля, находящегося на колосниках топки, наклон колосников к горизонтали от 10 до 30 градусов, а также нагнетание воздуха к горящему слою топлива при помощи, по меньшей мере, двух зон дутья, снабженных заслонками, регулирующими объемы подачи воздуха в каждую зону, монтаж бункера для угля над первыми рядами четных и нечетных колосников и выполнение между продольными сторонами колосников в каждом поперечном ряду, по крайней мере, по одному отверстию - являются признаками дополнительными, способствующими достижению поставленной изобретением технической задачи, раскрывающими конкретное конструктивное исполнение основных признаков топки. Так наличие, совпадение или несовпадение выступов колосников в продольном направлении, их высота, наклон и чередование позволяют разрушить склонное к спеканию топливо при его перемещении по поперечным рядам колосников топки, способствуют перемешиванию топлива, что сказывается на эффективности сгорания топлива, на эффективности работы топки и котла в целом. Наличие нескольких зон подачи дутья позволяет менять режимы сжигания угля - при подаче, например, большего количество воздуха в начало топки интенсифицировать процесс сгорания в начале и наоборот. Наличие дополнительных отверстий между боковыми поверхностями колосников обеспечивает лучший доступ воздуха ко всему объему сгорающего топлива.
На фиг.1 схематично представлена предлагаемая топка водогрейного котла - продольное сечение А-А.
На фиг.2 - поперечное сечение Б-Б по предтопку с дополнительными каналами подачи воздуха.
На фиг.3 показан фрагмент колосника с одним выступом на наружной поверхности.
На фиг.4 показаны отверстия между боковыми сторонами колосников.
Предлагаемая в качестве изобретения топка водогрейного котла состоит из основания 1, на котором смонтированы поперечными рядами подвижные 2 и неподвижные 3 колосники со штангой 4. На основании 1 установлен бункер 5, штанга 4, привод 6. На наружной поверхности колосников 2 и 3 выполнены выступы 7 для разламывания склонного к спеканию угля. Из бункера 5 уголь опускается на колосники 2 и 3. Толщину слоя угля на поперечных рядах колосников 2 и 3 регулируют при помощи заслонки-ограничителя 8, смонтированной на бункере 5 перед предтопком 9. На основании 1 в конце топки выполнено окно 10 для выгрузки золы, которое закрывается при помощи шарнирно смонтированного колосника 11 маятникового типа с противовесом 12. Подача воздуха в топку осуществляется при помощи, по меньшей мере, двух зон дутья 13 и 14 (показаны три зоны, третья зона 15), снабженные заслонками 16 и 17. Дополнительные каналы 18 и 19 подачи воздуха в предтопок смонтированы с боков топки и связаны с одной из двух зон дутья, например с зоной дутья 13. Отверстия 20 между боковыми поверхностями колосников образованы полуовалами, выполненными на боковых сторонах колосников напротив друг друга, которые обеспечивают дополнительную подачу воздуха к горящему топливу.
Предлагаемая топка водогрейного котла работает следующим образом.
Из бункера 5 топливо под действием собственного веса поступает на колосники 2 и 3, находящиеся в начале топки под бункером. При включении привода 6 штанги 4 последняя начинает выполнять возвратно-поступательные перемещения, порционно колосниками 2 и 3 перемещая уголь вглубь топки. При этом в предтопок 9 за бункером 5 по дополнительным каналам 18 и 19 подается воздух, охлаждая стенку бункера 5, обращенную к топке котла, и предотвращая ее коробление и возможное прогорание. Далее топливо при периодическом воздействии на него подвижных (нечетных) 2 и неподвижных (четных) 3 колосников и выступов 7 продолжает гореть и перемещаться по топке. В случае использования угля, склонного к спеканию во время горения, выступы 7 и колосники 2 и 3 обеспечивают эффективное разламывание спекшегося слоя угля и обеспечивают его интенсивное горение. Разламыванию слоя угля способствуют выступы 7, смонтированные несовпадающими, или в вариантном исполнении совпадающими по продольной линии возвратно-поступательного перемещения колосников 2 и 3. Выполнение выступов колосников на наружной поверхности 0,5-1,0 максимальной высоты слоя угля, находящегося на колосниках топки, позволяет эффективно разламывать начинающий спекаться уголь. Так, при высоте выступов менее 0,5 высоты слоя угля может возникать ситуация, когда поверхностный слой угля не разрушается, а при высоте большей, чем высота слоя угля, высоту выступов увеличивать нецелесообразно. Выполнение наклона колосников к горизонтали от 10 до 30 градусов позволяет эффективно с заданной скоростью в соответствии со скоростью сгорания угля получать от сгорания оптимальную теплоотдачу.
