17 Немеханизированные и полумеханические топки

Простейшим немеханизированным топочным устройством, сохранившимся еще и сейчас в отдельных установках малом мощности (паропроизводительностью до 1 т/ч), является топка с ручной периодической подачей топлива на колосниковую решетку. Колосниковая решетка поддерживает сжигаемое топливо и одновременно служит для распределения воздуха, поступающего через нее в слой. Решетка набирается из отдельных чугунных балочных или плиточных колосников.

Отношение площади всех зазоров Rв колосниковой решетке, через которые поступает в слой воздух, ко всей площади решетки называют живым сечением решетки и обычно выражают в процентах. Необходимый размер живого сечения решетки зависит от рода сжигаемого топлива и крупности кусков. Так, при сжигании кускового торфа и дров применяют балочные колосники. В этом случае живое сечение колеблется в пределах 25—40 %- Для антрацита и бурых углей применяют плиточные колосники при живом сечении 12—18 %.

Характерными особенностями тепловой работы топки с ручным обслуживанием являются периодическая подача топлива и в связи с этим цикличность процесса горения. Периодическая загрузка топлива на решетку определяет ряд существенных принципиальных недостатков такой топки, одним из которых является чередование по времени фаз горения топлива. Существенным недостатком является и то, что эксплуатация такой топки связана с тяжелым ручным трудом. Учитывая серьезные недостатки ручных топок, их повсеместно заменяют полумеханизированными или полностью механизированными топочными устройствами.

Частичная механизация ручной топки может быть достигнута установкой поворотных или качающихся колосников. Этим значительно облегчается одна из наиболее трудоемких операций — очистка решетки от шлака.

Облегчения труда кочегара, а также улучшения условий работы слоя достигают механизацией загрузки топлива на решетку с применением различныхзабрасывателей. В этом случае перед фронтом топки устанавливают бункер, из которого топливо поступает к забрасывателю, загружающему его на слой. Используемые на практике забрасывателитоплива подразделяют на механические, пневматические (паровые) и пневмомеханические. Схемы забрасывателей показаны на рис. 6.4. Обычно по ширине топки устанавливают несколько забрасывателей топлива, часто по числу секций в колосниковой решетке.

Механический забрасыватель (рис. 6.4, а) подачу топлива на решетку осуществляет непрерывно вращающимся (550—800 об/мин) лопастным метателем, к которому топливо поступает из дозирующего устройства. В пневматическомзабрасывателе (рис. 6.4,6) топливо с разгонной плиты сдувается на решетку воздухом, выходящим из сопл круглой или щелевидной формы. Расход воздуха 0,2— 0,25 м³/кг топлива, скорость истечения воздуха 30—80 м/с. В паровых забрасывателях используют пар, выходящий из сопл со скоростью около 400 м/с.

Забрасыватели дают неравномерное по фракционному составу распределение топлива по длине решетки, что нежелательно. Механические забрасыватели подают более крупные куски топлива на заднюю половину решетки, а более мелкие — на переднюю. Пневматические (паровые) забрасыватели, наоборот, загружают более крупное топливо ближе к фронту топки, а более мелкое — в заднюю ее часть.

В пневмомеханическомзабрасывателе (рис. 6.4, е) сочетают механическое и пневматическое воздействия на кусочки топлива. Воздух здесь способствует более равномерному распределению мелочи по длине решетки. В настоящее время у нас выпускаются топки с пневмомеханическимизабрасывателями.

Механизация подачи топлива и очистки слоя от шлака позволяет значительно уменьшить затрату физического труда и повысить экономичность топочного устройства. На рис. 6.5 показана полумеханическая топка с пневмомеханическимзабрасывателем и решеткой с поворотными колосниками (ЗП-РПК). Топка относится кфакельнослоевым устройствам с неподвижной горизонтальной колосниковой решеткой, непрерывным забросом топлива на неподвижный горящий слой и периодическим удалением шлака.

Мелкие частицы топлива отвеиваются воздухом и сгорают в объеме топки. Количество вторичного воздуха, подводимого к забрасывателю, составляет около 15 % общего количества воздуха, необходимого для горения топлива. Давление вторичного воздуха до 1000 Па. Топка ЗП-РПК рекомендуются для котлов паропроизводительиостью до 1,8 кг/с. Имеются решетки длиной 1325—2440, шириной 1800—2600мм.Температура воздуха, подаваемого под решетку, по условиям ее надежности не должна превышать 250 °С.

Интенсивность выгорания топлива в слое, где горение обычно протекает в диффузионной области, зависит от скорости подвода окислителя. Для обычных слоевых топок пределом дутьевой форсировки слоя является нарушение его устойчивости. При более высокой скорости воздуха мелкие частицы начинают выноситься из слоя. В местах выноса сопротивление слоя падает. В образовавшиеся кратеры устремляется значительная часть воздуха, что приводит к уменьшению его расхода через другие участки слоя. Таким образом, чрезмерное повышение расхода воздуха через слой приводит к расстройству процесса горения.

18. КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛА ЭЛЕМЕНТОВ КОТЛА

В результате физико-химических процессов, возникающих при взаимодействии металла с омывающей его средой, может возникать процесс разрушения металла, который называют коррозией. Если коррозионный процесс сопровождается протеканием электрического тока, его называют электрохимической коррозией. Сущность электрохимической коррозии состоит в том, что при соприкосновении металла с электролитами создаются условия для возникновения на поверхности обратимых и необратимых электродов, разность потенциалов которых и обусловливает наличие коррозионного тока. Если процесс коррозии подчиняется законам химических гетерогенных реакций и при этом не возникает электрический ток, его называют химической коррозией. Для условий работы металла поверхностей нагрева при относительно высокой их температуре характерна электрохимическая коррозия.

ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНАЯ КОРРОЗИЯНАРУЖНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА

В результате воздействия продуктов сгорания высокой температуры на поверхности металла образуется оксидная пленка. При высокой температуре металла процесс обра­зования окалины усиливается. Наиболее интенсивная вы­сокотемпературная коррозия имеет место при наличии сернистых соединений в продуктах сгорания. В области высоких температур газов при соприкосновении газов с горячими поверхностями нагрева имеет место образование SО₃ из SО₂ при наличии локальных избытков кислорода. В ча­стности, нагретый до высокой температуры металл пароперегревателя служит катализатором окисления SО₂ в SO₃, при этом наибольшую каталитическую активность имеет пленка окалины Fе₂Оз. Каталитическое воздействие на образование SО₃оказывает также слой золы при температуре примерно 600 °С. При наличии оксидов серы в газах происходит соединение их со щелочными компонентами золы и образование сульфитов, которые разрушающе действуют на защитную пленку окалины.

Трубки выходных ступеней пароперегревателей наиболее подвержены газовой коррозии. Повреждение трубок пароперегревателей, по-видимому, вызывается окислением SО₂ в SО₃ и образованием при этом сульфидных оксидов железана поверхности труб, разрушающе действующих на защитную пленку окалины.

Наличие в золе топлива оксида ванадия V2O5 также усиливает газовую высокотемпературную коррозию вследствие растворяющего ее действия на защитные пленки окалины. В частности, в минеральных примесях мазута оксид ванадия достигает 70 % в пересчете на V₂О₅. Обычно ванадиевая высокотемпературная коррозия наблюдается на трубках пароперегревателя котлов высокого и сверхвысокого давления и на поверхности стальных неохлаждаемых деталей, находящихся в области высоких температур газов. Опасность ванадиевой коррозии может быть снижена путем увеличения скорости газового потока и мероприятиями по уменьшению отложения золы, защитой трубок, например, графитовыми покрытиями.