Топки немеханизированные и полумеханические

Простейшим немеханизированным топочным устройством, сохранившимся еще и сейчас в отдельных установках малой мощности (паропроизводительностью до 0,3 кг/с), является топка с ручной периодической подачей топлива на колосниковую решетку. Колосниковая решетка поддерживает сжигаемое топливо и одновременно служит для распределения воздуха, поступающего через нее в слой. Решетка набирается из отдельных чугунных балочных или плиточных колосников.

Отношение площади всех зазоров R_з в колосниковой решетке, через которые поступает в слой воздух, ко всей площади решетки R называют живым сечением решетки и обычно выражают в процентах.

Необходимая величина живого сечения решетки зависит от рода сжигаемого топлива и крупности кусков. Так, при сжигании кускового торфа и дров применяются балочные колосники, для которых живое сечение колеблется в пределах 25-40 % . Для антрацита и бурых углей применяются плиточные колосники с живым сечением 12-18 % .

Характерной особенностью тепловой работы топки с ручным обслуживанием являются периодическая подача топлива и, в связи с этим, цикличность процесса горения. Периодическая загрузка топлива на решетку определяет ряд существенных принципиальных недостатков такой топки, одним из которых является чередование по времени фаз горения топлива. Существенным недостатком является и то, что эксплуатация такой топки связана с тяжелым ручным трудом. Учитывая серьезные недостатки ручных топок, их повсеместно заменяют полумеханизированными или полностью механизированными топочными устройствами.

Ручные топки типа РПК. Топки типа РПК с ручным обслуживанием (рис. 16) имеют неподвижную колосниковую решетку с поворотными колосниками трех моделей. Угол поворота колосников решетки по отношению к горизонтальной плоскости равен 60°, живое сечение для прохода воздуха через решетку составляет 5 % от активной площади решетки.

Рис. 16. Ручная топка с неподвижной колосниковой решеткой и опрокидными колосниками:

1 - привод колосников;

2 - опрокидной колосник;

3 - шлаковый затвор;

4 - патрубок для входа воздуха

Частичная механизация ручной топки может быть достигнута установкой поворотных или качающихся колосников. Этим значительно облегчается одна из наиболее трудоемких операций - очистка решетки от шлака. Облегчение труда кочегара, а также улучшение условий работы слоя достигаются механизацией загрузки топлива на решетку с применением различных забрасывателей. В этом случае перед фронтом топки устанавливается бункер, из которого топливо поступает к забрасывателю, загружающему его на слой. Используемые на практике забрасыватели топлива подразделяются на механические, пневматические (паровые) и пневмомеханические. Схемы забрасывателей показаны на рис. 17. Обычно по ширине топки устанавливают несколько забрасы-вателей топлива, часто по числу секций в колосниковой решетке.

Механический забрасыватель (рис. 17а) осуществляет подачу топлива на решетку непрерывно вращающимся (550-800 об/мин) лопастным метателем, к которому топливо поступает из дозирующего устройства.

В пневматическом забрасывателе (рис. 17б) топливо с разгонной плиты сдувается на решетку воздухом, выходящим из сопл круглой или щелевидной формы. Расход воздуха 0,2-0,25 м³/кг топлива, скорость истечения воздуха 30-80 м/с. В паровых забрасывателях используется пар, выходящий из сопл со скоростью около 400 м/с.

Забрасыватели дают неравномерное по фракционному составу распределение топлива по длине решетки. Механические забрасыватели подают более крупные куски топлива на заднюю половину решетки, а более мелкие - на переднюю. Пневматические (паровые) забрасыватели, наоборот, загружают более крупное топливо ближе к фронту топки, а более мелкое - в заднюю ее часть.

а) б) в)

Рис. 17. Схемы забрасывателей топлива:

а - механический забрасыватель; б – пневматический забрасыватель;

в – пневмомеханический забрасыватель; 1 – дозирующее устройство;

2 – метатель; 3 – разгонная плита; 4 – распределительная плита

В пневмомеханическом забрасывателе (рис. 17в) сочетается механическое и пневматическое воздействие на кусочки топлива. Воздух здесь способствует более равномерному распределению мелочи по длине решетки.

Механизация подачи топлива и очистки слоя от шлака позволяет значительно уменьшить затраты физического труда и повысить экономичность топочного устройства. На рис. 18 в качестве примера показана полумеханическая топка с пневмомеханическим забрасывателем и решеткой с поворотными колосниками.

Топка ПМЗ-РПК относится к факельно-слоевым устройствам с неподвижной горизонтальной колосниковой решеткой, непрерывным забросом топлива на неподвижный горящий слой и периодическим удалением шлака. Количество вторичного воздуха, подводимого к забрасывателю, составляет около 15 % общего количества воздуха, необхо-димого для горения топлива. Давление вторичного воздуха до 800 Па. Топки ПМЗ-РПК рекомендуются для агрегатов паропроизводительностью до 1,8 кг/с.

Рис. 18. Полумеханизированная топка с пневмомеханическим забрасывателем

(ПМЗ):

1 - неподвижная колосниковая решетка; 2 - шлаковый бункер с

затвором; 3 - воздухоподводящая труба; 4 - забрасыватель в

цилиндрическом лотке; 5 - питатель; 6 - распределительная плита;

7 - бункер для топлива; 8 - топочная камера; 9 - воздушный короб;

10 - гляделки; 11 - труба для подачи вторичного воздуха

В топках с механическим забрасывателем подача топлива осуществляется с помощью вращающегося ротора с лопостями, а при пневматической заброске топливо подается в топку струей воздуха. Полумеханизированная топка с пневмомеханическими забрасывателями типа ПМЗ работает по принципу верхней подачи топлива на неподвижный горящий слой. Горение топлива происходит частично во взвешенном состоянии (мелкие фракции) и частично в слое на решетке. Накапливающийся шлак удаляется с помощью периодического покачивания колосников. Дробленое топливо из бункера 7 поступает на распределительную плиту 6, откуда с помощью питателя 5 подается к лопастному забрасывателю 4. Плунжер питателя имеет возвратно-поступательное движение, сообщаемое ему с помощью кулисного механизма. Воздух для развеивания мелких фракций топлива поступает из короба 9 в воздушные каналы кожуха забрасывателя и через специальные сопла подается в топку. Полотно решетки 1 состоит из поворотных колосников беспровального профиля. Такие топки применяются для сжигания каменных углей, бурых углей и сортированного антрацита.

Интенсивность выгорания топлива в слое, где горение обычно протекает в диффузионной области, зависит от скорости подвода окислителя. Для обычных слоевых топок пределом дутьевой форсировки слоя является нарушение его устойчивости. При повышенной скорости дутья мелкие частицы топлива начинают выноситься из слоя. В местах выноса сопротивление слоя падает.