Топочные устройства печей-2

Топливники печей футеруют огнеупорным или тугоплавким кирпичом. Футеровка 7 — это защитная облицовка внутренней поверхности топливника, предохраняющая стенки и свод печи от разрушающего действия высоких температур. Топочная камера — пространство, заключенное между стенками, подом и перекрытием (сводом) 8, соединяется с конвективной системой проемами (хайлами 9). Размеры топливника определяют из условия одновременной загрузки в него всего количества топлива, потребного на одну топку. Конструкции топливников должны быть приспособлены к виду сжигаемого топлива. В зависимости от применяемого топлива различают топливники, работающие на дровах, каменных углях, антраците, торфе, горючих сланцах, бурых и подмосковных углях, природном газе, а также специальные топки для местных видов топлива — соломы, лузги, кизяка, опилок и т. п.

Каждой из разновидностей топливников свойственны свои особенности, которые существенно влияют на КПД печного устройства. По конструкции топочного пода различают топливники с глухим горизонтальным (рис. 24, а) или слегка наклонным подом и топливники с колосниковой решеткой.

Колосниковая решетка может быть горизонтальной (рис. 24,6) или наклонной, располагаться лишь в передней части пода или занимать всю его площадь (рис. 24, в). Колосниковую решетку размещают также в углублении пода, имеющем крутые стенки и образующем неглубокую (до 200 мм) шахту (рис. 24, г).

Рис. 23. Основные элементы топливников:

Некоторые топливники содержат крутонаклонные колосниковые решетки, установленные под углом к горизонтальной части пода (рис. 24, д). Топливники с глухим горизонтальным или слегка наклонным подом предназначены для работы на дровах, сухом торфе, лузге, опилках; они используются преимущественно в русских печах, а также в печах, в которых сжигают отходы пиломатериалов и лузгу (рис. 24, е). Топливники с колосниковыми решетками пригодны для всех видов твердого топлива. Если их под выполнен в виде неглубокой шахты, то можно добиться полного сгорания каменных углей и антрацита.

В конструкцию топливников для газа (рис. 24, ж) входит топочный фронт 1 с газовой горелкой 2, поддувало 3, воздух из которого через проем 4 в поде поступает в топочную камеру 5, перекрытую кирпичной насадкой 6. Каждый тип топливника характеризуется параметрами, основные из которых теплопроизводительность (тепловая мощность), удельное тепловое напряжение топочного объема, весовое напряжение колосниковой решетки.

Теплопроизводительностью Qт (Вт) топливника называют количество теплоты, выделяемой при сжигании расчетной массы топлива в топочном объеме в течение 1 ч. Теплопроизводительность определяют по формуле:

Qт = BQpнηт/3,6

где В — количество сжигаемого топлива, кг/ч; Qpн — низшая теплота сгорания, кДж/кг; ηт — коэффициент полезного действия топливника.

Удельным тепловым напряжением топочного объема Е (Вт/м3) называют количество теплоты, выделяемой при сжигании расчетной массы топлива в 1 м3 объема топливника (УТ) в течение 1 ч. Эту величину вычисляют по формуле:

E = Qт/Vт = BQpн/(3,6Vт)

Для топливников, работающих на твердом топливе, величина Е колеблется от 400 до 550 кВт/м3, а для топливников на газообразном топливе — от 250 до 700 кВт/м3.

Рис. 24. Конструкции топливников печей: а — с глухим подом

Зная удельное тепловое напряжение топочного объема, можно рассчитать необходимый объем топливника Кт (м3), при котором сжигание протекает с оптимальной эффективностью:

Vт = BQpp(3,6E)

Оптимальные значения удельного теплового напряжения зависят от вида сжигаемого топлива. Для дров, торфа, бурых и подмосковных углей, соломы, подсолнечной лузги Е = 400 кВт/м3, каменного угля — 520, антрацита — 550, горючих сланцев — 290 кВт/м3. При непродолжительной (не более 100 ч) работе топливника указанные величины допускается увеличить на 20%. Весовое напряжение колосниковой решетки К [кг/(м2 ч)] — количество топлива, сжигаемого на 1 м2 колосниковой решетки в 1 ч. Эту величину находят по формуле R = В/Fр, где Fр — площадь колосниковой решетки, м2.

