Камера сгорания котла
Камерой сгорания или топкой называют аппарат, который предназначен для сжигания топлива с целью получения тепла. В каждом топочном устройстве происходит одновременно три процесса: горение топлива, теплоотдача излучением и улавливание некоторой части золы (при сжигании твердого топлива). Топочное устройство должно обеспечивать высокую производительность котла, экономичность, хорошее смешение топлива с воздухом, достаточную степень механизации при автоматизации топочного процесса, устойчивую работу.
По способу сжигания топлива (организации топочных процессов) все топочные устройства можно разделить на две основные группы: топки со слоевым сжиганием и топки с камерным сжиганием топлива (камерная топка).
Содержание |
Классификация
По способу сжигания топлива:
- слоевые;
- камерные.
Слоевые топки в свою очередь классифицируют:
- По расположению относительно обмуровки котла:
- внутренние;
- выносные.
- По расположению колосниковых решеток:
- с горизонтальными решетками;
- с наклонными решетками.
- По способу подачи топлива и организации обслуживания:
- ручные;
- полумеханические;
- механизированные.
- По характеру организации слоя топлива на решетке:
- с неподвижной колосниковой решеткой и неподвижно лежащим на ней слоем топлива;
- с неподвижной колосниковой решеткой и перемещающимся по ней слоем топлива;
- с движущейся колосниковой решеткой, перемещающей лежащий на ней слой топлива (перемещение слоя топлива вместе с колосниковой решеткой).
Камерные топки разделяют:
- По способу удаления шлака:
- с твердым шлакоудалением;
- с жидким шлакоудалением:
- однокамерные;
- двухкамерные.
Слоевая топка
Топки, в которых производится слоевое сжигание кускового твердого топлива, называются слоевыми. Эта топка состоит из колосниковой решетки, поддерживающей слой кускового топлива, и топочного пространства, в котором сгорают горючие летучие вещества. Каждая топка предназначена для сжигания определенного вида топлива. Конструкции топок разнообразны, и каждая из них соответствует определенному способу сжигания. От размеров и конструкции топки зависят производительность и экономичность котельной установки.
Слоевые топки по характеру организации слоя топлива на решетке разделяются на три класса:
- С неподвижной колосниковой решеткой и неподвижно лежащим на ней слоем топлива;
- С неподвижной колосниковой решеткой и перемещающимся по ней слоем топлива;
- С движущейся колосниковой решеткой, перемещающей лежащий на ней слой топлива (перемещение слоя топлива вместе с колосниковой решеткой).
В зависимости от степени механизации подачи топлива и удаления шлака слоевые топки разделяются на:
- топки с ручным обслуживанием (ручные топки);
- полумеханические;
- полностью механизированные;
Камерная топка
Камерные топки применяют для сжигания твердого, жидкого и газообразного топлива. При этом твердое топливо должно быть предварительно размолото в тонкий порошок в специальных пылеприготовительньгх установках — углеразмольных мельницах, а жидкое топливо — распылено на очень мелкие капли в мазутных форсунках. Газообразное топливо не требует предварительной подготовки.
По способу удаления шлака они бывают с твердым (или гранулированным) и жидким (шлак из топки удаляется в жидком состоянии) шлакоудалением. В камерных топках топливо сжигается во взвешенном состоянии (на лету). В них можно сжигать угли и антрациты в пылевидном состоянии, фрезерный торф, опилки и т. п., а также жидкое и газообразное топливо. Расположение горелок в топочной камере делают на передней и боковых стенках, а также по углам ее. Горелки бывают прямоточными и завихривающими. Способ сжигания топлива выбирается в зависимости от вида и рода топлива, а также паропроизводительности котельного агрегата.
Характеристика топки
Тепловые характеристики топки
Количество топлива, которое можно сжечь с минимальными потерями в данной топке для получения необходимого количества тепла, определяется размерами и типом топочного устройства, а также видом топлива и способом его сжигания. К качественным показателям работы топочного устройства относится величина потерь тепла вследствие химической неполноты сгорания и механического недожога. Численное значение этих потерь для различных топочных устройств различно; оно также зависит от вида топлива и способа его сжигания. Так, для камерных топок величина колеблется от 0,5 до 1,5%, для слоевых — от 2 до 5%(потери тепла); при камерном сжигании топлива составляет 1—6%, при слоевом 6—14%(недожог).
Конструктивные характеристики топки
Основными конструктивными показателями топки являются:
- Объем топочной камеры (м3);
- Площадь стен топки (м2);
- Площадь, занимаемая лучевоспинимающей поверхностью (м2);
- Площадь променесприймальнои поверхности (м2);
- Степень экранирования стен топки;
- Коэффициент тепловой эффективности топки.
Теплообмен в топке
В топке одновременно происходят горение топлива и сложный радиационный и конвективный теплообмен между заполняющей ее средой и поверхностями нагрева.
Источниками излучения в топках при слоевом сжигании топлива являются поверхность раскаленного слоя топлива, пламя горения летучих веществ, выделившихся из топлива, и трехатомные продукты сгорания С02, S02 и Н2О.
При факельном сжигании пыли твердого топлива и мазута источниками излучения являются центры пламени, образующиеся вблизи поверхности частиц топлива от горения летучих, распределенных в факеле, раскаленные частицы кокса и золы, а также трехатомные продукты сгорания. При горении в факеле распыленного жидкого топлива излучение частиц топлива незначительно.
При сжигании газа источниками излучения являются объем его горящего факела и трехатомные продукты сгорания. При этом интенсивность излучения факела зависит от состава газа и условий протекания процесса горения.
Наиболее интенсивно излучает теплоту пламя горящих летучих веществ, выделяющихся при горении твердого и жидкого топлива. Менее интенсивно излучение горящего кокса и раскаленных частиц золы, наиболее слабым оказывается излучение трехатомных газов. Двухатомные газы практически не излучают теплоты. По интенсивности излучения в видимой области спектра различают:
- светящийся
- полусветящийся
- несветящийся факелы.
Излучение светящегося и полусветящегося факела определяется наличием твердых частиц—коксовых, сажистых и золовых в потоке продуктов сгорания. Излучение не-светящегося факела — излучением трехатомных газов. Интенсивность излучения твердых частиц зависит от их размера и концентрации в топочном объеме. По удельной интенсивности излучения коксовые частицы приближаются к абсолютно черному телу, но при сжигании пыли твердого топлива их концентрация в факеле мала (примерно 0,1 кг/м3) и поэтому излучение коксовых частиц на экраны топки составляет 25—30 % суммарного излучения топочной среды. Золовые частицы заполняют весь топочный объем, концентрация их зависит от зольности топлива. Тепловое излучение золовых частиц в факельных топках составляет 40—60 % суммарного излучения топочной среды. Сажистые частицы образуются при сжигании мазута и природного газа. В ядре факела они имеют высокую концентрацию и обладают большой излучательной способностью. Излу-чение трехатомных газов, заполняющих объем топочной камеры, определяется их концентрацией и толщиной объ¬ема излучения.
Доля излучения трехатомных газов составляет 20—30 % суммарного излучения. В газомазутных топках условно разделяют длину факела на две части:
- светящуюся
- несветящуюся
Интенсивность излучения ядра факела мазута в 2—3 раза выше, чем ядра факела при сжигании пыли твердого топлива. Тепловосприятие экранов топки определяется интенсивностью излучения топочной среды и тепловой эффективностью экранов. Увеличение интенсивности излучения среды топки повышает падающий на экраны тепловой поток. Снижение тепловой эффективности экранов уменьшает их тепловосприятие.