§ 13. 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 ел жит колосниковая решетка, поддерживающая и распределяющая по плоскости пода слой горящего топлива. На колосниках происходит подготовка топлива (подогрев и подсушка) только за счет лучистой теплоты топочных г зов и обмуровки, но и в основном за счет продуктов сгорания, движущихся снизу вверх ч рез слой горящего топлива. Это обеспечивая его воспламенение и устойчивое горение. Колосниковые решетки обеспечивают постоянны приток воздуха, поступающего из зольника горящему топливу.

Воздух, проходя через щели между колосниками, распределяется равномерно по все площади топливника и омывает все топлив лежащее на колосниковой решетке.

Схематически процесс подачи воздуха топливник с колосниковой решеткой показа на рис. 26. Поток воздушной среды при закрытой топочной дверке 1 поступает через, под овальную дверку 2, рассекается колосниково решеткой на мелкие струи, которые затем проходят сквозь топливо, воздействуя на него как окислитель.

Рис. 26. Схема движения воздуха в топливниках с колосниковой решеткой; 1, 2 - дверки

Топливник конструируют таким образом, чтобы приток воздуха соответствовал фаза сжигания топлива.

Процесс горения твердого топлива на горизонтальной колосниковой решетке состоит и следующих фаз (рис. 27): выделения надслойного пламени 1, подсушки и горения слоя топлива 2, которое коксуется и продолжает гореть до полного выжига горючей массы. Эффективность сжигания топлива 2 на колосник вой решетке зависит от высоты его слоя и количества воздуха, поступающего в топливник. По окончании процесса горения остаются шлак 4 и зола, проваливающаяся сквозь отверстия колосниковой решетки 5.

Рис. 27. Структура фаз слоевого сжигания твердого топлива в печах: 1 - надслойное пламя, 2 - топливо, 3 - горящее топливо, 4 --шлак, 5 - колосниковая решетка, 6 - воздушный поток

Образующийся шлаковый слой предохраняет колосники решетки от чрезмерного нагрева и способствует равномерному распределению воздушных потоков 6, поступающих и зольника.

Стабильность процесса горения требует регулирования притока воздуха. Необходимость в этом вызывается тем, что высота слоя топлива, размещенного на колосниковой решеток по мере выгорания уменьшается и, следовательно, снижается сопротивление воздушном 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 ряды топлив расслаиваются, при этом в топочный объем поступает сверхнормативное количество воздух.

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 его дверку.

Конструкции колосниковых решеток. В зависимости от вида топлива и конструкции печи применяют разнообразные колосниковые решетки. Колосниковые решетки подразделяют на неподвижные и подвижные.

К неподвижным относятся решетки, сформированные из плоских плиточных (рис. 28, а) и балочных (рис. 28, в) колосников. Иногда используют неподвижные корзиночные решетки (рис. 28, б). Неподвижные решетки широко применяют в типовых печах.

Рис. 28. Неподвижные колосниковые решетки: а - плоские плиточные, б - плиточные корзиночные, в - балочный колосник

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 с помощью тяги 1, выведенной на фронт печи, вокруг оси 2.

Рис. 29. Передвижная колосниковая решетка: 1 - тяга, 2 - ось, 3 - решетка

Подвижные вибрационные решетки состоят из двух сочлененных пластинчатых решеток, которые могут поворачиваться вокруг вертикальной оси на 180°.

Качающиеся решетки перемещаются вокруг горизонтальной оси на 20...30°. Периодически покачиваясь, колосники разрыхляют шлак, в результате чего негорючая масса из топливника проваливается в зольник, что облегчает чистку печи и улучшает процесс горения топлива. Подвижные колосниковые решетки применяют ограниченно, в основном в печах длительного и непрерывного горения.

В топливниках теплоемких печей колосники и колосниковые решетки укладывают торцом на кирпичи или вытесанные в кирпичах четверти.

Колосники решеток изготовляют преимущественно из чугуна, который слабо окисляется под воздействием кислорода при высокой температуре.

Для того чтобы зола и мелкий шлак проваливались через промежутки (прозоры) между колосниками, их 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 кусков.

Крупнокусковое топливо с большим выходом летучих веществ (дрова, торф) наиболее эффективно сгорает на балочных колосниках, сформированных в решетку с живым сечением 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 брущатых элементов образуются в результате выступов размером 3 мм на торцах брусков (рис. 30). Такие колосники, уложенные вплотную один к другому, образуют зазор, равный 6 мм. Для сжигания бурого угля, брикетов из торфа, дров и другого неспекающегося топлива такой зазор оптимальный. Для сжигания антрацита и других подобных углей применяют решетки с балочными колосниками, имеющими уширенный торец (12 мм) и увеличенные выступы (4 мм), благодаря чему зазоры колосниковой решетки достигают необходимых размеров (8 мм).

Рис. 30. Торец балочных колосников

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, что ведет к неполному сгоранию топлива и перегреву колосников.

Колосниковые решетки устанавливают с небольшим (около 50 мм) уклоном к топочной дверке, что обеспечивает хорошее отделении пламени от дыма и способствует возгоранию удаленного от топочной дверки топлива

Рис. 31. Установка колосниковой решетки в печи: 1 - зольник, 2 - колосниковая решетка, 3 - топочная дверка, 4 - пандус, 5 - поддувальная дверка

Рис. 32. Правильная (а) и неправильная (б) ориентации колосниковой решетки по отношению к топочному объему

https://profecoskill.ru/