книги / Теплотехника (курс общей теплотехники)

отнести, например, факелыю-слоевые топки, в которыху гольная мелочь сжигается во взвешенном состоянии, а крупные куски —в слое, или топки с «кипящим» слоем, в которых слой топлива сильно разрыхляет­ ся струен воздуха, проходящей через слой с .большой скоростью.

Глава 21

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ СЛОЕВЫХ топок

ТОПКИ СНЕПОДВИЖНОЙ КОЛОСНИКОВОЙРЕШЕТКОЙ И НЕПОДВИЖНЫМСЛОЕМТОПЛИВА

Топка с неподвижной колосниковой решеткой и неподвижным сло­ ем топлива (рис. 21-1) состоит из колосниковой решетки 3, которая де­

литтопку на топочное пространство 1 и зольник4.

Топливо подается на решет-

Рис. 21-1. Топка с пневмомеханическим забрасывателем типа ПМЗ и колосниковой решеткой типа РПК

ковым затвором 5, открываемым при спуске шлака. Воздух для горения поступает в топку вследствие разрежения, создаваемого в топочной ка­ мере, либо под давлением дутьевого вентилятора. Количество подавае­ моговоздуха регулируют воздушным шибером 6.

Колосниковые решетки к описанным топкам устанавливают стан­ дартные типа РПК. Решетка состоит из колосников 7, набранных в не­ сколько рядов и насаженных на валы 8 прямоугольного сечения. При повороте валов на некоторый угол (до 30° в каждую сторону) ряды ко­ лосников наклоняются под тем же углом к горизонту и через образовав­

259

шиеся между ними просветы шлак с решетки просыпается в шлаковую воронку. Валы приводят в действие через рычаги и тягу 9 от ручного 10 или парового привода. Решетки этоготипа выполняют одно-, двух-, трех11 четырехсекционными шириной от 900 до 3600 и длиной от 915 до 3660 мм для установки как в топках с ручной загрузкой, так и в топках с забрасывателями.

Забрасыватели различают механические, при применении которых топливо вводится в топку ударами вращающихся плоскостей забрасы­ вающего механизма, пневматические, когда топливо подается в топку струей воздуха или пара, и пневмомеханические, в которых объединены оба названных принципа.

Советская промышленность выпускает пневмомеханические забра­ сыватели типа ПМЗ (см. рис. 21-1). Заброс топлива осуществляется ме­ ханически ротором 12. Чтобы улучшить равномерность распределения забрасываемого топлива по поверхности решетки, в топку из чугунного короба 11 через особые сопла дутьевым вентилятором подается воздух. Кроме того, некоторое количествовоздуха подается через боковые сопла. Ротор 12 приводится во вращение от электродвигателя через клиноре­ менный вариатор; число оборотов ротора может изменяться в преде­ лах от 400 до 740 в минуту. Уголь из воронки 15 плунжером 14 сталки­ вается небольшими порциями на регулирующую плиту 13 и далее на ро­ тор и лопастями егосбрасывается в топку.

Максимальная производительность забрасывателя типа ПМЗ при обычной сыпучести угля доходит до 5,2 т/н. Число забрасывателей, устанавливаемых по фронту топки, определяется шириной колосниковой решетки. Каждый забрасыватель может обслужить участок решетки шириной 900—1100 мм.

