Водоснабжение и отопление

Топливо, топки, котельные установки

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Усиливая тягу, можно ввести больше воздуха в топку; кислород, проходя по слою и вступая в реакцию, распределяется на большее количество струек. С увеличением скорости движения воздуха между кусками топлива увеличивается и скорость горения, в итоге получается больше тепла за счет увеличения количества сжигаемого топлива. В топку при этом приходится забрасывать увеличенное количество топлива, но среднюю толщину слоя, как на это указывалось выше, изменять не следует.

Тяговым устройствам в дальнейшем будет посвящена отдельная глава. Пока же сообщаются только начальные сведения о тяге и методах ее измерения. Если представить себе дымовую трубу, наполненную горячим газом, то в различных пунктах по ее высоте установятся давления, равные давлению атмосферы р на горизонте аЬ, совпадающем с верхом трубы, плюс вес соответствующего столба горячих газов р2 = Р + Тг К где Р выражает давление атмосферы в кг/м2, h — высоту в м и тг — вес единицы объема горячих газов в кг\мг. На том же расстоянии h от верха трубы давление атмосферного воздуха подсчитывается по аналогичному выражению р\ =р + тв h'> эт0 давление будет выше предыдущего, так как вес единицы объема холодного воздуха окружающей среды больше веса горячего газа в трубе.

Получившееся выражение указывает, что чем выше труба, тем разность давлений будет все увеличиваться.  Если теперь внизу трубы сделать отверстие с, то давление воздуха с одной стороны этого отверстия и газов с другой — будут неодинаковы.

В трубе давление меньше, чем снаружи, и воздух начнет входить в трубу в таком количестве и с такими скоростями, чтобы газовое сопротивление входного отверстия уравновешивало перепад давлений. Разность давлений и побуждает воздух входить под колосники решетки топочных устройств, где в результате сгорания образуются горячие газы, причем аналогично с сопротивлениями в трубе здесь разность давлений уравновешивается суммой газовых сопротивлений, слоя топлива, газоходов котельной установки и специально изменяющих тягу заслонок. Потребную разность давлений можно создать и искусственно, отсасывая отходящие из установки газы посредством вентилятора (дымососа).

Величина тяги измеряется тягомерами — приборами, прототипом которых является U-образно согнутая стеклянная трубка, наполненная водой. Присоединяя один конец трубки к газоходу и оставляя другой открытым в атмосферу, можно будет определить разрежение по отношению к атмосферному давлению в данном пункте, измеряя получившуюся разность уровней в миллиметрах. Разрежение, измеренное в миллиметрах водяного столба, по своей цифровой величине как раз соответствует разности абсолютных давлений, что подтверждается следующими рассуждениями. Если взягь 1 м3 воды, то при столбе воды в 1 м давление на площадь будет равно I 000 кг/м2, а следовательно, на каждый миллиметр высоты водяного столба приходится давление, равное 1 кг/м2; таким образом, измеряя разность высот воды в миллиметрах, получаем цифровую величину, выражающую разность абсолютных давлений в кг/м2. Разрежение, указываемое тягомером, обозначается буквой S в миллиметрах водяного столба. Разность разрежений в двух  пунктах  газохода   обозначается AS мм вод. ст. Имея разрежение в топке и открывая дверку поддувала, тем сообщая его с атмосферой, получают потом воздуха через слой топлива.

В установку включены: котел, пароперегреватель и экономайзер. Тяга осуществляется дымовой трубой. Высота трубы выбирается такой, чтобы всегда имелся некоторый запас тяги, т. е. разрежение STp, создаваемое трубой, должно быть больше суммы всех сопротивлений, получающихся в процессе прохождения газов по газоходам установки. Избыток тяги дросселируется одной из заслонок.

Каждое из сопротивлений, перечисленных в уравнении, включая и искусственное, вводимое (с целью уничтожения избыточной тяги) от дросселирующей заслонки, пропорционально квадрату скорости проходящих газов.

Приоткрывая дросселирующую заслонку, уменьшают скорости проходящих через нее газов. С уменьшением скорости уменьшается и газовое сопротивление заслонки, которое приблизительно пропорционально квадрату скорости. При неизменном Srp увеличивается располагаемая разность давлений для преодоления сопротивлений остальной части газового тракта. Следовательно, по газоходам в установке потечет большое количество газов, а в топку будет поступать больше воздуха. Это в свою очередь позволит сжечь больше топлива, т. е. увеличить форсировку топки. Для уменьшения форсировки топки заслонку прикрывают.

Дросселирование избыточной тяги можно производить рядом заслонок.  На диаграмме приводятся три  графика разрежений, получающихся в разных пунктах установки  при  регулировании тяги:

а)         дверкой поддувала — сплошная линия;

б)         заслонкой за котлом — пунктир до заслонки   и  сплошная

линия от заслонки к трубе;

в)         заслонкой   за   экономайзером — пунктир   простой,  потом

с точкой — до заслонки, сплошная линия — после.

При всех трех способах регулирования достигается одна и та же нагрузка топки, т. 'е. А5Т остается постоянной. Как видно из графика, при регулировании дверкой поддувала во всех пунктах установки наблюдаются повышенные разрежения, это вредно отзывается на топке: при открывании загрузочной дверки в нее врывается лишний воздух, ухудшаются условия теплопередачи, и снижается паропроизводительность. При повышенных разрежениях в газоходах будет велик присос наружного воздуха через всякого рода неплотности в обмуровке, что также невыгодно скажется на теплопередаче и ухудшит к. п. д. за счет повышенной потери с отходящими газами. При полностью открытой поддувальной дверке и регулировании тяги заслонкой за котлом в топке и газоходах котла устанавливаются минимально возможные разрежения, экономайзер же находится под повышенными разрежениями, что и скажется на присосе воздуха. Поэтому регулирование тяги следует производить дросселированием заслонкой за экономайзером, т. е. наиболее близко расположенной к тяговому устройству, в таком случае достигается требуемый эффект при минимальных присосах наружного воздуха через загрузочную дверку, кладку и неплотности.

Если топливо при сжигании шлакуется, то газовое сопротивление слоя сильно возрастает, и чтобы это сопротивление преодолеть, создают повышенное разрежение над слоем. Такое увеличе ние разрежения в топочном пространстве невыгодно отражается на тепловой работе решетки с ручным обслуживанием, так как при открывании топочной дверки для загрузки топлива будет врываться много излишнего воздуха. Поэтому в таких случаях, например, при сжигании антрацита или засоренных золой углей в помощь тяговому устройству дополнительно устанавливается дутье воздуха под решетку (см.  55, 56, 57). В задачу дутья входит преодоление почти полностью газовых сопротивлений решетки, слоя угля и его шлака. Тягу же регулируют так, чтобы в топочном пространстве установилось разрежение около 3 мм вод. ст., что предотвратит опасность случайного выбрасывания горячих газов в сторону кочегара при открывании топочной дверки и одновременно снизит до минимума присос воздуха через открытую дверку.

В этой главе были рассмотрены основные принципы сжигания топлива вообще, которые в дальнейшем изложении будут только развиваться применительно к тем или иным условиям работы топок других конструкций. При сжигании мазута или газа отсутствует колосниковая решетка и горючие летучие вещества сжигаются в топочном объеме. То же относится и к сжиганию пылевидного топлива, только тогда в топочном объеме сгорают не только летучие вещества, но и кокс.