Допустимое весовое напряжение колосниковой решетки R и нормативное живое сечение ее

Допустимое весовое напряжение колосниковой решетки R и нормативное живое сечение ее

ТОПЛИВНИКИ С ГЛУХИМ ПОДОМ

Топливник с глухим подом:

Топливник с глухим (сплошным) подом выполнен в виде сплошной кирпичной кладки, на которой протекает процесс горения топлива. Такие топливники применяют в каминах, русских, хлебопекарных и других печах, которые работают на дровяном топливе. Многие топливники с глухим подом сохранились в печах старых конструкций. Воздух для горения топлива в топливники с глухим подом (рис. 25) поступает или через отверстия топочных дверок 2, или через проем, который одновременно служит для закладки дров (в русской печи).

КПД топливника с глухим подом, т. е. без поддувала и колосниковой решетки, не превышает 35%. Малая эффективность топливника с глухим подом объясняется следующими причинами. Во-первых, большим избытком воздуха, который, не участвуя в реакции горения, транзитом проходит через печь и охлаждает ее поверхности. Во-вторых, низкой температурой приточного воздуха, который не вступает в контакт с теплоотдающей средой. В-третьих, воздух в топливнике с глухим подом движется над топливом, а не через его толщу.

Топливник с глухим подом сложнее эксплуатировать, чем топливник, оборудованный колосниковой решеткой, так как к топливу, находящемуся в глубине топочного объема, доступ достаточного количества воздуха затруднен и топливо не горит. Чтобы все топливо сгорало, его требуется перемещать к фронту топливника. Кроме того, необходимо непрерывно следить за процессом горения топлива, взрыхлять и перемещать его в пределах пода. При взрыхлении горящего слоя приходится открывать дверки 2 и 3, что приводит к дополнительному охлаждению массива печи воздухом.

Рис. 26. Схема движения воздуха в топливниках с колосниковой решеткой

Недостаток топливника с глухим подом — в нем нельзя сжигать каменные угли.

ТОПЛИВНИКИ С КОЛОСНИКОВЫМИ РЕШЕТКАМИ

Назначение колосниковых решеток. Конструкцию любого топливника можно рассматривать как техническое сочетание горелочного устройства с топочным пространством. При сжигании твердого топлива горелочным устройством служит колосниковая решетка, поддерживающая и распределяющая по плоскости пода слой горящего топлива. На колосниках происходит подготовка топлива (подогрев и подсушка) не только за счет лучистой теплоты топочных газов и обмуровки, но и в основном за счет продуктов сгорания, движущихся снизу вверх через слой горящего топлива. Это обеспечивает его воспламенение и устойчивое горение.

Рис. 27. Структура фаз слоевого сжигания твердого топлива в печах

и зола, проваливающаяся сквозь отверстия колосниковой решетки 5. Образующийся шлаковый слой предохраняет колосники решетки от чрезмерного нагрева и способствует равномерному распределению воздушных потоков 6, поступающих из зольника.

Стабильность процесса горения требует регулирования притока воздуха. Необходимость в этом вызывается тем, что высота слоя топлива, размещенного на колосниковой решетке, по мере выгорания уменьшается и, следовательно, снижается сопротивление воздушному потоку. В начальной фазе горения это сопротивление равно расчетному, поскольку в топливнике находится установленное расчетом количество топлива. С течением времени в слое появляются провалы-кратеры, а масса топлива расслаивается, поэтому в топочный объем поступает сверхнормативное количество воздуха. По мере накапливания шлака 4 сопротивление колосниковой решетки 5 возрастает, что приводит к снижению объема поступающего воздуха и сказывается положительно на топочном процессе, который уже протекает без избытка воздуха. Этого можно достичь также, уменьшив площадь приточного отверстия зольника, для чего прикрывают поддувальную дверку.

