Топки и топочные устройства

Реферат по дисциплине «Введение в направление»

Выполнил студент Долгушина Е.С. группа АТЭ-51

Государственное образовательное учреждение высшего проф образования «Новосибирский муниципальный технический университет»Новосибирск, 2008

Введение

Топки — это часть парогенератора, созданная для сжигания горючего. Топка – один из главных частей котельного агрегата. В ней происходит процесс горения, при котором хим энергия горючего преобразуется в термическую энергию товаров сгорания, передаваемую дальше воды и пару, находящемуся в котле, за счет которой генерируется пар.

Имеющиеся топочные устройства можно поделить на слоевые и камерные, рис. 1.

Систематизация топочных устройств

Типы топочных устройств

топки

слоевые камерные

ручные механические вихревые кипящий слой

полумеханические факельная

Рис.1. Типы топок

Слоевые топки созданы для сжигания твердого горючего в слое на колосниковой решетке. В камерных топках сжигается жесткое горючее во взвешенном состоянии в виде пыли и дробленых частиц, также жидкое, распыляемое при помощи форсунок, и газообразное. Камерные топки разделяются на факельные и вихревые.

На рис.2 показаны схемы слоевого, факельного и вихревого методов сжигания горючего. При слоевом методе сжигания нужный для горения воздух попадается к слою горючего через колосниковую решетку.

Рис.2. Схемы методов сжигания твердого горючего

а- слоевой; б- факельный; в- вихревой; 1-топливо; 2- воздух.

При факельном методе сжигания жесткое горючее за ранее размалывается в мельницах и пыль совместно с воздухом (аэросмесь) попадает в топку. Время пребывания газа и пыли в объеме топки некординально (1,5-2 с).

Циклонный метод сжигания основан на использовании закрученных топливовоздушных потоков. Транспорт горючего осуществляется воздухом. Топливные частички циркулируют по определенным траекториям в течение времени, нужного для окончания их сгорания. Под действием центробежных сил частички движутся в виде уплотненного пристенного слоя, активно перемешиваясь с воздухом. Время пребывания частиц в циклонной камере выбирается достаточным для выгорания грубой пыли (размер частиц – 200 мкм) либо дробленого горючего (размер частиц до 5 мм).

Слоевые топки. По методу механизации операций обслуживания (подача горючего, шировка слоя, удаление зол и шлака) слоевые топки делятся на ручные (немеханизированные), полумеханические и механические. В полумеханических топках механизирована часть операций. В механических топках механизированы все операции.

Систематизации более обычных и относительно обширно всераспространенных топочных устройств со слоевым сжиганием горючего показана на рис.3

Рис.3 Схема слоевых топок

1- горючее; 2- воздух; 3- продукты сгорания; 4- очаговые остатки.

Зависимо от метода организации процесса сжигания горючего слоевые топки можно поделить на три группы:

1) с недвижной колосниковой решеткой и недвижным слоем горючего (рис.3,а, б);

2) с недвижной колосниковой решеткой и перемещением горючего по решетке (рис.3 в, г, д);

3) с подвижной колосниковой решеткой и передвигающимся совместно с ней слоем горючего (рис.3е).

В показанную на рис.3,а топку горючее загружают вручную и вручную убирают очаговые остатки через зольник. Из-за большой издержки физического труда топки этого типа употребляют только для котлов малой паропроизводительности (до 0,5 кг/с).

На рис.3,б показана полумеханическая топка с пневмомеханическим забрасывателем (ПМЗ) (рис.4) и ручными поворачивающимися колосниками (РПК).

Рис.4. Пневмомеханический забрасыватель горючего.

1-бункер; 2- питатель; 3- роторный метатель; 4- сопловая решетка.