ТОПКИ СДВИЖУЩЕЙСЯ КОЛОСНИКОВОЙРЕШЕТКОЙ

Топка с цепной решеткой прямого хода (рис. 21-2) представляет собой собранное из фасонных колосников бесконечное полотно 4, кото­ рое монтируется на двух специальной конструкции цепях, надеваемых на два зубчатых колеса (звездочки) 1%посаженных на валы, укреплен­ ные в раме решетки. Колосниковое полотно движется в глубину топки со скоростью, величина которой может изменяться в пределах от 0,5 до 5 мм!сек (2—20 м/ч). Решетки приводятся в движение от электродви­ гателя небольшой мощности (0,1—0,15 кет на каждый м2 решетки) через редуктор, коробку скоростей и передний вал решетки. Топливо из бун­ кера котла подается по загрузочному рукаву в приемную воронку 2, ко­ торая размещается у фронта решетки. Из приемной воронки топливо под действием собственного веса поступает на колосниковое полотно; толщина слоя топлива на решетке регулируется шибером 3. Перемеща­ ясь вместе с полотном, топливо проходит все стадии горения, так что, в конечном счете, на решетке остается только шлак, который при оги­ бании полотном цепной решетки задних звездочек осыпается в шлако­ вый бункер 6. Для замедления схода слоя шлака с решетки в целях улуч­

шения его выжигания в конце решетки устанавливают шлакосниматель 5 или шлаковый подпор. Колосникив современныхколосниковыхре­

шетках выполняют беспровальиыми, т.е.такойформы,котораяисключает возможность провала мелкого топлива и шлака через решетку. Для воз­ можности регулировать количество подаваемого воздуха по длине ре­ шетки под верхней частью ее полотна выполняют раздельные короба 7

синдивидуальным регулированием подвода воздуха к ним.

Втопке с цепной механической решеткой можно сжигать топливо

определенного качества. Лучше всего в них сжигаются сортированные неспекающиеся умеренно влажные (1^пр^6%) угли с выходом летучих

260

10—25% на горючую массу. Зольность топлива не должна превышать 20% на сухую массу, причем температура плавления золы не должна

быть ниже 1200°С. Кроме того, эти топки подходят для сжигания грохо­ ченого антрацита. Наиболее целесообразно подавать на решетку уголь

и антрацит размером куска порядка 40 мм.

Конструкция топки с цепной решеткой обратного хода и забрасыва телем, в которой колосниковое полотно движется в отличие от топки прямого хода от тыльной части к фронту котла, основана на использо­ вании особенностей работы механических забрасывателей, при примене­ нии которых более крупные частицы топлива относятся к концу колос­ никовой решетки, а более мелкие выпадают ближе к ее фронту. В ре­ зультате этого создается естественное разграничение времени пребыва­ ния частиц топлива в топке в соответствии с их размерами, что улучша­ ет равномерность выгорания топлива по фракциям. Кроме того, этим достигается естественное послойное фракционное распределение топли­ ва на решетке, вследствие чего уменьшается провал и улучшаются усло­ вия работы топки. Самые тонкие, пылевидные частицы угля на слой не выпадают, а сгорают в топочном пространстве во взвешенном состоянии.

В СССР изготовляют топки описанного типа с использованием за­ брасывателя типа ПМЗ и цепной решетки типа ЧЦР или специального типа ЛЦР с ленточным колосниковым полотном. Топки ПМЗ—ЧЦР и ПМЗ—ЛЦР выпускают с решетками шириной 2700 мм и длиной от 3000 до 5600 мм для сжигания сортированных и несортированных Ка­ менных и бурых углей под котлами паропроизводительностыо 10—35 т/н. Несортированный уголь следует дробить до размера куска 30 мм; 10— 15% воздуха, необходимого для горения, должно быть подано через сопло забрасывателя.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СЛОЕВЫХ ТОПОК

Горение топлива в слоевой топке, как и во всякой другой топке, со­ провождается потерями тепла.

Летучие вещества, выделяющиеся в топке из топлива, не успевают полностью сгореть в топочном пространстве, вследствие чего в дымовых газах, покидающих топку, остается небольшое количество продуктов газификации топлива (СО, Н, СН4 и др.), с которыми уносится часть химически связанного тепла, заключенного в топливе. Это приводит к появлению потери, называемой потерей тепла отхимической неполноты сгорания и обычно Выражаемой в процентах от теплоты сгорания топ­ лива фР.