Конструкции колосниковых решеток. В зависимости от вида топлива и конструкции печи применяют разнообразные колосниковые решетки, которые могут быть неподвижные и подвижные. К неподвижным относятся решетки, сформированные из плиточных плоских (рис. 28, а) и балочных (рис. 28, в) колосников. Иногда используют корзиночные решетки (рис. 28, б). Неподвижные решетки широко применяют в типовых печах.

Подвижные решетки изготовляют с горизонтальной осью вращения (полноповоротные и качающиеся) и с вертикальной осью (вибрационные). На рис. 29 приведена полноповоротная решетка с горизонтальной осью вращения. Для очистки от золы и шлака решетка 3 может поворачиваться вокруг оси 2 с помощью тяги 7, выведенной на фронт печи.

Качающиеся решетки перемещаются вокруг горизонтальной оси на 20...30°. Периодически покачиваясь, колосники разрыхляют шлак, в результате чего негорючая масса проваливается из топливника в зольник, что облегчает чистку печи и улучшает процесс горения топлива. Подвижные вибрационные решетки состоят из двух сочлененных пластинчатых решеток, которые могут поворачиваться вокруг вертикальной оси на 180°.

Подвижные колосниковые решетки применяют ограниченно, в основном в печах длительного й непрерывного горения. В топливниках теплоемких печей колосники и колосниковые решетки укладывают торцом на кирпичи или вытесанные в кирпичах

Рис. 28. Неподвижные колосниковые решетки

Рис. 29. Подвижная колосниковая решетка

четверти. Колосники решеток изготовляют преимущественно из чугуна, который окисляется незначительно под воздействием кислорода и высокой температуры. Для того чтобы зола и мелкий шлак проваливались через промежутки (прозоры), колосники выполняют клинообразной или конусной формы. Количество воздуха, поступающее через колосниковую решетку в топливник, зависит от ее живого сечения, под которым понимают отношение суммы площадей прозоров (зазоров) к площади колосниковой решетки. Живое сечение выражают в процентах от площади решетки.

Форма колосников, их толщина и живое сечение решетки зависят от вида топлива и размеров его зерен. Крупно-зерновое топливо с большим выходом летучих веществ (уголь, торф) наиболее эффективно сгорает на балочных колосниках, сформированных в виде решетки, живое сечение которой составляет 20...40% по отношению ко всей площади решетки. При сжигании мелкокускового и многозольного топлива с малым выходом летучих (тощие угли) применяют плиточные колосниковые решетки с живым сечением 10... 15%. Общая площадь решетки определяется ее наружными размерами.

Прозоры в колосниковых решетках из брусчатых элементов образуются в результате выступов размером 3 мм на торцах брусков (рис. 30). Бруски, уложенные торцами один к другому, образуют зазоры 6 мм. Для сжигания бурого угля, брикетов из торфа, дров и другого неспекающегося топлива такие зазоры оптимальные. При сжигании антрацита под топливника оборудуют решетками с балочными колосниками, имеющими уширенный торец (12 мм) и увеличенные выступы (4 мм), благодаря чему зазоры колосниковой решетки достигают необходимых размеров (8 мм).

При установке колосниковой решетки 2 в печи (рис. 31) между ее сторонами и кладкой топливника оставляют деформационный шов размером не менее 5 мм, что обеспечивает свободное тепловое расширение колосников при нагреве. Верх решетки располагают ниже кромки топочной дверки 3 не менее чем на 50 мм, что устраняет опасность выпадания горящих углей из печи. Решетку устанавливают таким образом, чтобы топливо размещалось на широкой горизонтальной плоскости колосников (рис. 32, а). При неправильном положении решетки (рис. 32, б) зазоры забиваются золой и шлаком. Уменьшение живого сечения колосниковой решетки ведет к неполному сгоранию топлива и перегреву колосников. Колосниковые решетки устанавливают с небольшим (около 50 мм) уклоном к топочной дверке, что обеспечивает хорошее отделение пламени от дыма и способствует возгоранию удаленного от топочной дверки топлива.



« предыдущая оглавление следующая »

2017-02-20 fireplace.su камины и печи
4.46 (** авторизуйтесь, чтобы поставить оценку)


Советуем прочитать:

up