1.2 Выбор и обоснование типа топочного устройства и способа шлакоудаления

Различают два основных типа топок паровых котлов: слоевые и камерные.

Слоевые топки выполняют с плотным или кипящим слоем. Слоевые топки с плот­ным слоем используются при сжигании кускового топлива в котлах производительностью до 20 кг/с.

При сжигании грохоченных и рядовых углей (максимальный размер куска 40мм, со­держание мелочи 0-6 мм не более 60%) с выходом летучих >20% каменных с зольностью <35% и бурых с теплотой сгорания >12 МДж/кг рекомендуются слоевые топки с пневмо­механическими забрасывателями и цепной решеткой обратного хода.

(Перспективным является сжигание топлива в кипящем слое. В настоящее время котельно-топочной технике применяется в основном низкотемпературный стационарный и циркулирующий кипящий слой.

Низкотемпературный кипящий слой, в отличие от других методов сжигания, допус­кает сжигание низкокачественного топлива зольностью до 85-90 %. Сжигание топлива производится во взвешенном состоянии. Низкотемпературное сжигание позволяет сни­зить уровень образования окислов азота. Многие проблемы, присущи данной технологии сжигания топлива, еще не решены, что препятствует ее широкомасштабному применению в энергетике.

Топки с циркулирующим кипящим слоем аналогичны камерным топкам. Скорость газов в топке превышает скорость витания основной массы частиц, и они уносятся газами. В связи с высокой концентрацией твердых частиц (золы и топлива) в потоке возникает проблема очистки продуктов сгорания при высокой температуре. После очистки газы на­правляются в конвективные поверхности нагрева, а уловленная зола и недогоревшее топ­ливо - в зольные теплообменники, после чего - в топку, и цикл повторяется. Циркули­рующему слою присущи недостатки низкотемпературного стационарного кипящего слоя.

Наиболее универсальны и широко распространены камерные топки для сжигания жидкого и газообразного топлива в котлах любой производительности и для сжигания твердых топлив в котлах производительностью 10 кг/с и выше.

С учётом всех приведённых способов сжигания и их особенностей для котла про­изводительностью Д >20кг/с (Д = 47,2 кг/с) выбрана камерная топка.

При выборе общей схемы котла, при разработке его конструкции огромное значение имеет рациональный выбор типа шлакоудаления. Тип шлакоудаления выбирается в зави­симости от реакционной способности (V^daf), зольности (А^r), влажности (W^r) топлива, температурных (t_A, t_B, t_С, t_н.ж) и вязкостных характеристик золы, минерального состава.

При температуре жидкого состояния золы (tc>1350-1400 °С) твёрдое шлакоудаление становится неизбежным. Оно целесообразно так же и для топлив с умеренными зна­чениями температуры tc, но при относительно высоком выходе летучих ве­ществе

(V^daf >18%).

В топках с твёрдым шлакоудалением тепловые напряжения и температура газов в зоне ядра горения существенно ниже, чем в топках с жидким шлакоудалением, что спо­собствует снижению уровня образования токсичных выбросов, прежде всего окислов азо­та, а использование других способов снижения выбросов окислов азота, в них проще и доступней.

Жидкое шлакоудаление целесообразно при сжигании топлив с относительно легко­плавкой золой (tc  1150-1250 °С), а также топлив с малым выходом летучих веществ и добываемых открытым способом окисленных кузнецких каменных углей марок Т и СС с переменной минеральной массой, т. к. жидкому шлаку повышает температурный уровень низа топки, что приводит улучшению условий воспламенения и выгорания топлива, т.е. к снижению топочных потерь (q₃, q₄) °С.

При сжигании высокозольных топлив жидкое шлакоудаление позволяет облегчить борьбу с ошлакованием и износом поверхностей нагрева.

Для каменного угля марки Ж, Кизеловского месторождения с t_c = 1400 >1350 °С, V^daf =43 % - для дан­ного топлива выбрана топка с твердым шлакоудалением.