На практиці для спалювання твердого палива використовують як камерні так і шарові топки. Обидва варіанти вимагають підготовки палива: відділення механічних домішок, сушка, подрібнення тощо.
Шарові топки призначені для спалювання кускового палива. Розподіл температури, кисню та палива по висоті шару наведені на рис. 4.2.
Швидкість повітря вибирається так, аби не змінювалась структура шару. В таких топках спалюють паливо з розмірами кусків 20…30 мм і більше.
Спалювання в шарі відбувається в дифузійній області, тобто швидкість горіння визначається швидкістю підведення окислювача до палива.
|
|
| Рисунок 4.2 – Структура шару твердого палива, що горить |
Шар шлаку на решітці захищає її від високої температури, а також розподіляє і нагріває повітря, що іде в зону горіння.
|
| Рисунок 4.3 – Топка з механічною ланцюговою решіткою прямого ходу |
Немеханізовані топки вимагають обслуговування: подача палива, шурування, видалення шлаку.
Значне розповсюдження в промисловості отримали механічні шарові топки з ланцюговими решітками. Характерною особливістю цих топок є безперервне переміщення палива разом з колосниковою решіткою, що є транспортером, виконаним у вигляді нескінченного полотна. Застосування знаходять механічні топки з колосниковими решітками прямого і зворотного ходу. В топці з решітками прямого ходу полотно з паливом переміщається від фронту топки до задньої стінки (рис.4.3), а в топці з решіткою зворотного ходу – від задньої стінки до фронту.
В механічній топці з лусковими ланцюговими решітками прямого ходу полотно решіток 5 складається з окремих колосників, укріплених на нескінченних шарнірних ланцюгах, надітих на дві пари зірочок 1 і 7. Швидкість руху решітки можна варіювати в широких межах (1…18 м/с). Паливо із завантажувального ящика 3 поступає на решітки, що рухаються. Товщину шару палива встановлюють шибером 2, який може переміщатися по вертикалі. Повітря для горіння підводиться під решітку. По мірі просування решіток паливо вигорає. Шлак, що утворюється, скидається з решіток шлакознімачем 8 в шлаковий бункер 9.
|
| Рисунок 4.4 – Схема щільного та киплячого шару |
 |
| Рисунок 4.5 – Схема факельного (а) та циклонного (б) процесів спалювання |
Із збільшенням швидкості повітря можна досягти того, що частинки будуть підніматись. Така швидкість називається "критичною". З подальшим збільшенням швидкості починається "кипіння" шару. Об’єм шару при цьому збільшується в 1,2…1,8 разів (рис. 4.4). Частинки рухаються до тих пір, поки їх маса зменшується, потім вони вилітають з топки. Обов’язковою умовою нормального спалювання в "киплячому" шарі є рівномірність розмірів частинок палива.
Згідно діючих норм використання процесів спалювання твердого палива в шарових топках доцільне тільки для котлів паровидатністю менше 35 т/год. Для більших котлів доцільною є камерна топка.
В камерних топках проводять факельний або циклонний процес спалювання (рис. 4.5). Оскільки при факельному спалюванні частинка палива знаходиться обмежений час в топці, то необхідно проводити тонке перемелювання палива до розміри пилу (до 100 мкм).
Для інтенсифікації процесу горіння вугілля використовують "запалювальні пояси". Для цього в зоні горіння екранні поверхні вкривають вогнетривкими матеріалами. При цьому зменшується теплозйом і відповідно зростає температура в зоні горіння.
В циклонному процесі паливо подається у суміші із повітрям при великій швидкості тангенціально, тому потік закручується. Час перебування частинки збільшується і якість змішування з повітрям покращується. Тому допускають збільшення розмірів частинок.
 |
 |
 |