Горючее забрасывается питателем ПМЗ и умеренно распределяется по решетке, Убирают очаговые остатки методом их сбрасывания в зольный бункер при повороте колосников около собственной оси от ручного привода. В то
пке, показанной на рис. 3, в, загрузка осуществляется под воздействием собственного веса горючего. Топки с наклонной решеткой (с углом 40-50, что соответствует углу естественного откоса сжигаемого горючего) употребляют обычно для сжигания древесных отходов и кускового торфа. Возвратно-поступательное движение колосников на наклонно-переталкивающей решетке (рис. 3,г) дает возможность выполнить непрерывную шуровку слоя горючего, В таких топках может быть сжигание горючих сланцев, бурых углей с большой зольностью и завышенной влажностью и каменных углей с огромным выходом летучих веществ.

Топки с шурующей планкой (рис. 3,д) созданы для сжигания многозольных бурых и неспекающихся каменных углей. Шурующая планка производится в виде трехгранной призмы из литого чугуна либо стали. Угол наклона фронтальной плоскости к горизонтальной плоскости составляет 35, а задней – 15. При движении вперед (к задней стене топки) горючее подрезается задней гранью и осуществляется шуровка пылающего слоя горючего.

Камерные топки для сжигания твердого горючего употребляют в котельных агрегатах средней и большой производительности.

Главные достоинства камерных топок заключаются в последующем:

1) возможность экономного использования фактически всех видов угля, в том числе и низкокачественных, которые тяжело спаливать в слое;

2) не плохое смешивание горючего с воздухом, что позволяет работать с маленьким излишком воздуха (α=1,2-1,25);

3) возможность увеличения единичной мощности котельного агрегата:

4) относительная простота регулирования режима работы и, как следует, возможность полной автоматизации топочного процесса.

Сжигание твердого горючего в факеле. Огромное значение для работы пылеугольных топок имеет конструкция используемых горелок. Горелки должны обеспечивать не плохое смешивание горючего с воздухом, надежное зажигание аэросмеси, наибольшее наполнение факелом топочной камеры и просто поддаваться регулированию по производительности в данных границах.

Сжигание мазута и газов в топках. Жидкое горючее, сжигаемое в топках, подвергается подготовительному распылению при помощи форсунки, являющейся элементом горелки. Пол горелкой в общем случае понимается агрегат, включающий кроме форсунки воздухонаправляющий аппарат, запальное устройство и механизм управления.

Важная теплотехническая черта топочных устройств, основываясь на которой решают вопросы их конструкции и оценивают интенсивность работы, — термическое напряжение объема топочного места. Оно выражается отношением и представляет собой количество теплоты, выделившейся при сжигании определенного количества горючего в единицу времени В и приходящейся на 1 куб.м объема топочного места, т.е.: .Единицей измерения q для является Вт/м3.

Если значение q будет превосходить определенную числовую величину, установленную фактически, то за время нахождения в топке горючее не сгорит стопроцентно. Опыт эксплуатации котельных агрегатов показал, что для разных видов горючего, методов сжигания и конструкций топок допустимое значение q меняется в широких границах. К примеру, для слоевых топок с недвижной решеткой и ручным забросом горючего q = 290 – 350 кВт/м3, у слоевых механизированных топок qх =290 – 465 кВт/м3, для камерных топок при сжигании угольной пыли q = 145 – 230 кВт/м3, а при сжигании в их газа либо мазута qх = 230 – 460кВт/м3.

В слоевых топках, в каких часть горючего сгорает в слое, а другая часть в топочном пространстве, используют еще одну характеристику интенсивности термический работы топки, именуемую термическим напряжением зеркала горения и имеющую вид: .

Единицей измерения для qR является Вт/м2; В – кг/с; Qрн – Дж/кг и для — R м3.

Эта черта представляет собой количество теплоты, выделившейся при сжигании определенного количества горючего в единицу времени и приходящейся на 1 м2 площади поверхности зеркала горения. Установлено, что чем больше qR, тем больше утрата теплоты от механического недожога вследствие уноса из пределов топки маленьких, не успевших сгореть частиц горючего. Значения термического напряжения зеркала золы, конструкции топки и т.д. и меняются в широких границах – от 350 до 1100 кВ/м2. Разумеется, что чем больше значение qu иqR д