6. Сжигание твердого топлива.

6.1. Общие сведения горения твердого топлива.

С твердым топливом в жизни приходилось сталкиваться многим. Дрова, например. Еще скажите, что никогда не жгли их? А теперь разберем процессы, которые происходят при сжигании дровишек, уголька, торфа… ну или у кого фантазия еще богаче – телевизоров, автомобилей, телефонов...

Горение твердого топлива проходит в следующие стадии: 1) нагрев, подсушка, возгонка летучих с образованием кокса; 2) горение летучих и углерода в атмосфере окислителя.

Составляющие твердых топлив: летучие(горючие газы, метан, водород и т.п.),кокс(углерод + зола).

Сам процесс горения углерода – гетерогенный процесс, т.е. твердое и газообразное. При окислении углерода образуются CO₂ иCO, причем до температуры 1200⁰Cзначительно большеCO₂, а при температурах больших 1200⁰C, СО становится больше.

Реакции окисления углерода и COэкзотермические – идущие с выделением теплоты, а реакция восстановления- эндотермическая.

скорость химической реакции при сжигании твердых топлив зависит от коэффициента массоотдачи и константой химической реакцииk.Зависимость режима горения от коэффициентов при увеличениипроцесс смещается в область кинетического горения.

Зона I– область кинетического горения

зона II– область смешанного горения

зона III– область диффузионного горения.

6.2. Слоевой способ сжигания твердого топлива.

Процесс сжигания складывается: 1) загрузка топлива на колосник, 2) шурование слоя горящего топлива, 3) удаление шлака.

рис.20.

При слоевом сжигании слой топливо состоит из следующих зон: 1) шлаковая подушка; 2) зона горения кокса; 3) зона свежего топлива. Зона кокса в свою очередь состоит из 1) окислительной зоны (выделение CO₂) α>1 2) восстановительная зона (выделениеCO) α<1, при этом восстановительная примерно зона в 4 раза больше окислительной.

При слоевом сжигании часто не весь воздух подают под колосник, а направляют на решеткой с целью уменьшения химического недожога – острое дутье.

Шахтная топка (рис.21) используется для сжигания влажных топлив с малой влажностью, например, торф.

рис.21

рис.22.

На рис. 22 изображена топка с шурующей планкой представляющая собой неподвижны колосник 6 и чугунную планку 5, которая перемещаясь от привода 1 через штангу 2 и распределяет топливо по колоснику.

Топочные устройства с подвижной решеткой цепные решетки.

Топка используется при слоевом сжигании. Топливо опускается сверху на колосник, топливо прогорает и удаляется шлак. Движение топлива и воздуха перекрестное.

Увидеть шахтно-цепную топку к сожалению не сможете, но обратите внимание, что она выглядит как что-то среднее между шахтной (левая часть) и цепной топкой (ее правая и нижняя часть). Топливо под действием собственного веса просыпается на решетку, прогревается и воспламеняется.

рис. 23.

рис.24.

Зоны горения твердого топлива при цепной решетке показаны на рис. 24. Поджигание и просушка топлива осуществляется от пламени, для организации качественного сжигания подачу воздуха организуют по зонам, в середину подают меньше воздуха, а по краям больше.

Главные области горения: 1) нагрев и подсушка топлива; 2) окислительная зона горения; 3) восстановительная зона горения кокса; 4) зона выжигания шлака.

В топках используются особая конфигурация сводов с максимальным ходом газов в топке, для организации стабильного горения.

Часто используются чешуйчатые колосниковые решетки (рис.25), топливо собирается в нижней части колосников и сбрасывается в конце в бункер, просыпание топлива значительно уменьшается. На экзамене вид будет немного другим.

рис.25.

Главные недостатки слоевых топок: большой механический недожог. Используется при небольших паропроизводительностях .