1598005426-3a8e62b819d30b4177bf436fefc2ba03 (811212), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Поэтому для сжигания древесной биомассы с высокой зольностью следует внедрить в эксплуатацию топки с механизированным золошлакоудалением, организовав их серийное изготовление. 38 34, ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ТОПОЧНЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ СЖИГАНИИ ДРЕВЕСНОЙ БИОМАССЫ Топочным процессом называют реальный способ сжигания топлива в топке, при котором осушествляются непрерывное и регулируемое горение топлива в определенном объеме и своевременное удаление из этого объема золы и шлака. В современной топочной технике применяются слоевой, вихревой, циклонный и факельный процессы сжигания древесного топлива.
Слоеной процесс сжигания твердого топлива. Сущность слоеного процесса сжигания твердого топлива заключается в том, что воздух непрерывно продувается через слой горящего кускового топлива, взаимодействует с иим, в результате чего получаются нагретые до высокой температуры топочные газы, зола и шлак. Топочные газы омывают поверхности нагрева топочного пространства и передают им часть своего тепла. Поверхности нагрева топки воспринимают тепло, излучаемое раскаленными частицами топлива и пламенем, возникающим при сгорании горючих газов, выходящих из слоя топлива. Зола и шлак удаляются из зоны горения либо вручную, либо посредством механического колосникового устройства того или иного типа.
Пространство в слоевом топочном устройстве, где происходит взаимодействие топлива с воздухом и продуктами сгорания, называют активной зоной или зоной горения, Активная зона в топке состоит из кислородной зоны, зоны восстановления, зоны возгонки летучих и сушки топлива. Кисл о роди а я зон а — это нижний слой топлива, в который подводится воздух. В газах, проходящих через этот слой, содержится кислород. В этой зоне происходит взаимодействие кислорода воздуха с углеродом топлива, в результате чего образуется одновременно окись углерода СО и углекислый газ СОБ Верхней границей кислородной зоны является сечение слоя, в котором температура достигает максимального значения, а содержание кислорода становится незначительным Протяженность кислородной зоны по высоте слоя не зависит от скорости воздушного дутья и определяется размером кусков топлива и его природой. Чем выше реакционная способность топлива, тем меньше протяженность кислородной зоны, и чем больше средний размер куска, тем больше ее протяженность Если по технологии сжигания топлива высота слоя больнице протяженности кислородной зоны, то над ней располагается зона восстановления.
Зона восстановления — это пространство, в котором происходит взаимодействие углекислого газа С01 с поверхностью раскаленного топлива, в результате чего в продуктах сгорания увеличивается содержание окиси углерода СО. Взаимодействие углекислого газа с углеродом топлива происходит с поглощением тепла, вследствие чего температура слоя по высоте восстановительнои зоны уменьшается. Над зоной восстановления расположена з о н а в о з г о н к и летучих и сушки топлива. При большой высоте слоя содержание горючих компонентов в топочных газах увеличивается и возникает необходимость подвода воздуха сверху слоя для их дожигания.
Воздух, подводимый за слоем топлива для дожигания горючих компонентов топочных газов, называют вторичным воздухом. При слишком малой высоте топлива через него проходит значительное количество непрореагировавшего кислорода, что повышает коэффициент избытка воздуха, снижает. температуру топочных газов н теплоотдачу от них поверхностям нагрева. Таким образом, режим работы топки прн слоеном сжигании может быть двояким. Можно держать оптимальный по высоте слой топлива, равный протяженности кислородной зоны, прн этом весь требующийся для горения кислород продувается через слой топлива. Такой режим рекомендуется для сухого топлива с большой теплотой сгорания при использовании про-' стой колосниковой решетки. Можно поддерживать более высокий слой топлива, с тем, чтобы над кислородной зоной имелись зоны восстановления, возгонки летучих и подсушки топлива при подводе вторичного воздуха.
Этот режим рекомендуется для влажного топлива с низкой теплотой сгорания. Топочные устройства, работающие по такому принципу с подводом вторичного воздуха, называют полугазовыми. При слоеном топочном процессе производительность топочного устройства регулируется изменением только одного параметра — количества воздуха, подаваемого в топку. Преимуществами слоевого процесса сжигания твердого топлива являются: возможность сжигания древесной биомассы с самым широким диапазоном по размерам частиц; возможность наилучшей автоматизации работы топочного устройства; простота устройств для механизации подачи топлива в зону горения; минимальные затраты на подготовку топлива.
Прн слоевом сжигании частицы топлива находятся в слое, который очень медленно движется по мере выгорания, и они сцеплены друг с другом. Скорость обдувания частиц воздухом и продуктами сгорания равна скорости движения этих газов по каналам, образованным зазорами между частицами. Максимальная допустимая скорое"ь газовых компонентов при движении их через слой топлива практически лимитирована недопустимостью выноса нз слоя мелких частиц с последующим образованием прогаров в слое топлива.
