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 топливамогут 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 топливаТопки 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 топкидля 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.