Водоснабжение и отопление

Топливо, топки, котельные установки

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Колосниковые решетки с ручным обслуживанием. Наиболее простой и дешевой топкой, не требующей подъема топлива на верхний этаж, так же как и для дров, является колосниковая решетка.

Однако при торфе все недостатки примитивной колосниковой решетки сказываются еще резче.

Зола торфа шлакуется, возрастает газовое сопротивление слоя и приходится держать над слоем повышенное разрежение. Торф— топливо малотеплоплотное, для его загрузки требуется часто открывать топочную дверку, что при наличии повышенных разрежений будет сильно охлаждать топку, увеличивая потерю с отходящими газами. Влажность торфа по большей части выше, чем у дров, поэтому особенно желательно вести сжигание торфа в шахтных топках, где можно уменьшить избыток воздуха, поднимая тем температуру горения, а также использовать ценные качества шахтной топки, хорошо подсушивающей сырое топливо и облегчающей труд кочегара.

Колосниковыми решетками аналогично с установками, работающими на дровах, обыкновенно оборудуются торфяные котельные при кратковременном суточном потреблении пара или при незначительном количестве работающих котлов (1—2) и при переменной нагрузке, когда бывает трудно регулировать работу шахты, обладающей большой тепловой инерцией.

При сжигании многозольного торфа (Лс =20%) с легкоплавкой золой приходится отказываться от шахтных топок и переходить на колосниковую решетку с вентиляторным дутьем, так как имеется риск зашлакавания горловины топки с нарушением движения торфа по шахте.

Схема колосниковой решетки для сжигания торф.а в основном не отличается от уже рассмотренной дровяной топки. По фронту располагаются три дверки: одна загрузочная, другая на уровне колосников для чистки шлака и, наконец, дверка поддувала. По ширине одним комплектом дверок нормально обслуживается расстояние от 1,0 и до 1,3 м. Колосники брусчатые, но прозоры делают 10—15 мм, а при очень мелком торфе прозоры уменьшают до 5—10 мм.

Толщина слоя сжигаемого торфа меньше, чем у дров; расстояние от кромки загрузочной дверки до полотна колосниковой решетки (размер с) принимается 0,8-f-0,5 м. В крайнем случае расстояние с сокращается до 0,25 м; тогда чистка шлака производится через загрузочную дверку и средняя дверка исключается.

При влажности торфа более 35% топку перекрывают сводами. В остальном схема повторяет дровяную. Необходимо в конце факела перед подходом топочных газов к поверхности нагрева котла устанавливать гляделку, через которую кочегар мог бы наблюдать за размером и цветом факела. Другая гляделка устраивается непосредственно на загрузочной дверке, это, конечно, должно относиться и к дровяным топкам.

При таких форсировках и правильном обслуживании можно добиться получения избытка воздуха в топке ат = 1,5 при <7з, не превышающем 3,0%. Торф — топливо с большим выходом летучих, поэтому потери от механического недожога даже в этой примитивной топке обыкновенно не выше 3—5%.

В случаях необходимости сжигания торфа с большой влажностью следует рекомендовать устройство горячего дутья под решетку.

Выносная топка с простой колосниковой решеткой и ручным обслуживанием. При сжигании торфа под жаротрубными котлами проще (всего, конечно, располагать решетку внутри жаровой трубы, но ограниченные размеры зеркала горения не позволяют получить значительных форсировок и котельная поверхность нагрева используется недостаточно. Если во внешних топках нормальной длиной решетки при обслуживании ее вручную принимается размер 2,0 м, то при расположении решетки внутри жаровой трубы эта величина сокращается до 1,8 м и только как предел доходит иногда до 2,0 м. Кроме того, при влажном торфе в целях уменьшения прямой отдачи жаровую трубу в пределах топки приходится футеровать кирпичом, что еще уменьшает размеры зеркала горения. Не удается также из-за тесноты расположения развить надлежащую толщину слоя топлива. Поэтому при желании получить хорошее сжигание торфа и достаточно высокий съем тепла с котла приходится переходить к выносной топке, устанавливая шахтную топку, или при отсутствии возможности поднять торф на загрузочный этаж — останавливаться на выносной топке с простой решеткой

Размеры зеркала горения у колосниковой решетки, вынесенной за пределы жаровой трубы, могут быть сильно увеличены. Предельное развитие зеркала горения, когда топки смежных котлов непосредственно примыкают друг к другу, имея общую стенку Ь.

