Способы сжигания топлива. Виды топочных устройств, их характеристики

Горение топлива представляет собой химический про­цесс соединения его горючих элементов с кислородом воздуха, протекающий при высокой температуре и со­провождающийся выделением значительного количества теплоты. В зависимости от вида топлива раз­личают гомогенное, гетерогенное горение и пульсирующее (ПУЛЬСАР). Гомогенное горение происходит в объеме (в массе), при этом топливо и окислитель находятся в одинаковом агрегатном со­стоянии (например, газообразное топливо и воздух). Гетерогенное горение протекает на поверхности раздела двух фаз, то есть при горении твердого и жидкого топ­лива. Различают два способа горения: в слое кускового топлива и в факеле пылевидного топлива (слоевой и факельный способы сжигания). Газообразное и жидкое топливо сжигают только в факеле. Способ подвода воздуха к топливу имеет существен­ное значение при сжигании его в факеле. Полное время сгорания т определяется временем смесеобразования tд и временем проте­кания химических реакций горения tк. Поскольку возможно наложение этих стадий процессов, полное время сгорания t = tд+tк.

Устройство, предназначенное для сжигания топлива, называется топкой. Классификация: по способу сжигания топлива — слоевые, камерные (факельные) и циклонные; в слое сжигают только твер­дое топливо, а в остальных случаях — твердое, жидкое и газообразное; по режиму подачи топлива — с периодической и не­прерывной подачей; по взаимосвязи с котлом — внутренние, т. е. находя­щиеся внутри котла, выносные, устраиваемые вне обо­греваемой поверхности котла; по способу подачи топлива и организации обслужи­вания — ручные, полумеханические и механические. Топки для слоевого сжигания топлива могут быть следующих раз­новидностей: а) топки с неподвижной колосниковой ре­шеткой и неподвижно лежащим на ней слоем топлива; б) топки с неподвижной колосниковой решеткой и слоем топлива, перемещающимся на ней; в) топки с движущейся колосниковой решеткой, перемещающей лежащий на ней слой топ­лива. Ручная топка с горизонтальной неподвижной колос­никовой решеткой позволяет сжигать все виды твердого топлива при ручном обслуживании операций загрузки, шурования и удаления шлака, при­меняется в котлах паропроизводительностью 1—2 т/ч. Топки с шурующей планкой: при ходе вперед пе­ремещает топливо из загрузочного бункерав глубь топки и сбрасывает с решетки шлак, а при обратном хо­де ворошит слой топлива. а — ручная с горизонтальной колосниковой решеткой; б — топка с забрасыва­телем на неподвижный слой; в — топка с шурующей планкой; г — топка с наклонной колосниковой решеткой; д — топка системы Померанцева; е — топ­ка с цепной механической решеткой; ж — то же обратного хода и забрасыва­телем; з — камерная топка для пылевидного топлива; к — топка для сжига­ния жидкого и газообразного топлива Топки с наклонной колосниковой решеткой. В них топливо загружается в топку сверху, по мере сгорания под действием силы тяжести сползает в нижнюю часть топки, создавая возможность для поступления в топку новых порций топлива (2,5—20 т/ч). Скоростные шахтные топки системы В. В. Померан­цева применяются для сжигания куско­вого торфа под котлами паропроизводительностью до 6,5 т/ч. Топки с движущейся колосниковой решеткой. К ним относятся топки с механической цепной решеткой пря­мого и обратного хода. Цепная решетка прямого хода движется от передней стенки топки к задней, при этом топливо самотеком по­ступает на колосниковую решетку. (10—150 т/ч). В камерных топках топли­во сжи­гается в виде угольной пыли. Его подают в смеси с воздухом в топку, где оно сгорает во взвешенном состоянии. Камерные топки для жидкого и газообразного топлива. Применяют прямоточные и вихревые го­релки. Работа топок характеризуется следующими показа­телями: тепловой мощностью, тепловыми нагрузками ко­лосниковой решетки и топочного объема, коэффициен­том полезного действия.