По способу сжигания топлива различают топки:
• Со слоевым сжиганием:

     — Исторически первый способ

     — Изначально было сжигание в неподвижном первом слое. Куски топлива забрасывались на решетку, через которую внизу пропускался воздушный поток. Много раз совершенствовалась.

     — Сейчас используют топки:
     1. С кипящим слоем (КС)
     2. С циркулирующим кипящем слоем (ЦКС)

     — Такая технология сжигания ограничивает единичную мощность котла, поэтому перешли к факельному сжиганию.

• С факельным сжиганием:

     — Смысл способа в том, что сжигание осуществляется в объеме топки. Жидкое топливо форсунками распыляется на мелкие капли, а твердое топливо измельчается мельницами до пылевидного состояния, подается вместе с воздухом в топку и сжигается там во взвешенном состоянии. Т.к. поверхность пыли больше поверхности куска угля, то прогрев частиц, выход летучих и выгорание кокса происходит быстрее, а значит при одинаковой площади поперечного сечения топки факельный способ обеспечивает большую тепловую мощность.

     — Твердотопливные факельные топки – это камерные топки.

     — Разновидностью факельных топок являются вихревые топки.

• С вихревым сжиганием:

     — В специальных закручивающих потоках сжигается не пыль, а дробленка (куски 5..10мм). Раньше этот способ сжигания считался эффективным, т.к. затраты на измельчение снижались, но сейчас применяется редко из-за сложности конструкции.

По конфигурации топочного объема различают:
• Открытые топки
     — С ТШУ, ЖШУ, газо-мазутные.

     — Все открытые топки имеют горизонтальное поперечное сечение в виде прямоугольника. Их называют топками призматического типа. В верхней части топки часто имеется аэродинамический выступ, служащий для улучшения аэродинамической картины на выходе из топки.
     — В топках с ТШУ, в нижней части есть холодная воронка, экраны ее наклонены под углом α = 54°. Все экраны обычно открыты (обращены поверхностью труб внутрь топки).

     — В топках с ЖШУ, экраны нижней части наклонены под углом α = 15°, и обычно вся нижняя часть экранов покрыта металлическими шипами, а поверхность шипов – карборундовой смазкой. Она необходима для уменьшения теплосъема в нижней части топки, повышения уровня температур и как следствие, для улучшения условий жидкого шлакоудаления. Шлак выходит из топок с ЖШУ через отверстия, которые называются летками (1, 2 по длине).

     — В газо-мазутных топках или с ЖШУ нижняя наклонная часть называется подом. При сжигании газа, золы не образуется, а при сжигании мазута ее образуется очень мало, поэтому в газо-мазутных топках леток нет. При сжигании мазута значение величин падающих радиационных потоков в нижней части топки очень велики, поэтому под таких топок часто закладывается кирпичом. В котлах до критических давлений это позволяет избежать в экранах пода образования пароводяной смеси и ее расслоения.

• Полуоткрытые топки:
     — С ЖШУ, газо-мазутные.

• Двухкамерные, трехкамерные топки:
     — С ЖШУ, реже газо-мазутные.

     — Отличительным признаком двухкамерных топок является шлакоулавливающий пучок. Обычно это испарительная поверхность нагрева из труб большего диаметра, которые снаружи покрыты карборундовой обмазкой. Шлакоулавливающий пучок необходим для увеличения коэффициента шлакоудаления a_шл (для двухкамерных топок a_шл=0.4). Для этого пучка приходится использовать испарительную поверхность нагрева, т.к. он работает в зоне высоких температур (1500..1600°C) и его нужно охлаждать.

     — Топка с горизонтальными циклонными предтопками формально является трехкамерной и первой камерой являются два горизонтальных циклонных предтопка. Они имеют сложную конструкцию и их стены экранированы змеевиками из спиральных труб. Эти змеевики ошипованы и покрыты обмазкой, а иногда и закрыты специальной кладкой. В циклоны тангенциально поступает воздух и топливо – воздушная смесь. Частицы топлива подаются здесь не в виде пыли, а в виде дробленки с размерами куска 5..10мм, поэтому при использовании таких топок системы пылеприготовления не нужны – получается экономия на размоле топлива. Вторая камера – это камера зажигания, в которой все экраны ошипованы и покрыты обмазкой. Т.к. температура ПВС в циклонах и камере дожигания очень высоки, то трудностей с выходом жидкого шлака нет, а коэффициент шлакоулавливания a_шл=0.44..0.45, т.к. есть шлакоулавливающий пучок.

     — На Черкасской ТЭЦ котлы БКЗ – 210 – 140 – 560 с такими топками. В эксплуатации они показали надежную работу жидкого шлакоудаления, но из-за высокого уровня температур герметичность в месте сопряжения циклонов с камерой дожигания часто нарушалась. Кроме того, выбросы вредных веществ на котлах с такими топками из-за высокого уровня температур тоже большие – было принято решение провести реконструкцию и оборудовать эти котлы полуоткрытыми топками с ЖШУ.

     — Топка с вертикальными циклонными предтопками является двухкамерной, она обладает теме же «+» и «-«, что и топка с горизонтальными циклонными предтопками.

     — Из-за большой конструктивной сложности и плохих экологических показателей топочного процесса, топки с циклонными предтопками давно не производятся.

По способу компоновки горелок различают топки:
• С фронтальной компоновкой
     — Горелки могут располагаться в 1..5 ярусов
• С встречной компоновкой
     -Горелки могут располагаться в 1..5 ярусов
• Со встречно-смещенной компоновкой
     — 1..2 яруса
• С тангенциальной компоновкой
     — Очень широко используется при твердом и жидком шлакоудалении. Оси горелок в ярусе расположены по касательной к условной окружности диаметром D_y (зависит от шлакоудаления). Топка чаще всего близка к квадратной и a_m = b_m±10%. В ярусе может быть 4, 6, 8 горелок
     — 1..5 ярусов
• С подовой компоновкой (используется только на газо-мазутных топках)
• С потолочной компоновкой (в инвертных котлах)
• С L-образной компоновкой

Очень широко используются фронтальная, встречная и тангенциальная компоновка. Встречная и тангенциальная компоновки встречаются на котлах любой паропроизводительности при сжигании газа, мазута, и др. топлив с любым шлакоудалением. Фронтальная компоновка используется на котлах производительностью D≤320 т/ч при сжигании газа, мазута и твердых топлив с ТШУ. Остальные виды встречаются редко.

z_я — число ярусов, S_бок — боковой простенок, a_т — ширина топки, b_т — глубина топки, h_яр — высота яруса, s — шаг

Экраны топок:

На котлах Е и Еп высокого давления используют в качестве испарительных экранов трубы диаметром ∅60х5 мм. Т.к. h_ш≈15мм, то толщина обмазки составляет ≈20мм. Шипы способствуют лучшему закреплению обмазки и отводу теплоты от обмазки к трубам.

Во всех современных котлах наружная теплоизоляция в заводских условиях наносится на наружную поверхность труб. Толщина тепловой изоляции , она не связана с каркасом котла. Она называется натрубной теплоизоляцией (обмуровкой). Экраны в топках подвешиваются за верхнюю часть к каркасу, а при переходе в рабочее состояние расширяются вниз.

На старых котлах встречается накаркасная обмуровка:
• Два слоя кирпича (огнеупорный и теплоизоляционный)
• Передает вес на каркас котла
• Предусматривает тепловые швы для компенсации расширений
• Трубы расширяются независимо от обмуровки

Комментарии запрещены.