При сжигании твердого топлива в очаговых остатках остается неко­ торое количество не успевшегосгоретьуглерода, теряемого при удалении очаговых остатков из топки. Это вызывает потерю тепла, которую назы­ вают потерей тепла от механической неполноты -сгорания (74 и обычно также выражают в процентах от <25 . Так как несгбревший углерод со­

держится и в шлаке, и в летучей золе, выносимой из топки в газоходы котельного агрегата, то потерю с (74 подразделяют на потери тепла от механической неполноты сгорания в шлаке <74{л и в уносе

Количество топлива, которое можно сжечь с достаточной эффектив­ ностью в слоевой топке данноготипа, и количествотепла, которое можно при этом получить, определяются размерами топки, а также родом топ­ ки и свойствами сжигаемого топлива.

Основным фактором, определяющим эффективную работу слоевой топки, является тепловое напряжение площади колосников решетки (зеркала горения) дп, представляющее собой отношение

262

(21-1)

где В —секундное количество топлива, сжигаемого в данной гонке, кг/се/с;

<?{}— низшая рабочая теплота сгорания топлива, кдж/кг\

Я.— площадь колосниковой решетки (зеркала горения), м2.

Оптимальные значения тепловых напряжений зеркала горения ко­ леблются в пределах 900—2000 квт/м2и более, завися от типа топки

и характеристик топлива. С возрастанием величин <7я по сравнению с этими номинальными значениями постепенно возрастает и величина потери <74.

Для обеспечения эффективного сжигания летучих, выделившихся из топлива, необходим достаточный объем топочного пространства и доста­ точная его высота. Величина топочного объема, требуемая для эффек­ тивного сжигания летучих, определяется по тепловому напряжению то­

ства колеблются от 200 до 400 квт/м3. С возрастанием величин тепловых напряжений топочного пространства относительно этих номинальных значений постепенно возрастают и величины потери тепла д$ и <74.

Для обслуживания топок целесообразно устанавливать дутьевые вентиляторы, которые должны принудительно подавать под колоснико­

вую решетку необходимый для горения воздух. Это позволяет интенси­ фицировать процесс горения и облегчает форсировкукотла.

При сжигании влажного топлива большой эффект дает подогрев воздуха, подаваемого в топку до 150—250°С: это улучшаетусловия суш­ ки и газификации топлива, а также повышает температурный уровень процесса горения.

Глава 22 ФАКЕЛЬНЫЕ ТОПКИ

ПЫЛЕПРИГОТОВИТЕЛЬНЫ УСТАНОВКИ

Пылеприготовление представляет собой сложный технологический процесс, в который входят следующие операции: 1) первичная обработка сырого топлива, заключающаяся в отделении металлических предметов

и щепы, случайно попавших в топливо (сепарация металла и щепы), грохочении и дроблении топлива, отделения содержащегося в нем серно­

го колчедана; 2) сушка сырого топлива; 3) размол подсушенного топли­ ва; 4) отделение готовой пыли от неготовой в процессе размола (сепа­ рация пыли); 5) подсобные операции (транспортирование сырого топ­ лива и пыли, отделение в ряде случаев готовой пыли от транспортирую­ щего ее воздуха, взвешивание, подача и распределение сырого топлива

и пыли).

Извлекать из сырого топлива попадающие в него в процессе добы­ чи и транспортирования стальные предметы (болты, гайки, ж.-д. косты­

ли, подкладки и т. п.) и щепу приходится, во избежание повреждения быстродвижущихся элементов тех механизмов, в которые подается топ­ ливо для дробления и размола. Дробить топливо до его размола необхо­ димо для повышения* эффективности процесса сушки, так как материал

263

сушится тем быстрее, чем он мельче, а также для повышения эффектив­

ности процесса размола, потому что при подаче в мельницу крупных кус­ ков топлива производительность мельницы резко снижается, а расход

электроэнергии на размол увеличивается. Топливо обычно дробят до максимального размера куска в 15—25 мм. Грохочение сырого топлива применяют для того, чтобы отделить от топлива мелочь размером менее 15—25 мм, которая не требует дальнейшего измельчения перед подачей в мельницу, что позволяет обойтись дробилками меньшей производитель­ ности и сократить расход электроэнергии на дробление. Отделение сер­ ного колчедана обусловлено тем, что, попадая на мелющие органы бы­ строходных дробилок и мельниц, он ввиду своей большой крепости уве­ личивает износ этих органов.