Выносная топка, как уже указывалось ранее, затрудняет доступ к арматуре котла, поэтому желательно, если это позволяет сделать расположение на котле штуцеров для водомерной колонки, вынести колонку с водомерными стеклами на фронт топки, соединяя трехдюймовыми трубами колонку со штуцерами. При комбинации выносной топки с жаротрубным котлом прямая отдача уменьшается. Вследствие этого не следует чрезмерно развивать размер а от поверхности колосниковой решетки до горловины, доведя его до минимума, обусловливаемого возможностью размещения слоя топлива, устраняя случайное забрасывание топлива в горловину. В противном случае будет сильно нагреваться обмуровка топки, теплопередача в котле пойдет главным образом путем непосредственного соприкосновения газов, а не излучения топочного факела, что вызовет снижение паропроизводительности котла и уменьшение к. п. д. за счет увеличенной потери с отходящими газами.

При определении теплового напряжения топочного пространства к последнему надо относить не только топочную камеру, но и жаровую трубу, считая ее за экранированную часть топки.

Шахтные топки. Для сжигания кускового торфа применяются шахтные топки с наклонным зеркалом горения. В отличие от дров торф имеет менее устойчивую влажность, и даже в течение суток она может меняться в широких пределах.

Поэтому в торфяной топке часто устанавливается шибер, регулирующий толщину слоя топлива. К сожалению, этот шибер приходится делать довольно сложным, так как он работает в тяжелых температурных условиях. Наиболее долговечным следует признать чугунный шибер, защищенный со стороны топочного пространства шамотом. Шибер передвигается в вертикальной плоскости при помощи червячной передачи, монтируемой непосредственно на загрузочной коробке. В шахтных топках для дров регулирующих заслонок не ставят, так как они повреждаются дровами при загрузке.

Наклонные колосники располагаются в среднем под углом 45° к горизонтальной плоскости, причем для лучшего продвижения торфа верхний колосник ставится под углом 50°, а нижний — 40°. Торф при горении шлакуется, поэтому для оживления горения требуется периодически прорезать шлак, проводя резаком через прозоры колосников. Вследствие этого полотно колосниковой решетки выполняется или из брусчатых колосников, или же из плит, но с длинными щелями, допускающими возможность проведения через них резака в глубь слоя торфа. Прозоры с целью уменьшения провала делают в наклонных колосниках размером 10 мм для верхних колосников и 15 мм — для нижних. Топка разбита на три зоны.

При очень влажном торфе верхняя зона может быть почти полностью закрыта и воздух направлен в нижние зоны активного горения. Провал через прозоры колосников в верхней зоне передается на среднюю зону путем периодического открывания особой заслонки и оттуда уже выгребается в золовую вагонетку.

Чтобы облегчить очистку шлака с горизонтальных колосников, которая производится не реже чем через час, эти колосники располагают в два ряда. Накопившийся шлак счищают с нижних колосников, затем, отгребая крупные шлаковые пластины с верхних горизонтальных колосников, остальную массу лежащих на них шлака и топлива кочегар сдвигает в направлении от себя на нижние колосники, где торф постепенно, до следующей чистки, выюрает и остается только шлак. Подобное расположение горизонтальных колосников, облегчая чистку шлака, позволяет одновременно удлинить зеркало горения, доводя его до 2,7 м. Горизонтальные колосники делают брусчатыми с прозорами 15 мм.

Для очистки шлака с горизонтальных колосников щели между ними и наклонными колосниками выполняют значительно более высокими, чем при дровах, поэтому требуется защищать от обгорания концы вышерасположенных колосников. Размещая, как указано на рисунке, три трубы диаметром по 100 мм, опирая на них концы колосников и пропуская последовательно, начиная с нижней, через все трубы воду, можно предотвратить коробление и перегорание колосников.

Вода обыкновенно пускается прямо из водопровода, количество ее регулируется вентилем, поставленным перед нижней трубой; последовательно пройдя через нижнюю, среднюю и верхнюю трубы, вода свободно через воронку сливается в отводящую трубу. Такая схема позволяет кочегару всегда контролировать прохождение воды по трубам и хотя бы приблизительно измерять ее температуру, не допуская нагревания выше 50°. При более высоких температурах воды в этих трубах возможно образование накипи.

Установкой вентиля перед нижней трубой, а не на выходе, гарантируется невозможность получения в системе труб пара под давлением. Воды приходится пропускать довольно много, так как в среднем, считая по внешней поверхности труб, находящихся в пределах топки, через каждый квадратный метр передается тепла около 40 000 ккал/час. Подогретую таким путем воду часто не удается использовать для полезных целей, так как в отопительных установках температура воды в сборном питательном баке бывает довольно высокая, добавлять же свежей воды (пополняя возвращаемый обратно конденсат) приходится сравнительно немного, и этот расход по большей части значительно меньше расхода на охлаждение. Если тепло воды, идущей на охлаждение труб, балок, вовсе не используется, то это дает снижение к. п. д. на 1 —1,5%.

