Сжигание твердого топлива
В топках зерносушилок сжигают уголь различных месторождений.
При большом содержании в угле водорода и химических соединений его с углеродом в процессе сгорания выделяется значительное количество горючих летучих газов.
Влага в угле уменьшает низшую теплоту сгорания топлива, так как для ее испарения затрачивается часть тепла, выделяющегося при горении, вследствие чего температура в топке снижается. Водяные пары, находящиеся в топочном пространстве, замедляют химические реакции соединения углерода и водорода топлива с кислородом воздуха при горении, что снижает температуру продуктов сгорания. Поэтому в топочном пространстве могут появиться продукты неполного сгорания топлива (окись углерода). Количество тепла, выделяемого при сжигании угля, в основном зависит от содержания в нем углерода и водорода.
Сера, содержащаяся в угле, также выделяет тепло, но при содержании ее в угле более 2% образующийся сернистый газ после смешивания продуктов сгорания с наружным воздухом, попадая в сушилку, может передать свой запах просушиваемому зерну, в особенности если оно имеет значительную влажность и длительное время находится в сушилке. Кроме того, при соприкосновении влажного агента сушки с холодными металлическими поверхностями возможно выделение конденсационной влаги с сернистой кислотой, которая усиливает коррозию металлических частей сушилки.
Чем длиннее пламя, образующееся в топке, тем больше должен быть путь догорания горючих летучих газов в топке. Это требует соответствующей высоты и объема топочного, пространства. Одновременно с горением горючих летучих газов над слоем топлива происходит сгорание углерода непосредственно в слое топлива на колосниковой решетке.
Для полного завершения горения топлива в слое и горючих летучих газов в топочном пространстве требуется определенное количество воздуха, которое зависит от количества и состава сжигаемого топлива. К колосниковой решетке должно быть подведено такое количество воздуха, которое обеспечило бы полное горение углерода в слое топлива, а также горение образующейся окиси углерода и горючих летучих газов в топочном пространстве.
Количество воздуха, которое может быть подано к слою топлива через колосниковую решетку, зависит от ее площади и от площади отверстий в ней, а также от скорости воздуха при прохождении его через отверстия. Скорость воздуха зависит от производительности вентилятора и создаваемого им давления, а также от толщины слоя топлива и размеров его кусков.
При эксплуатации топок практически невозможно создать такие условия, чтобы подводимый воздух был распределен равномерно и в таком количестве, которое теоретически необходимо для сгорания горючих элементов топлива как на колосниковой решетке, так и в топочном пространстве.
Через колосниковую решетку будет поступать больше воздуха там, где слой топлива тоньше или крупнее куски. Поэтому для полного сгорания в топках к слою топлива и в топочное пространство подводят воздух в 1,5—2,5 раза больше необходимого. Теоретически необходимое количество воздуха для горения топлива может быть определено по формуле (19).
Для полного сгорания топлива в топке необходимо выполнить следующие условия.
1. Воздух нужно подводить в топку в количестве, достаточном для горения топлива в слое и горючих летучих газов в топочном пространстве.
2. Температура в топочном пространстве должна быть по возможности высокой и не ниже той, которая необходима для завершения реакции горения (около 500 С).
3. При использовании твердого топлива площадь колосниковой решетки должна быть достаточна для сжигания требуемого количества топлива.
4. Топочное пространство при сжигании любого топлива должно иметь размеры, достаточные для того, чтобы горючие газы могли полностью в нем догореть при высокой температуре.
Одна из распространенных схем устройства топки для сжигания угля показана на рисунке 5. Основная часть топки — колосниковая решетка 2, на которую через топочную дверку 3 загружают топливо. Решетка расположена в топочной камере 4. Кирпичную стену 5, расположенную сзади колосниковой решетки, называют порогом топки, поверх которого сделано отверстие 9 (огневое окно) для выхода топочных газов.
Воздух, необходимый для горения топлива, подводят через поддувальную дверку 1. Воздух, необходимый для догорания горючих летучих газов в топочном пространстве, поступает через отверстие 6. Он предварительно подогревается при прохождении по каналам, расположенным в пороге топки.
Продукты сгорания из топочного пространства через огневое окно поступают в кирпичный циклон Щ, предназначенный ч | для улавливания искр, уносимых вместе с продуктами сгорания. Из внутренней трубы циклона газообразные продукты сгорания поступают в смесительную камеру 11, в которую через отверстие 12 входит наружный воздух.
Для отвода из топки продуктов сгорания, например при розжиге топлива, установлена дымовая (растопочная) труба 7. При помощи шиберов 5 и 10 топочные газы могут быть направлены в смесительную камеру или в растопочную трубу. Шиберы сблокированы между собой так, что, когда один из них открывают, другой в это время закрывается. В некоторых топках для улавливания искр устанавливают осадочные камеры.
Колосниковые решетки топок состоят из отдельных рядом уложенных колосников. Их изготавливают из чугуна, так как он обладает большей прочностью при сильном нагреве и мало подвергается коррозии.
По форме колосники разделяют на брусчатые (балочные) и плиточные (рис. 6). Они должны быть достаточно прочными, чтобы без повреждений выдерживать удары, возникающие при очистке колосниковой решетки от шлака.
Колосниковая решетка имеет прозоры (отверстия). Суммарную площадь отверстий, служащих для прохода воздуха через решетку, называют живым сечением и обозначают в процентах от всей площади колосниковой решетки. Для мелкого угля прозоры в колосниковой решетке, состоящей из брусчатых колосников, делают шириной около 8—10 мм во избежание провала большого количества мелкого угля.
Скорость прохождения воздуха через отверстия решетки, состоящей из брусчатых колосников, принимают от 0,5 до 1,5 м/с. При этом зона наибольших температур в слое топлива расположена в непосредственной близости от поверхности колосниковой решетки.
Для антрацита и сильно шлакующихся углей применяют плиточные колосники с малым живым сечением. Воздух под них подают вентилятором. В этих колосниках воздух проходит через отверстия шириной б—7 мм со скоростью до 5 м/с, благодаря чему наиболее интенсивное горение происходит на расстоянии не менее 50 мм от колосниковой решетки. Образовавшиеся при этом шлаки, опускаясь вниз, постепенно охлаждаются, твердеют и не забивают отверстия решетки.
Живое сечение колосниковой решетки составляет в среднем (от площади всей решетки): для каменного и бурого угля 20—30%; для антрацита 8—15%.
Колосниковую решетку располагают несколько ниже топочной дверки, чтобы при загрузке поверхность слоя топлива была примерно на уровне нижнего края отверстия топочной дверки. Это позволит избежать выпадения через дверку угля, находящегося на передней части колосниковой решетки.
В обычных условиях работы топок зерносушилок сопротивление проходу воздуха через колосниковую решетку и слой топлива составляет для крупного неспекающегося угля 30—50 Па (3—5 кг/м2), а для мелкого спекающегося угля 80—120 Па (8—12 кг/м2).
.......................................................................................................................... |