Монтаж бункера для угля над первыми рядами четных и нечетных колосников позволяет, начиная с первых порций угля, поступающих из бункера, дозированно подавать уголь вглубь топки до его полного сгорания.
Выполнение между продольными сторонами контактирующих друг с другом колосников в каждом поперечном ряду, по крайней мере, по одному отверстию, образованному полуовалами, выполненными на противоположных боковых сторонах колосников, способствует лучшей подаче (нагнетанию) воздуха в топку и соответственно способствует лучшему сгоранию угля.
По мере перемещения угля по топке, недогоревший уголь и зола колосниками сдвигаются на колосник 11 маятникового типа. Как только вес накопившейся на колоснике 11 золы превысит вес противовеса 12, колосник 11 на короткое время опрокидывается. В это время с колосника 11 зола ссыпается и под действием противовеса 12 колосник вновь закрывает окно 10 для удаления золы. В каждом ряду колосников топки выступы на наружной поверхности, по крайней мере, выполнены на двух колосниках.
Для обеспечения интенсивного горения топлива в топочную камеру вентилятором подается (нагнетается) воздух через несколько зон дутья 13 и 14. На чертеже показано три зоны дутья (третья зона 15). Объемы подачи воздуха регулируются заслонками 16 и 17. В случае если топливо в топке сгорает не полностью, то подачу воздуха в зону дутья 14 (или 15) увеличивают. Поскольку зон дутья может быть и 3, и 4, и более, то процесс дожигания угля осуществляют изменениями в подаче воздуха в топку по зонам дутья.
В настоящее время на предлагаемую топку водогрейного котла на предприятии разработаны рабочие чертежи, отработана технология изготовления и изготовлено несколько опытных образцов топок, которые для проверки надежности и эффективности работы переданы на ряд предприятий для испытания и эксплуатации. После получения информации о работе опытных образцов котлов будет принято решение об организации их производства.
1. Топка водогрейного котла, включающая бункер, систему подачи топлива, систему подачи воздуха и золоудаления с окном для выгрузки золы, отличающаяся тем, что колосники в системе подачи топлива выполнены, по меньшей мере, в виде четырех последовательно и внахлест шарнирно смонтированных поперечных рядов колосников, из которых, например, нечетные, смонтированы на штанге и кинематически связаны с приводом, а четные жестко связаны с неподвижным основанием топки, на наружной поверхности колосников выполнено, по меньшей мере, по одному выступу, на основании топки выполнено окно для выгрузки золы, снабженное шарнирно смонтированным колосником маятникового типа с противовесом, при этом топка дополнительно снабжена каналом подачи воздуха в зону выхода топлива из бункера.
2. Топка водогрейного котла по п.1, отличающаяся тем, что в каждом ряду колосников топки выступы на наружной поверхности выполнены, по меньшей мере, на двух колосниках.
3. Топка водогрейного котла по п.1, отличающаяся тем, что выступы на наружной поверхности четных и нечетных рядов колосников выполнены несовпадающими по продольной линии возвратно-поступательного перемещения колосников.
4. Топка водогрейного котла по п.1, отличающаяся тем, что высота выступов колосников на наружной поверхности выполнена 0,5-1,0 максимальной высоты слоя угля, находящегося на колосниках топки.
5. Топка водогрейного котла по п.1, отличающаяся тем, что нагнетание воздуха к горящему слою топлива осуществляют при помощи, по меньшей мере, двух зон дутья, снабженных заслонками, регулирующими объемы подачи воздуха в каждую зону.
6. Топка водогрейного котла по п.1, отличающаяся тем, что наклон колосников к горизонтали выполнен от 10 до 30°.
7. Топка водогрейного котла по п.1, отличающаяся тем, что бункер для угля смонтирован над первыми рядами четных и нечетных колосников.
8. Топка водогрейного котла по п.1, отличающаяся тем, что между продольными сторонами контактирующих друг с другом колосников в каждом поперечном ряду выполнено, по меньшей мере, по одному отверстию.
www.findpatent.ru
