150233 (Джерела енергії і генератори енергії), страница 5

У процесі випробування діючого агрегату q визначають з даних аналізу продуктів згоряння. Для найпоширенішого випадку наявності в димових газах тільки СО розрахункову формулу для Q дістають з таких співвідношень:

V =V м /кг;

кДж/ м ;

кДж/ м ; (64)

При механічно неповному згорянні у формулу для Q вводять поправку q аналогічну до поправки для Q .

Q виникає через незадовільне використання кисню повітря внаслідок недосконалого перемішування палива з повітрям і незадовільну аеродинаміку топки. Крім того, можуть бути й інші причини: недостатня загальна кількість повітря, низька температура топки тощо.

У топках раціональної конструкції при нормальній їх експлуатації q становить менше ніж 1%.

З інших однакових умов із зростанням коефіцієнта зайвини повітря в топці, починаючи з α =1, втрата q зменшується. В той самий час із зростанням α зростає втрата q .

Якщо дослідним способом визначити залежність суми q + q від α , то можна знайти таке значення α , яке відповідає мінімуму суми втрат з відхідними газами і від хімічної неповноти згоряння.

Втрати теплоти від механічної неповноти згоряння. При спалюванні твердого палива шлак і провал, що видаляються з топки, а також летка зола, що виноситься в газоходи, містять певну кількість горючих речовин (вуглецю). Тому в загальному випадку втрати Q дорівнюють сумі . У камерних топках провалу немає, і для них Q = .

Аналогічно до q під час проектування величину q оцінюють на підставі нормативних матеріалів. Під час випробування Q визначають за формулою

кДж/кг (65)

де і α –частинки золи палива у шлаку, провалі та у виносі; Г і Г –вміст горючих у шлаку і провалі та у виносі в%, він визначається в лабораторії.

Величина q залежить від властивостей палива (зольності, наявності дріб'язку, виходу летких речовин, спікливості), типу топки (камерна, шарова, механічна, ручна), режиму процесу спалювання і коливається в широких межах – від 1–2% у великих камерних топках до 10–15% у дрібних установках. При наявності q4 оптимальне значення αт відповідає мінімумові суми втрат q + q + q .

У тепловому розрахунку при визначенні об'ємів і ентальпій продуктів згоряння поправка на механічну неповноту згоряння не вноситься. Для визначення сумарних об'ємів продуктів згоряння, що рухаються в газоходах котлоагрегату, вводять розрахункову витрату палива В . що визначається з урахуванням q за формулою:

(66)

де В – дійсна витрата палива, яка обчислюється за формулою (55).

Втрата в навколишнє середовище (від зовнішнього охолодження). Втрата q тим менша, чим більша одинична видатність агрегату. Для даного агрегату втрата q зменшується із зростанням його навантаження. При часткових навантаженнях q можна визначити із співвідношення:

(67)

де D –номінальна видатність агрегату; q – втрати від зовнішнього охолодження при D .

Для потужних енергетичних котлоагрегатів величина q дуже мала і становить частки процента (0,2–0,3%).У дрібних установках q може досягти 3–4%. Величина q оцінюється на підставі графіків або табличних даних, які наводяться в нормативних матеріалах і довідковій літературі.

Втрата з фізичним теплом шлаку здебільшого невелика. В тих випадках, коли її слід ураховувати (наприклад, при рідкому шлаковидаленні), вона визначається за звичайними формулами для обчислення ентальпії речовини. Ще рідше доводиться ураховувати втрату на охолодження панелей і балок, не включених у циркуляцію котла.

4. Конструкції топок

4.1 Шарові топки

У топках з шаровим спалюванням палива основними трудомісткими робочими процесами є: завантаження палива на решітку; прошуровування (просування, розрівнювання) шару палива; видаляння шлаку.

Залежно від ступеня механізації цих процесів розрізняють топки з ручним обслуговуванням, топки з частковою механізацією і механічні шарові топки. Раніше у невеликих котельних установках, устаткованих котлами потужністю до 10 т пари на годину, застосовувались майже винятково шарові топки з ручним обслуговуванням. Останнім часом в цих установках широко застосовуються топки з частковою або комплексною механізацією трудомістких процесів. Зараз розроблено і опробовано недороге і ефективне топкове обладнання, що дає можливість в невеликих установках полегшити працю обслуговуючого персоналу і досягти високого коефіцієнта корисної дії топки.

Шарова топка походить від найпростішого типу топки – нерухомої горизонтальної колосникової решітки з ручним обслуговуванням.

Широке застосування її в малих установках пояснюється простотою, надійністю і дешевизною, універсальністю щодо можливості спалювання різноманітних видів твердого палива, високою стійкістю процесу горіння.

Принципова схема ручної шарової топки з горизонтальною колосниковою решіткою показана на мал. 4–1. Решітка складається з 4-х рядів нерухомих колосників 3, на яких лежить паливо. Колосники виготовляють або у вигляді чавунних плиток (плиткові), або у вигляді брусків (брускові, балочні). У зольник (піддувало) 4 вентилятором нагнітається повітря, яке крізь отвори або щілини в колосниках і між ними, тобто крізь живий переріз решітки, надходить у шар палива. Зараз застосовують колосникові решітки з малим живим перерізом, що становить менш як 15% площі решітки. Над решіткою розміщений топковий простір 2, а над ним – променесприймальна поверхня нагріву 1. Свіже паливо вручну закидається на шар гарячого палива через завантажувальний (шурувальний) отвір 5. Завантажувальні дверці 6 закріплюються на рамі, з'єднаній з каркасом котла. Шлак видаляється в зольник, для чого установлюється кілька перекидних (поворотних навколо горизонтальної осі) колосників.