В разделе «Топливо» говорилось о значительных колебаниях температуры плавления золы в торфяном топливе. Часто попадаются болота с настолько легкоплавкой золой, что на нижних колосниках шахтной топки шлак лежит в виде тестообразной массы, трудно поддающейся выемке. Эта масса шлака налипает на стенки обмуровки, способствуя их быстрому разрушению. Чтобы защитить кладку от подобного налипания на нее шлака, испробовано довольно много разных форм и систем чугунных литых коробок, охлаждаемых водой. Не говоря уже о том, что такие коробки увеличивают потерю на охлаждающую воду и усложняют обслуживание, они оказывались малонадежными в работе и давали трещины. При сжигании торфа, содержащего большое количество влаги, шлак гранулируется и надобности в защитных коробках не встречается; учитывая это, к помощи охлаждаемых водой панелей следует прибегать лишь в крайних случаях при сухом торфе, к тому же обладающем легкоплавкой золой. В отношении обмуровки, каркаса, допускаемой ширины топки, высоты горловины и пр. остаются в силе указания, данные для дровяных шахтных топок. Следует только добавить, что для обеспечения возможности обслуживания шахты с фронта необходимо оставлять расстояние, считая от стены здания до фронта топки, обеспечивающее возможность свободного действия резаком. По правилам Котлонадзора это расстояние при любых топливах и топках должно быть не менее 3 м.

В котельных сравнительно мелкого масштаба иногда встречаются затруднения в подаче торфа на загрузочный уровень. В таких случаях можно рекомендовать шахту по  46 — с загрузкой торфа сбоку, что позволяет, используя профиль местности, обходиться без применения подъемных устройств. Топка ( 46) имеет незначительную высоту горловины, в этом ее недостаток — ухудшается подсушка и приходится чаще загружать торф.

При рассмотрении дровяных топок отмечалось, что в шахтных топках с наклонным зеркалом горения сжигание торфа происходит хорошо при влажности его, не превышающей   V^= 45%. При увеличении влажности сверх 45% граница начала горения опускаете» вниз, считая от места выхода топлива из горловины шахты. Падают мощность топки и съем тепла с котла. Для торфа нельзя использовать вертикальную шахту, его слой будет рассыпаться иод углом естественного откоса, и надо искать другую схему. Можно использовать подсушивающие свойства ступенчатой решетки, заменяя в шахтной топке наклонные чугунные колосники рядом сводов, по которым будет сползать основная масса торфа. Часть торфа будет задерживаться между сводами, образуя подсушивающие очаги. В такой топке уже может сжигаться торф с влажностью порядка 50%. Для очень влажного торфа можно рекомендовать введение вторичного воздуха помимо слоя топлива. В таком случае транзитным воздухом не будет переохлаждаться слой сырого торфа и улучшатся условия горения. Устраивая ввод вторичного воздуха а в топочное пространство, необходимо обеспечить его регулирование. Давать вторичный воздух следует только в таком количестве, чтобы ликвидировать неполноту сгорания, получающуюся даже при правильно выбранной начальной толщине слоя топлива. К сожалению, на практике очень часто приходится наблюдать, что отверстия для ввода вторичного воздуха всегда бывают открыты полностью и вследствие этого приносят больше вреда, чем пользы.

Совместное сжигание кускового и фрезерного торфа. При рассмотрении методов добычи торфа указывалось на преимущество фрезерного торфа, стоимость добычи которого обходится примерно в 2 раза дешевле, чем кускового. Из общего количества вырабатываемого торфа процент фрезерного с каждым годом повышается.

Фрезерный торф, являющийся в значительной своей массе торфяной крошкой, как бы самим способом добычи предназначен для сжигания не в слое, а в камерной топке. Такими топками оборудуются мощные котлы, где затраты на должное развитие объема топочного пространства и необходимое оборудование для транспортирования и подготовки к сжиганию торфяной крошки вполне \местны и окупаются получаемыми высокими к. п. д. при одновременно больших количествах годового потребления торфа. Подробнее об этом будет сказано при рассмотрении условий сжигания топлива в камерных топках.

В мелких отопительных установках с относительно малым числом часов годичной работы и незначительным валовым потреблением топлива приходится идти на более примитивные устройства. Учитывая это, государственные топливопланирующие организации назначают фрезерный торф для сжигания на подобных установках в смеси с кусковым торфом.

Фрезерный торф при сжигании его в смеси с кусковым по большей части будет иметь влажность, превышающую влажность кускового и доходящую до 55% и более, поэтому особое внимание должно быть обращено на то, чтобы при забрасывании в топку фрезерного торфа он попадал на накаленные участки слоя горящего кускового торфа.

Эти положения осуществляются, когда кусковой торф сжигают в шахтных топках с равномерной подсыпкой фрезерной крошки на зоны активного горения слоя.

