Характеристика топлива и процесс его сжигания в топке котла

Для отопления крановых котлов применяют в основном каменный уголь. Возможно также использование и других видов твердого топлива, таких, как дрова, торф, сланцы и т. п. Жидкое топливо (мазут) почти не применяют, хотя отопление им возможно.

Основной характеристикой топлива является теплота сгорания, определяющая количество тепла в килокалориях, выделяемого при полном сгорании 1 кг топлива (ккал/кг).

Всякое топливо состоит из углерода, водорода, азота, кислорода, серы, золы и влаги, которые соединяются в различных пропорциях, образуя тот или иной вид топлива (табл. 4).

Чем больше в топливе содержится углерода и водорода, тем большую теплоту сгорания оно имеет.

При горении образуется плдмя, которое может быть более длинным (дрова, длиннопламенные и бурые угли) или коротким (антрациты). Газообразные горючие продукты, выделяющиеся при горении, называются летучими веществами. Выход их различен для разных видов топлива.

После выделения газообразных продуктов из угля остается твердая часть, называемая коксом. Кокс может быть в виде отдельных мелких кусочков или порошка, в этом случае уголь называется неспекающимся (антрацит, тощий уголь). Если же кокс пористый, прочный, связанный в один цельный кусок, то уголь называется спекающимся (марки ПЖ, ПС, Г). Наилучшей спецае-

Таблица 4

ТОПЛИВО	Состав топлива в % по весу				Теплота сгорания рабочего топлива, ккал/кг
	Углерод	Водород	Сера летучая	Прочие (балласт)
Донецкий уголь » антрацит Подмосковный бурый уголь Дрова Торф Топочный мазут	60-73 73-85 37 35 32 84	3,8-4,5 1,4-1,7 2,8 4 3 12	1,4-2,9 1,2-1,7 3,8 0 0,2 0,15	28,0 18,0 51,2 61 64,8 4	5400-7 350 6000-7 200 3 800 2900-3 000 2680 10000

мостью обладают угли, содержащие летучих от 20 до 30%. Коке, образующийся при сгорании спекающихся углей, уменьшает унос мелких частиц (до 6 мм) в трубу; экономичность отопления при этом повышается.

При большом содержании горючих летучих веществ топливо быстрее воспламеняется и сгорает, а процесс горения легко регулируется. При малом выходе летучих топливо загорается труднее.

Очень большое влияние на эффективность отопления имеет температура плавления золы. Угли, содержащие легкоплавкую золу, даже при незначительном ее содержании являются менее пригодными для сжигания на колосниковой решетке, чем угли с большим содержанием тугоплавкой золы.

Легкоплавкая зола забивает отверстия колосниковой решетки, что затрудняет приток воздуха к горящему слою топлива. Процесс горения в этом случае протекает неравномерно, парообразование в котле снижается, требуются частые чистки топки.

Легкоплавкой считается зола с температурой плавления ниже 1200°С. Зола средней плавкости имеет температуру плавления от 1200 до 1400°С, а тугоплавкая — выше 1400°С. При температуре плавления золы 1500°С топливо при сгорании почти не образует шлака.

Каменные угли весьма разнообразны по своему составу и делятся на марки. В основу этого деления положены выход летучих веществ и свойства кокса. В табл. 5 приведены наименования и характеристики отдельных марок углей.

Антрациты, имеющие однородной состав, различаются главным образом по величине кусков. Бурые угли также разделяются по сортам в зависимости от крупности кусков. В табл. 6 приведены сорта углей в зависимости от размеров кусков.

Процесс горения заключается в том, что горючая часть топлива химически соединяется с кислородом воздуха, подводимого

Таблица 5

Марки углей	Обо значение марки	Выход летучих, %	Свойства кокса	Теплота сгорания рабочего топлива, ккал/кг
Длиинопламенные	д	Более 42	Спекающийся или неспекаю-щийся порошкообразный	5400
Газовые	г	44-35	Спекающийся, сплавленный, иногда вспученный	6300
Паровичный жирный	пж	30-26	Спекающийся, сплавленный плотный То же	6150
Коксовый	к	26-18		5900
Паровично-спекаю1ЦИЙСЯ	ПС	22-18	Спекающийся, сплавленный	6650
Тощий	т	Менее 17	Неспекающийся, порошкообразный	7000

Сорта углей	Обоз начение	Размер кусков, мм	Сорта углей	Обоз начение	Размер кусков, мм
Антрациты			Рядовой	АРШ	100-0
			Штыб	АШ	Менее 6
Плита	АП	Более 100	_
Крупный орех	АК	100-25
Мелкий орех	АМ	25-13	Крупный	БК	От 150 до 50
Семечко	АС	13-6	Орех	БО	» 60 » 20
Семечко со штыбом	АСШ	13-0	Мелочь	БМ	» 20 »0,1
Зубок со штыбом	АЗШ	6-0	Рядовой	БР	» 150 » 0,1

в топку через отверстия в колосниковой решетке. При этом выделяется тепло, которое через стенки и трубы передается воде, находящейся в котле.

Если процесс сжигания топлива в топке ведется правильно, то топливо сгорает полностью, т. е. все его горючие вещества соединяются с кислородом воздуха. Углерод при этом превращается в углекислый газ. При неполном сгорании не весь углерод превращается в углекислый газ, часть его образует окись углерода, но при этом выделяется значительно меньше тепла.