Ручні горизонтальні топки мають багато недоліків: потребують застосування важкої фізичної праці для обслуговування; працюють періодично; мають невисокий к.к.д. топки; через обмежену довжину колосникових решіток утруднюється можливість їх застосування навіть під невеликими котлами; при одиничній видатності (понад 5 т пари на годину) обмежена питома потужність решітки; висока чутливість до фракційного складу палива (за розмірами кусків); низька видатність і економічність під час роботи на паливі з великим вмістом дріб'язку; працюють з підвищеним коефіцієнтом зайвини повітря в топці, що зумовлює значну втрату теплоти з відхідними газами.

Ці недоліки настільки істотні, що в наш час відмовляються від застосування у невеликих установках горизонтальних топок з ручним обслуговуванням і все ширше застосовують топки з частковою або повною механізацією трудомістких процесів паливоспалювання. Це полегшує працю обслуговуючого персоналу, основною функцією якого стає керування механізмами і контроль за їх роботою.

Топки із закидачами. Дуже поширеними топками з частковою механізацією подачі палива на решітку є топки із закидачами.

Вони бувають трьох типів: з механічним, з пневматичним і комбінованим пневмомеханічним закиданням.

На мал. 4–2 подано топку ПМЗ–ЦКТІ з пневмомеханічним закиданням палива на горизонтальну решітку з поворотними (або хитними) колосниками.

Пневмомеханічний закидач (мал. 4–3) складається з плунжерного живильника 1, ротора-закидача 2 і повітряних сопел, розміщених під закидачем. Напрям обертання ротора (правий) такий, що вугілля в топку закидається лопатками в той час, коли вони знаходяться у верхньому положенні. Виробність по вугіллю регулюється числом ходів плунжера і величиною його ходу. Лопатки закидача прикріплені до барабана під кутом, що забезпечує віялоподібний закид.

Суміщення механічного (основного) і пневматичного (додаткового) закидання дає можливість добитись кращого, ніж при механічних або пневматичних закидах, розподілу вугілля по решітці.

У топці ПМЗ–ЦКТІ можна спалювати кам'яне вугілля і антрацити. Нормально топка працює на вугіллі, попередньо роздрібненому на куски, менші за 40 мм. При спалюванні рядового вугілля із значним вмістом дріб'язку топки працюють погано.

Шахтні топки. Для спалювання кускового торфу в невеликих котельних установках застосовуються шахтні топки з похилим дзеркалом горіння. Колосникова решітка шахтної топки складається з двох рядів похилих і двох рядів горизонтальних колосників. Торф завантажується з вагонетки великими порціями в паливний бункер, звідки надходить у шахту, розміщену над колосниковою решіткою. В міру вигоряння торфу і видалення (з нижнього горизонтального ряду колосників) вогнищевих залишків торф з шахти надходить на колосникову решітку і просувається вздовж похилих колосників під впливом сили тяжіння.

У шахтних топках, як і взагалі в топках з похилим дзеркалом горіння (похилих, східчастих), стадії горіння палива розділені по місцю: у верхній частині відбувається теплова підготовка, в середній – горіння коксу, а в нижній – допалювання. Обслуговування шахтних топок потребує менших фізичних зусиль персоналу порівняно з обслуговуванням ручних горизонтальних топок.

Топки з шурувальною планкою. Основним елементом топок цього типу є нерухома плоска колосникова решітка, вздовж якої пересувається паливо. Рух палива здійснюється за допомогою клиновидної планки, що періодично переміщується через певні проміжки часу, установленої поперек колосникового полотна. Швидкість ходу планки регулюється, при цьому задається програма чергування ходів певної довжини (коротких і довгих). Під час руху планки відбувається живлення шару свіжим паливом, підломлювання шлаку, прошуровування шару і видалення шлаку. Топки з шурувальною планкою можуть застосовуватися для спалювання кам'яного і бурого вугілля під котлами з невеликою видатністю – до 10–12 т пари на годину.

Топки з ланцюговими решітками. Найпоширенішими механічними шаровими топками є топки з ланцюговими решітками.

Ланцюгова решітка – це нескінченне колосникове полотно, що рухається разом з паливом, яке лежить на ньому (мал. 4–5). Основою ходової частини ланцюгової решітки є два або декілька ланцюгів, що несуть на собі колосники. Залежно від способу кріплення колосників розрізняють бімсові і безбімсові, або безпровальні решітки.

Тепер у нашій країні серійно виробляють тільки решітки безпровального типу (БЛР – безпровальні ланцюгові решітки). Решітка БЛР порівняно з бімсовою значно легша і дешевша, надійніша і економічніша в експлуатації. Решітки потрібного розміру складаються із стандартних серійно виготовлених секцій.

У решітках БЛР колосники 11 вміщені в обойми-колосникотримачі 10, прикріплені до ланцюгів. Нескінченні ланцюги натягнені на зірочці 12 і шківі 8. Ведучим є передній вал. Натяг ланцюга регулюють переміщенням заднього вала.

Привод решітки здійснюється електродвигуном через редуктор, що дає можливість змінювати швидкість руху решітки від 4 до 20 м/год. Іноді з цією метою застосовують електродвигуни з кількома ступенями швидкості.