Раздробленное топливо сушат в процессе пылеприготовления для обеспечения эффективного размола его, надежного зажигания топливной пыли в топке и возможности хранения и транспортирования пыли. Сы­ рое топливо в мельнице не размалывается, а размазывается, сырая же пыльтрудно зажигается, горит неустойчиво и легко гаснет и, кроме того, лишена свойств сыпучести —она зависает в пылеугольных бункерах и забивает пылепроводы.

Чаще всего сушка совмещается с размолом топлива и осуществля­ ется в самой мельнице горячим воздухом, подаваемым из воздухоподо­ гревателя. В результате процесса размола, совмещенного с сушкой, из топлива с размером куска порядка 15—25 мм должно быть получено пылевидное топливо надлежащих тонкости размола и влажности.

Отделение готовой пыли от неготовой в процессе размола (сепара­ ция) необходимо потому, что при размалывании топлива одновременно с крупными, еще не готовыми для сжигания пылинками образуются пы­ линки достаточно тонкие. Если их оставлять в мельнице, то это повле­ чет за собой бесцельный размол их, а следовательно, уменьшение про­ изводительности мельниц и увеличение расхода электроэнергии на размол.

Различают две системы пылеприготовления; индивидуальную и цент­ ральную. При применении индивидуальной системы каждый котел об­ служивается своими пылеприготовительными устройствами, размещае­ мыми непосредственно у его фронта. При применении центральной си­ стемы приготовление пыли для всей котельной концентрируют на спе­ циальном пылезаводе. Готовую пыль специальными транспортными уст­ ройствами подают в котельную и распределяют по отдельным котлам. Индивидуальная система пылеприготовления, требующая меньших пер­ воначальных затрат на сооружение и более простая и экономичная в экс­ плуатации, получила преимущественное распространение в СССР и за рубежом. При этом в СССР применяют в основном следующие две схе­ мы индивидуальных пылеприготовительных установок: а) с шаровой ба­ рабанной мельницей и промежуточным бункером для хранения уголь­ ной пыли; б) с быстроходной молотковой мельницей и непосредственной подачей пыли в топку.

Основным агрегатом пылеприготовнтельной установки является топливоразмольная мельница. Различают мельницы: а) тихоходные ба­ рабанные шаровые, б) среднеходовые, в) быстроходные бильные: мо­ лотковые и мельницы-вентиляторы.

Тихоходные шаровые барабанные мельницы' пред­ назначаются для размола антрацита й каменных углей с малым выходом

летучих. Их устанавливают к котлам средней и большой паропроизводнтелыюсти, обычно по две мельницы на котел.

Мельница (рис. 22-1) представляет собой выполненный из листовой стали устанавливаемый горизонтально барабан 1диаметром 1,6—4,0 м

264

Шаровые барабанные мельницы выпускают производительностью от 2 до 50—80 т/ч, считая по антрациту*. Масса шаров в них колеблется от 5 до 140 г, а мощность электродвигателя—от 75 до 2400 кет:

Шаровые барабанные мельницы работают в сочетании с сепарато­ рами центробежного типа с поворотными лопатками (рис. 22-2). Поток

ходящимся в топливе, а также хорошая регулируемость по тонкости по­ мола и сушке, определяемая наличием хорошего сепаратора. К недо­ статкам шаровых мельниц следует отнести их громоздкость, высокую стоимость и повышенный расход электроэнергии на размол порядка 90—110 Мдж/т при размоле АШ.

Средйеходные мельницы в основном предназначаются для

* Производительность топливоразмольной мельницы не является постоянной вели­ чиной: чем тверже размалываемое топливо, тем меньш производительность мельницы, и наоборот.

266