Газовое сопротивление слоя топки при примешивании фрезерного торфа значительно увеличивается, и в шахтную топку приходится подводить искусственное дутье, желательно горячее. Практически наибольшие затруднения обнаружились при разрешении вопросов регулярной подачи в топку торфяной крошки. Приходится устраивать довольно сложные приспособления по отсортировке крупных кусков фрезерного торфа и дальнейшей передачи мелочи к особому порционеру-питателю, регулирующему подачу крошки непосредственно на слой кускового торфа. До сих пор еще не найдена конструкция подобных устройств, достаточно надежная и простая, и пока эта часть является слабым местом описываемой схемы.

Следует отметить интересный опыт Ивановского отделения Оргэнерго, которое рекомендует сжигать фрезерный торф в смеаг с кусковым в шахтных топках со ступенчатыми наклонными колосниками. Характерно, что такое простое решение вопроса дало хорошие результаты в Ивановском районе, где торф все время являлся основным видом топлива и с практикой его сжигания хорошо освоились. Не устраивая сложных сортировок и питателей, конечно, гораздо труднее получить хорошие результаты сжигания топлива, и если все-таки они достигаются, то только за счет умелого и внимательного отношения со стороны кочегаров и технического персонала предприятий. Если, например, смесь будет неравномерная, то фрезерный торф, осаждаясь вниз слоя, будет глушить топку, далее большие массы крошки, подсохнув в моменты оживления горения, например, при прорезке шлака, могут дать бурное возгорание с вылетом факела в поддувало и на фронт топки и причинить ожоги персоналу.

Во всяком случае опыт совместного сжигания кускового и фрезерного торфа с суммарным добавлением последнего в размере до 30% позволяет прийти к заключению, что можно добиться форсировок зеркала горения в среднем такого же порядка, как и для кускового торфа, без снижения к. п. д. установок. Тепловое напряжение объема топочного пространства обычно принимается около 250 тыс. ккал/м* час, так как в объеме топочного пространства будут сгорать частицы не только газа, но и твердого топлива, требующие для горения большого количества времени.

Слоевое сжигание фрезерного торфа.   Камерные   топки требуют значительной высоты, мало пригодны для мелких отопительно-производственных установок, и поэтому для последних стремятся создать топку для слоевого сжигания фрезерного торфа. К наиболее удачным конструкциям следует отнести топку, предложенную инж. П. И. Храниловым.

В топке Хранилова топливо, прежде чем поступить в шахтную топку, предварительно подсушивается на особом сильно разогретом кирпичном лотке, снижая свою влажность до 30—40%, что обеспечивает нормальные условия его горения в двух боковых шахтах. Следует обратить внимание, что указанные шахтные топки почти лишены прямой отдачи, поэтому при сжигании топлива с пониженной влажностью могут получаться осложнения при чистке шлака, который из-за высоких температур слоя при легкоплавкой золе не будет гранулироваться, а приобретет тестообразную структуру, чем осложнится обслуживание топки, и без того достаточно трудоемкое. Подобного рода топка могла бы быть приспособлена для сжигания также городского мусора.

Механизация очистки шлака в шахтных топках. При работа на дровах шахтная топка, улучшая по сравнению с простой решеткой процесс сгорания, в то же время значительно облегчает труд кочегара. Последнее достоинство нельзя в полной мере распространить на торфяные шахты; загрузка топлива там происходит так же, как и при дровах, но добавляется очень трудная и тяжелая операция — периодическая чистка шлака, вызывающая, не говоря уже о тяжелых условиях труда, увеличение количества обслуживающего персонала. Дополнительно к кочегарам для торфа и других шлакующихся топлив при ручной чистке добавляются золыцики. Каждый золыции должен выгружать от 300 до 500 кг шлаков и золы в час. Естественно, что на необходимость рационализации этой части топочного устройства давно уже обращали внимание. Здесь, опять-таки учитывая незначительность размеров отопительных котельных, нужно искать простое и надежное решение.

Проф. Кирш предлагал механизировать отвод шлака из шахтной торфяной топки при помощи цепной решетки.

В нижней части топки располагается короткая и примитивная цепная решетка, состоящая из соединенных друг с другом колосников, составляющих неразрывную цепь, перекинутую через звездочки (наподобие цепной передачи). Цепь электродвигателем приводится в медленное движение (несколько метров в час), удаляя таким образом в зольниковый бункер образовавшийся шлак. Это еще не механическая топка в полном смысле этого слова, но все же операции по обслуживанию топки значительно облегчаются.

Расход электроэнергии на приведение в движение такой решетки требуется в незначительном количестве. Электродвигатель устанавливается мощностью около 1,5 кет, а соединение его с ведущим валом решетки осуществляется через редуктор, уменьшающий число оборотов. Воздух вдувается во все зоны топки. Цепь охлаждается воздухом нижней зоны.