1. Описание конструкции топочного устройства и его характеристики.

1.1. Способы удаления шлака

Камерное топочное устройство (топочная камера) предназначена для сжигания пылевидного твердого, распыленного жидкого или газообразного топлива, т. е. для превращения химической энергии исходного горючего вещества в тепловую энергию продуктов сгорания. Часть этой энергии передается радиацией непосредственно в топке рабочей среде экранных поверхностей. Остальная часть в виде теплоты продуктов сгорания покидает топку и используется в последующих конвективных поверхностях.

По способу удаления шлака из области горения все топочные камеры делятся на на топки с твердым и жидким шлакоудалением. На выбор способа шлакоудаления в основном влияют плавкостные характеристики топлива, способность отдельных его компонент реагировать между собой и окружающей средой и способность минеральной части топлива при определенных температурах налипать на поверхности нагрева. Поскольку у угля Кузнецкий КС температура начала жидкого состояния меньше 1450 ⁰С () и теплота сгорания,V^г<25% (V^г=23%) то предпочтительнее является схема с жидким шлакоудалением (ЖШУ).

Для обеспечения жидкого шлакоудаления необходимо, чтобы температура газов у стен нижней части топки и в районе пода была выше температуры текучести шлака, т. е. , где °С — температура нормального жидкотекучего состояния. Создание таких условий в нижней части топки возможно за счет приближения ядра факела к поду топки и покрытия настенных экранов в этой зоне карборундовой огнеупорной тепловой изоляцией (футерование экранных труб). Для прочного удержания футеровки вначале на трубы экранов со стороны топочного объема приваривают шипы (диаметром 10 мм и длиной 15— 18 мм), а между ними наносят слой изоляции. Набивная огнеупорная масса в несколько раз уменьшает тепловосприятие экранных труб.

В качестве новых типов ошиповки применяют оребрение накаткой ребер по наружной поверхности труб. Накатанные ребра чрезвычайно стойки, технологичны, хорошо удерживают набивную массу и удобнее при ремонте экранов.

Подовая часть топки выполняется горизонтальной или слабонаклонной к центру топки. Здесь на трубы пода накладывают два-три слоя огнеупорного кирпича на огнеупорной связке. В центре пода оставляются одно или два футерованных отверстия для слива шлака (летка) размером примерно 500X800 мм. Расплавленный шлак переливается через край летки и тонкими струями стекает в шлаковую ванну, где при контакте с водой отвердевает.

Выше этой зоны температура газов снижается и вязкость шлака возрастает. Он теряет текучесть и становится липким. Здесь возможны отложения шлака на топочных экранах,

ухудшающие их тепловосприятие и снижающие надежность работы топки. Удаление

шлака требует останова котла и затрат больших усилий и времени. Для нормальной

работы котла желательно, чтобы эта зона отсутствовала, однако реально это невозможно. Здесь важно так организовать движение газов в сечении топки, чтобы исключить касание стен наиболее высокотемпературной газовой среды, т. е. исключить возможность горизонтальных турбулентных переносов масс газов к экранным поверхностям нагрева.

Верхняя часть топки характеризуется умеренной температурой, обеспечивающей дальнейшее охлаждение и грануляцию (отвердевание) мелких частиц летучей золы. В этой зоне отложения на экранных поверхностях могут быть в виде небольшого сыпучего слоя из мелких частичек золы.

По конструкции топочные камеры с жидким, шлакоудалением выполняются однокамерными (открытые и полуоткрытые) и двух-, трехкамерными. Наиболее простым конструктивным решением топки с жидким шлакоудалением является открытая однокамерная топка с прямоточным факелом. За счет футерования экранов

нижней части топки и выполнения утепленного пода выделяется зона с повышенной температурой газов (зона плавления шлаков). В этом случае применяют вихревые горелки с встречным и более низким расположением их над подом топки. Однако высокая отдача теплоты в верхнюю зону охлаждения ограничивает регулировочные возможности топки: при снижении нагрузки до 0,7—0,8 номинальной начинается застывание шлаков вначале на стенах, а затем на поду. Кроме того, открытая топка обеспечивает невысокую степень шлакоулавливания: доля.

С помощью двухстороннего пе­режима топки обеспечивается вы­деление камеры горения. Отдача теплоты в верх­нюю зону здесь заметно сокра­щается. Благодаря этому дости­гается достаточно высокая темпе­ратура газов (1600—1800 °С). Объемное тепловое напряжение ка­меры горения составляет кВт/м³, заметно растет доля шлакоулавливания:. Расширяется диапазон работы парового котла с устойчивым вы­ходом жидкого шлака.

Камера охлаждения полностью экранирована открытыми трубами. В ней завершаются сжигание недогоревшей части топлива и охлаж­дение продуктов сгорания до тем­пературы на выходе, при которой гранулируется вся зола.

В топках с жидким шлакоудалением благодаря более высокой температуре горения улучшается выжиг и несколько снижается по­теря . Вместе с тем вследствие увеличения количества удаляемого через летку шлака и более высо­кой его температуры возрастает потеря с физическим теплом шла­ка, увеличивается образование вредных газов, в частности окислов азота.

Более высокий процент улавливания золы позволяет по условиям износа повысить скорость продук­тов сгорания в конвективных газо­ходах, что интенсифицирует тепло­передачу и уменьшает габариты и затрату металла поверхностей на­грева. Основной недостаток топок с жидким шлакоудалением — опас­ность застывания шлака при пони­женной нагрузке котла.