Классификация слоевых топок

Признак	Основные типы топок
С ручным обслуживанием	С плоской неподвижной горизонтальной колосниковой решеткой. С качающимися колосниками. С поворотными колосниками.
Полумеханические	С наклонными колосниками. Со ступенчатыми колосниками. С забрасывателем топлива на неподвижный слой топлива
Механические	С шурующей планкой. С забрасывателем топлива на подвижный слой топлива. С цепной решеткой.

Слоевые топки, независимо от конструкции, имеют колосниковую решетку, топочную камеру, золосборник, подколосниковое пространство и гарнитуру (дверцы, гляделки и т.п.).

Топки с ручным обслуживанием в промышленных установках сейчас не применяют из-за их ограниченной тепловой мощности и использования тяжелого физического труда при обслуживании.

Обслуживание слоевых топок включает операции: подачу топлива в топку, шурование (перемешивание) топлива на колосниковой решетке, шлакоудаление. Ручной труд частично или полностью исключен в полумеханических и механических топках.

В полумеханических топках механизированы операции шуровки или подачи топлива. Они имеют большую равномерность и экономичность топочного режима по сравнению с ручными топками. Могут быть использованы для сжигания дров, кускового торфа, древесных отходов, опилок, бурого и каменного угля. Углы наклона плоских колосниковых решеток принимаются в соответствии с углами естественного откоса топлива: для дров, опилок, торфа  3040; бурых углей 3033; неспекающихся каменных углей 4045; спекающихся 4550. Углы наклона ступенчатых колосниковых решеток принимаются для торфа 30, опилок 40, бурых углей 3235.

Механические топки могут использоваться для сжигания всех видов твердого топлива в сушильных установках, гипсоварочных котлах и других тепловых установках. Они обеспечивают высокую тепловую мощность и теплотехнические показатели топочного режима.

Принципиальные схемы некоторых слоевых топок приведены на рис. 1.5.

Рис. 1.5. Принципиальные схемы слоевых топок:

а  с ручным обслуживанием, плоской неподвижной горизонтальной колосниковой решеткой (1); б  полумеханическая с плоской наклонной неподвижной колосниковой решеткой (2); в  механическая с непрерывно движущейся цепной решеткой (3); шибером (4) и шлакоснимателем (5).

Т  топливо; В  первичный воздух; B вторичный воздух; ДГ  дымовые газы; Ш  шлак; З  зола

Горящий слой твердого топлива на колосниковой решетке условно можно разделить на зоны: надслойное пламя, свежее топливо, горящий кокс и непосредственно на колосниковой решетке  шлак (рис. 1.6).

В верхней части слоя топливо подсушивается, прогревается, выделяются летучие, сгорающие в топочной камере. На процесс подготовки топлива затрачивается часть теплоты, выделяющейся при горении. Образующийся после выхода летучих кокс постепенно опускается, сгорает, а шлак стекает вниз, охлаждается, гранулируется. Часть его проваливается в щели между колосниками, часть скапливается на решетке. Шлак защищает колосниковую решетку от перегрева, способствует равномерному распределению воздуха по слою, затем удаляется при шуровании, перемещении колосников и движении цепной решетки.

Нижняя часть горящего слоя топлива называется окислительной зоной (содержит избыток О₂ воздуха). Ее высота обычно составляет 2-3 диаметра кусков топлива. В выходящих из нее газах содержится не только СО₂, Н₂О, N₂, О₂, но и горючие газы СО и Н₂. Если высота слоя, соответствующего окислительной зоне, будет большей, то за ней будет следовать восстановительная зона, в которой идет восстановление СО₂ и Н₂О, а также углерода топлива до СО и Н₂.

Рис. 1.6. Структура горящего слоя топлива:

Для осуществления полного сжигания топлива высоту слоя топлива на колосниковой решетке стараются держать равной высоте окислительной зоны или чуть больше ее. Для дожигания продуктов неполного сгорания, а также выносимой из слоя топлива пыли в топочный объем над слоем иногда подают дополнительный воздух.

Оптимальный размер кусков твердого топлива для слоевых топок составляет 2550 мм. Условная скорость газов в слое при этом принимается равной 0,30,5 м/с. Живое сечение колосниковых решеток берется в пределах 1040%. Меньшее живое сечение принимается для плитчатых колосников с искусственной подачей воздуха на горение, большее  для брусчатых колосников.

Рекомендуемая высота слоя топлива на решетке для антрацита и каменных углей 70150, бурого угля 100150, дров и торфа 300600 мм. Показатели экономичности слоевых топок: с ручным обслуживанием q_м = 712%, q_х = 24% при  = 1,41,5; полумеханических топок q_м = 47%, q_х = 1% при  = 1,31,4; механических топок q_м = 45%, q_х = 0,51,0% при  = 1,3.

1.4.3. Сжигание газообразного топлива и газогорелочные устройства. Газообразное топливо сжигается факельным способом в камерных топках или рабочем пространстве печей с помощью горелок. Камерные топки имеют круглое, квадратное или прямоугольное сечение топочной камеры, которая располагается вертикально или горизонтально. Нижняя часть топки называется подом. Расположение горелок в топочной камере может быть потолочное, фронтальное, встречное или по углам топки (рис. 1.7).

Рис. 1.7. Схемы расположения горелок в топочной камере:

а  потолочное; б  фронтальное; в  встречное; г  угловое тангенциальное

Сжигание газов в топках и печах может осуществляться в виде однородной газовоздушной смеси, с раздельным подводом газа и воздуха в зону горения, в виде однородной газовоздушной смеси с дополнительным подводом воздуха в зону горения при 1 (рис. 1.8).

Рис. 1.8. Организация процесса сжигания газообразного топлва:

а  диффузионное; б  кинетическое; в  смешанное; 1  топлво;