Механические слоевые топки. Воздушный режим. Последовательность расчета.

Из рассмотрения рабочего процесса ручной колосниковой топки видно, что кочегар, обслуживающий топку, должен пода­вать топливо на решетку, распределяя его равномерно по пло­щади решетки, производить шуровку слоя и систематически очи­щать топку от накапливающегося шлака. Таким образом, обслу­живание ручной колосниковой решетки связано с применением тяжелого физического труда.

В целях освобождения кочегара от утомительного физического труда, даже в установках небольшой производительности, внед-ряются устройства, механизирующие подачу топлива, шуровку слоя и удаление шлаков. Энергетики коммунального хозяйства должны неуклонно выполнять указание И. В. Сталина, сделан­ное им в речи, произнесенной на совещании хозяйственников 23 июня 1931 г., о том, что...«механизация процессов труда является той новой для нас и решающей силой, без которой невоз­можно выдержать ни наших темпов, ни новых масштабов произ­водства».¹

Топки, в которых механизированы процессы подачи топлива на решетку, отвода очаговых остатков и шуровки слоя топлива называются механическими слоевыми топками; если механизирована только одна или две операции, топку назы­вают пол у механической.

К числу полумеханических слоевых топок относится:

а) при механизации одной операции— подачи топлива в
топку:

б) при механизации двух операций — подачи топлива и уда­
ления шлака:

цепные решетки;

горизонтальные топки с нижней подачей. К механическим слоевым топкам относятся: неподвижная решетка с шурующей планкой; наклонно-переталкивающая решетка.

Технологическая схема приготовления угольной пыли.

Для переработки кускового твердого топлива в пылевидное состояние должны быть выполнены следующие основные операции: первичная обра­ботка, сушка, размол, отделение в процессе размола готовой пыли от него­товой, требующей дополнительного размола. Кроме того, необходимо вы­полнить ряд вспомогательных операций.

Первичная обработка топлива заключается в отделении металлических предметов и щепы, случайно попавших в топливо, грохочении и дроблении его, отделении серного колчедана.

Удалять из топлива попадающие в него при добыче и транс­порте стальные предметы (болты, гайки, железнодорожные костыли и т. п.) и щ е п у требуется для предотвращения повреждений быстро движущихся элементов механизмов, в которых осуществляется дробление и размол. Грохочение применяют для того, чтобы отделить от сырого топлива мелочь размером менее 15 или 25 мм (в зависимости от способа размола), которая не требует дальнейшего измельчения перед подачей в мельницу, что позволяет устанавливать дробилки меньшей производитель­ности и сократить расход электроэнергии на дробление. Дробить топ­ливо необходимо для повышения эффективности процессов сушки {материал сушится тем быстрее, чем он мельче) и размола (крупные куски уменьшают производительность мелющих устройств). Топливо обычно дробят до максимального размера куска 15 или 25 мм. Отде­ление серного колчедана обусловлено тем, что вследствие большой твердости колчедан увеличивает износ дробилок и мельниц.

Сушка сырого топлива необходима для повышения эффективности его размола, обеспечения надежного зажигания топливной пыли в топке и улуч­шения условий хранения и транспорта пыли. Влажное топливо плохо раз­малывается в мельнице, а пыль с высокой влажностью трудно зажигается, горит неустойчиво и легко гаснет; кроме того, ухудшается ее сыпучесть, она зависает в бункерах, в которых хранится, и забивает трубопроводы, в которых ее транспортируют. Требуемая степень подсушки определяется родом топлива, а также системой и схемой установки для приготов­ления пыли. Чаще всего процесс сушки совмещают с размолом топлива

и осуществляют в самой мельнице горячим воздухом (сушильным агентом), подаваемым из воздухоподогревателя котельного агрегата.

Размол топлива является целевой операцией пылеприготовления. Качественно размол и дробление одинаковы. Однако если при дроблении размер начального куска уменьшается в 5—20 раз, то при размоле кратность уменьшения частиц достигает 100—200 и более. В результате процесса раз­мола, совмещенного с сушкой, из топлива с размером куска порядка 15— 25мм должно быть получено пылевидное топливо надлежащих тонкости размола и влажности, пригодное для эффективного и экономичного сжига­ния в факельном процессе.

Отделение готовой пыли в процессе размола (сепарация) необходимо потому, что при размоле топлива одновременно с крупными, еще не подго­товленными для сжигания пылинками образуются достаточно тонкие час­тицы пыли. Если оставлять их в мельнице, то это повлечет за собой даль­нейший бесцельный размол их и соответственно уменьшит производитель­ность мельницы и увеличит расход электроэнергии на размол.

Вспомогательные операции заключаются в транспортировании, взве­шивании, подаче и распределении сырого топлива и пыли на различных этапах процесса пылеприготовления.

Системы пылеприготовления и их элементы.

Различают две системы пылеприготовления: индивидуальную и центральную. При ндивидуальной системе пылеприготовнтель-ные устройства размещают непосредственно перед фронтом котла, предна­значая их для обслуживания только того агрегата, перед которым они уста­новлены. При центральной системе приготовление пыли для всей котельной концентрируют на специальном пылезаводе. Готовую пыль подают в котельную и специальными транспортными устройствами рас­пределяют по отдельным котлам.

Индивидуальная система пылеприготовления, требующая меньших первоначальных затрат на сооружение и более простая и экономичная в эксплуатации, получила преимущественное распространение в СССР и за рубежом. Центральную систему пылеприготовления в настоящее время в СССР применяют только на мощных электрических станциях, когда требу­ется очень большое количество угольной пыли, получение которой при цен­тральной системе пылеприготовления оказывается более эффективным, чем при индивидуальной.

Классификация слоевых топок.