Протяженность кислородной зоны зависит в основном от среднего диаметра частиц и, под- аа бирая надлежащим образом толщину слоя, можно обеспечить возможность использования слоеного процесса для различного фракционного состава топлива. Например, в шахтных топках возможно эффективно сжигать как опилки, так и дрова. Непригоден слоевой процесс для сжигания только одного вида древесных отходов — шлнфовальной пыли, размеры частиц которой, как правило, меньше 0,5 мм. Прн попытках сжигания слоеным способом древесной пыли происходили вспышки и взрывы ее в топочном объеме и газовом тракте котлоагрегатов. Как уже отмечалось, слоевой процесс сжигания древесного топлива обеспечивает хорошие условия для автоматизации топочных устройств. Действительно, при автоматизации слоевых топок достаточно обеспечить автоматическое регулирование количества подаваемого в топку воздуха, в то время как при других типах топочного процесса необходимо автоматическое регулирование не только количества подаваемого воздуха, но н количества поступающего топлива, что усложняет систему автоматизации.
Прн слоевом процессе сжигания древесного топлива устройство механизации подачи топлива в топку практически состоит нз течки или топливного рукава, заполняемых периодически топливом, т. е, является предельно простым. Трудовые затраты на подготовку топлива при слоеном процессе являются минимальными — мелкие древесные отходы можно сжигать в их естественном виде. Подготовка кусковых отходов для сжигания сводится только к их измельчению в такой степени, чтобы они свободно, без застревания проходили через течкн, топливные рукава и нормально сходили в шахтах топочных устройств. Однако слоеной процесс сжигания топлива имеет и отрицательные стороны. Во-первых, прн слоевом процессе необходима громоздкая колосниковая решетка, не вписывающаяся при большой мощности в габарит котлоагрегата. Во-вторых, при слосвом процессе имеют место в некоторых случаях прогары слоя н кратерное горение, что лимитирует напряженность работы колосннковых решеток не столь высокими пределами, как это было желательно при конструировании топок повышенной мощности.
Вихревой процесс сжигания твердого топл и в а заключается в том, что внутри объема топки создается устойчивое вихревое вращательное движение газоиоздушной смеси и частиц топлива, которые движутся по круговым или петлевым траекториям, находясь во взвешенном состоянии и сгорая при движении в газовом объеме. Большая скорость движения частиц и их развитая поверхность создают условия для ускоренного протекания процессов нагревания, подсушкн, возгонки летучих и сгорания частиц, витающих в топочном объеме. Для сжигания отдельных крупных частиц вихревые топки снабжаются дожнгательными колосниковымн решетками.
4! Вихревое движение газовоздушной смеси достигается соответствующим подводом воздушного дутья и отводом продуктов горения. Оно организуется так, что наиболее крупные частицы топлива попадают периодически в область, где газовоздушная смесь или воздух движутся с большой скоростью, подхватываются ими и вновь выносятся в топочный объем. Этот цикл повторяется до тех пор, пока частицы топлива, постепенно обгорая, не достигнут размеров, обеспечивающих их полное сгорание за один виток движения газовоздушной смеси.
При вихревом процессе сжигания топлива не требуется очень тонкого измельчения кускового топлива. Вихревой процесс дает возможность сжигать каменный уголь с размерами частиц 0,5... ...3 мм, фрезерный торф и т. п. Многие виды древесных отходов, например опилки, стружки и т. п., могут сжигаться при этом процессе без дополнительного измельчения. Однако при всех процессах сжигания мелкого топлива во взвешенном состоянии следует иметь в виду, что интенсивность массо- и теплообмена между газовой средой н поверхностью взвешенных частиц опрсделяется не абсолютной скоростью их движения, а скоростью движения частиц относительно газовой среды, которая при равномерном движении не может превышать скорости витания частиц среды в газовом объеме и ограничена, таким образом, не столь высокими для мелких частиц пределами.
В отличие от слоевого процесса сжигания применение вихревого процесса связано с необходимостью при изменении тепло- производительности топки регулировать как количество подво.димого воздуха, так и количество топлива, подаваемого в топку. Это обстоятельство усложняет автоматизацию работы топочных устройств вихревого типа. Циклонный процесс сжигания пылевидного топлива.
Циклонный процесс сжигания твердого пылевядного топлива по своему принципу аналогичен вихревому процессу и отличается тем, что объему топочного пространства придается цилиндрическая форма, а подвод воздуха осуществляется по касательной к цилиндрической поверхности внутреннего объема топки. Факельный процесс сжигания нылевидного топлива. Факельный процесс сжигания пылевидного топлива состоит в том, что пы,левоздушная смесь подается через горелку в топочное пространство и сгорает во взвешенном состоянии, образуя факел ярко светящегося пламени.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