Чтобы достигнуть наиболее полного сгорания топлива, необходимо обеспечить предварительный нагрев его до температуры воспламенения. Эта температура различна для разных видов топлива. Так, для каменного угля она равна 470°С, антрацита 700°С, бурого угля 370°С, торфа 225°С, дров 300°С. Высокая температура воспламенения поддерживается раскаленным слоем горящего на колосниковой решетке топлива; необходимо тоже подвести к топливу достаточное количество воздуха. Для достижения наиболее полного сгорания воздух подводится с некоторым избытком, т. е. больше теоретически потребного количества. Однако при излишнем подводе избыточного воздуха часть тепла теряется на нагрев лишнего воздуха и уносится р трубу. Поэтому для каждого вида топлива существует некоторое наименьшее (нормальное) количество избыточного воздуха, которое вводится в топку и при котором достигается наиболее полное сгорание при наименьших потерях тепла. Нормальный избыток воздуха для крановых котлов с угольным отоплением составляет от 30 до 40% теоретического. При работе котла воздух к слою горящего в топке топлива поступает вследствие разрежения в дымовой коробке, создаваемого в результате выхода отработанного в машине пара из паровыпускной трубы или трехсоплового конуса. Величина тяги регулируется автоматически, в зависимости от степени. открытия регулятора.

Для обеспечения необходимой тяги при неработающей машине пользуются сифоном. Им пользуются также и в тех случаях, когда при работающей машине тяга недостаточна и котел плохо вырабатывает пар. Частое пользование сифоном нерационально, так как для его работы расходуется свежий пар. Чтобы обеспечить необходимую тягу, нужно следить за плотностью дымовой коробки и исправным состоянием выпускной трубы или дымовытяжного трехсоплового конуса.

Горение топлива в топке имеет три стадии: первая — нагрев топлива и испарение влаги; вторая — выделение и сгорание горючих летучих веществ в топочном пространстве и третья — горение кокса на колосниковой решетке и в толще слоя. Следовательно, часть твердого топлива сгорает на колосниковой решетке, часть — в топочном пространстве. В топочном пространстве сгорают летучие вещества и для их полного сгорания требуется высокая температура — в пределах 500-650°С. Необходимо, чтобы каждая частица летучих сгорела раньше, чем она соприкоснется с относительно холодными стенками топки или труб.

При недостаточной температуре в топочном пространстве часть летучих веществ не сгорит и будет осаждаться на стенках в виде сажи. Для создания необходимой температуры в топочном пространстве огонь в топке следует держать светлым, а слой топлива равномерным по всей колосниковой решетке и толщиной в 100-150 мм в зависимости от марки угля. Нельзя допускать прогаров и продушин, так как через них в топочное пространство будет поступать лишнее количество воздуха, охлаждающего топку, а в слой топлива воздух будет поступать в недостаточном количестве.

Топливо, содержащее тугоплавкую, пористую, рассыпч’атую воздухопроницаемую золу, легко сжигается на колосниковой решетке, а зола просыпается в зольник. Топливо, содержащее легкоплавкую золу, напротив, сжигается с трудом, так как зола, расплавляясь, образует стекловидные шлаки, заливающие колосники и затрудняющие процесс горения. Кроме того, в процессе горения угли, спекающиеся с тугоплавкой золой, образуют сверху слоя кокса корку, которая задерживает унос мелких частиц в трубу и провал их в зольник. Тощие угли и антрациты такой корки не образуют, поэтому при их сжигании мелочь уносится в трубу и проваливается в зольник.

Спекающиеся угли для отопления крановых и других котлов почти не применяют или применяют в незначительных количествах. Чаще всего в крановых котлах сжигают тощие и бурые угли. Для того чтобы достигнуть хорошей паропроизводитель-ности котла и экономии топлива, применяют смеси углей — спекающихся, бурых и тощих или антрацита. При правильном подборе соотношения различных марок углей в смеси отрицательные качества одной марки компенсируются положительными качествами другой. Составляя угольные смеси, необходимо учитывать особенности качества углей, входящих в смесь. Антрацит, например, для воспламенения требует высокой температуры и сжигается тонким слоем, а подмосковный уголь допускает сжигание его в толстом слое. При сгорании подмосковного угля в слое развивается невысокая температура и нарастает слой золы. Следовательно, если смешать подмосковный уголь только с антрацитом, последний быстро покроется слоем золы подмосковного угля, горение его прекратится и при чистке топки несгоревшие частипы антрацита будут выброшены вместе с золой. Такая смесь углей будет неэкономичной. Поэтому лучше всего смешивать тощие угли с антрацитами, имеющими малый выход летучих, а не-спекающиеся — с жирными и газовыми для повышения спекае-мости смеси и полного использования летучих веществ. Угли и антрациты, имеющие легкоплавкую золу, следует смешивать с углями, имеющими тугоплавкую золу, что предотвратит шлакование. Угли с большим содержанием золы смешивают с углями, содержащими мало золы.

Рекомендуются следующие смеси:

1) 35% ПЖ или ПС + 65% антрацита или Т;

2) 35% ПЖ или ПС + 65% подмосковного;

3) 33% ПЖ или ПС + 33% подмосковного + 34% антрацита или Т;

4) 35% кизеловского + 65% подмосковного;

5) 50% карагандинского ПЖ или ПС + 50% антрацита.

⇐Арматура и гарнитура котла | Грузоподъемные краны на железнодорожном ходу | Обслуживание парового котла крановой бригадой⇒