Топка – один из основных элементов котельного агрегата. В ней происходит процесс горения, при котором химическая энергия топлива преобразуется в тепловую энергию продуктов сгорания, передаваемую далее жидкости и пару, находящимся в котле.

Существующие топочные устройства можно разделить на слоевые и камерные.

Слоевые топки предназначены для сжигания твердого топлива в слое на колосниковой решетке.

По способу механизации операций обслуживания (подача топлива, шировка слоя, удаление золв и шлака) слоевые топки делятся на ручные (немеханизированные), полумеханические и механические. В полумеханических топках механизирована часть операций. В механических топках механизированы все операции

В зависимости от способа организации процесса сжигания топлива слоевые топки можно разделить на три группы:

1) с неподвижной колосниковой решеткой и неподвижным слоем топлива;

2) с неподвижной колосниковой решеткой и перемещением топлива по решетке;

3) с подвижной колосниковой решеткой и движущимся вместе с ней слоем топлива.

Понятие о слое. Оптимальная тонкость помола.

Успешное сжигание пыли в топках обеспечивает качественное пылеприготовление, и прежде всего тонкость помола. Тонкость помола для каждого топлива различная и зависит от содержания, в частности, летучих в-ств. При сжигании антрацита приходиться давать особо тонкий помол, т.е. не крупнее 10 мк, для других углей – не крупнее 300 мк. Чем тоньше помол, тем лучше перемешивается топливо с воздухом, тем меньше вел-на коэф-та избытка воздуха и тем качественнее идет процесс горения. Однако при тонком помоле увеличиваются расходы на собственные нужды и уменьшается КПД нетто.

Водяные экономайзеры.

Водяные экономайзеры предназначены для подогрева питательной воды уходящими продуктами сгорания, которые для лучшего теплообмена двигаются сверху вниз, а вода – снизу вверх.

Экономайзеры разделяются на поверхностные и контактные.

Поверхностные экономайзеры различают по конструктивным признакам, а также по принципу работы:

– питательные (нагрев воды для питания котлов) и теплофикационны е (нагрев воды

для систем отопления);

– чугунные и стальные (материал конструкции);

– «кипящего» и «некипящего» типа (схема присоединения и степень нагрева воды);

– групповые и индивидуальные (размещение относительно котлов).

Чугунные экономайзеры собирают из чугунных ребристых труб длиной 2 и 3 метра, соединённых между собой чугунными калачами (коленами). Несколько горизонтальных рядов труб (до восьми) образуют группу, группы компонуют в одну или несколько колонны, разделённые металлической перегородкой. Группы собирают в каркасе с глухими стенками из теплоизоляционных плит, обшитых металлическими листами. Торцы экономайзеров закрывают съёмными металлическими щитами. Экономайзеры оборудуются стационарными обдувочными устройствами, встроенными в блоки. Количество горизонтальных рядов, которые обдуваются одним устройством, не должно превышать четырёх.

Преимуществом чугунных экономайзеров является их повышенное сопротивление к химическому и механическому разрушению. Эти экономайзеры бывают только «некипящего» типа. При этом температура воды на входе в экономайзере должна быть на 5…10°С выше температуры точки росы уходящих газов (53…56°С для природного газа), а на выходе из экономайзера – на 40°С ниже температуры насыщенного пара, при соответствующем давлении в котле, - при групповом и на 20°С при индивидуальном экономайзере. Чтобы предотвратить вскипание воды, температура уходящих газов за котлом не должна превышать 400°С.

Стальные экономайзеры, которые применяются для котлов с избыточным давлением пара выше 23 кгс/см2, представляют собой несколько секций змеевиков, изготовленных из труб диаметром 28…38 мм с толщиной стенки 3 или 4 мм. Змеевики стальных экономайзеров типовых конструкций изготавливают длиной 1820 мм. Отдельные пакеты змеевиков не должны иметь более 25 рядов и высоту более 1,5 м. между пакетами предусмотрены разрывы 550…600 мм для размещения обдувочных устройств. Стальные экономайзеры бывают «некипящего» и «кипящего» типа. В последних допускается вскипание и частичное испарение (до 25 %) питательной воды. Эти экономайзеры не отделяются от барабана котла отключающим устройством. При сжигании природного газа температура воды на входе в стальной экономайзер должна быть не ниже 65°С.

Контактные экономайзеры позволяют снизить затраты топлива на 10% и компонуются с котлами ДКВР и другими котлами. Эти агрегаты состоят из контактной части, промежуточного теплообменника, водяного объёма и трубного водораспределителя. За счёт контакта орошающей воды и продуктов сгорания на промежуточном теплообменнике происходит процесс теплообмена, который даёт возможность экономить топливо.

Воздухоподогреватели.

Воздухоподогреватели предназначены для подогрева воздуха перед подачей его на горелки котла за счёт тепла уходящих газов. При подогреве воздуха улучшаются условия сжигания топлива и увеличивается к.п.д. котельной установки.

Воздухоподогреватели устанавливают за водяным экономайзером по ходу дымовых газов. Если необходимо подогреть воздух до температуры 300…400°С, то воздухонагреватель размещают до и после экономайзера. Для подогрева воздуха используют рекуперативные (трубчатые) и регенеративные (пластинчатые) воздухоподогреватели.

Чтобы предотвратить конденсацию водяных паров, находящихся в дымовых газах, температура воздуха, поступающего в воздухоподогреватель, должна быть на 5…10°С выше температуры точки росы продуктов сгорания, а при сжигании высокосернистых мазутов –

не ниже 80°С. Для этого холодный воздух предварительно подогревают паром или смешивают с некоторым количеством нагретого воздуха, который поднимается к всасывающему патрубку дутьевого вентилятора.