ТОПКИ С НЕПОДВИЖНОЙ КОЛОСНИКОВОЙ РЕШЕТКОЙ И НЕПОДВИЖНЫМ СЛОЕМ ТОПЛИВА
Топка с неподвижной колосниковой решеткой и ручным обслуживанием показана па рис. 17. Она представляет собой кирпичную камеру, расположенную под котлом, и состоит из колосниковой решетки 4, которая делит топку на топочное пространство 3 и шлаковый бункер (зольник) 8. Решетка состоит из чугунных колосников, опирающихся на подколосниковые балки 6. Через загрузочное отверстие 2, закрываемое дверкой 1, топливо вручную (лопатами) периодически забрасывается на неподвижную колосниковую решетку 4, которая поддерживает слой горящего топлива. Нижняя часть бункера закрыта шлаковым затвором 9, который открывают при спуске шлака и золы. Воздух для горения в топку может поступать естественным путем за счет создаваемого в ней разрежения или под давлением с помощью дутьевого вентилятора. Количество подаваемого воздуха регулируют воздушным шибером 7. Объем, ограниченный снизу слоем горящего топлива, сверху —поверхностью нагрева котла и с боков — стенками кирпичной камеры, называется топочным пространством. Зола, образующаяся при горении, проваливается сквозь отверстия в колосниках и собирается в бункере 8. Для очистки тонки от шлака часть решетки выполняют в виде поворотных колосников 5. При повороте их рукояткой 10 в полотне решетки образуется отверстие, через которое удаляемый шлак сбрасывается в бункер 8.
Схема забрасывателя топлива.
Работа топки с ручным обслуживанием показана на диаграмме рис. 18. Общее количество воздуха, поступающего в топку, изображено линией 7, количество воздуха, необходимого для горения— линией 1. Остальной воздух уходит из топки неиспользованным в результате того, что слой топлива и выход летучих в топке между загрузками постоянно изменяется, достигая максимальных размеров при загрузке свежих порций и становясь тоньше но мере выгорания топлива в период до новой загрузки. Топки с забрасывателями топлива имеют особое устройство, предназначенное для непрерывного механизированного заброса топлива в топку и распределения его по всей площади колосниковой решетки. Эти топки разделяют на три вида: с механическими забрасывателями (рис. 19, а и б), при которых топливо подается в топку ударами вращающихся плоскостей забрасывающего механизма; с пневматическими забрасывателями (рис. 19, в), при которых топливо вводится в топку струей воздуха или пара, и пневмо-механическими забрасывателями (рис. 19, г), в которых объединены оба указанных принципа. Топки с механическими забрасывателями получили меньшее распространение, поскольку топливо забрасываемое в топку, распределяется недостаточно равномерно. Более мелкие куски топлива выпадают в передней части решетки более крупные - в передней части, а средние по величине - ближе к концу решетки, поэтому сгорание топлива происходит неравномерно и тонка работает недостаточно эффективно. Наличие нижнего зажигания топлива создает хорошие условия для его воспламенения. Топки с такими колосниковыми решетками крайне просты и дешевы и в то же время достаточно надежны, в них могут сжигаться все разновидности твердого топлива — дрова и торф (при умеренной влажности), бурые и каменные угли и антрациты (при умеренном содержании мелочи). К недостаткам относят большую затрату физического труда машиниста в процессе эксплуатации. Вследствие ручного обслуживания топки тепловая мощность ее ограничена, а периодичность загрузки топлива, приводит к значительным потерям тепла. Механические потери топлива вследствие провала его через колосники при шуровке и чистке топки. Загорание свежих порций топлива, поступивших в топку, обеспечивает быстроту воспламенения топлива и достаточную полноту его сгорания. Кроме того, можно регулировать работу тонки, уменьшая или увеличивая подачу топлива в гонку с помощью пневмо-механического забрасывателя (рис. 19, д). Топливо из бункера 12 поступает на распределительную плиту 9, с которой его сбрасывает в кожух 7 вращателя питатель 11, передвигающийся по плите вперед и назад. Лопастями 3 вращающегося ротора 4 топливо забрасывается на колосниковое полотно. Ротор имеет полый барабан, укрепленный на валу. Количество подаваемого топлива регулируется изменением числа ходов питателя, частоты вращения ротора, положения распределительной плиты при помощи регулировочного винта 8 и поворотного питателя. Воздух для рассеивания мелочи, не более 20% общего расхода, подается по фурме 6. К недостаткам топки относят необходимость дробления топлива и ограничение количества мелочи, наличие которой может приводить к повышенной потере с провалом в период шуровки топлива. Мощность топки ограничена, поскольку покачивание колосниковой решетки производится вручную. Наибольшее распространение в СССР получили топки с пневмо-механическими забрасывателями НМЗ и поворотной колосниковой решеткой РПК (рис. 20). Топка состоит из колосниковой решетки 5 с чугунными поворотными колосниками, набранными в несколько рядов и насаженными на валы 4 прямоугольного сечения. При повороте вала с помощью рукоятки 9 на некоторый угол (до 30°) в каждую сторону ряды колосников наклоняются и через образовавшиеся между ними просветы шлак с решетки просыпается в шлаковый бункер 6, при этом происходит шуровка топлива и провал шлака в бункер. Полотно решетки набирается из узких ребристых колосников беспровального профиля. Преимуществом топки является механизированная подача топлива в топку, снижение ручного труда на шуровку его и удаление шлаков. Процесс горения твердого топлива на горизонтальной колосниковой решетке 5 (рис. 21) состоит из следующих фаз: подсушки свежего топлива 2, выделения надслойного пламени 1 и горения летучих, зажигания и горения кокса 3. По окончании последней фазы, длящейся довольно долго, остаются шлак 4 и зола. Воздух, проходящий через слой топлива, лежащего на решетке, должен обеспечить как полное сжигание кокса в слое, так и полное сжигание летучих в топочном пространстве. Это достигается тем, что процесс горения ведут, стремясь держать на решетке тонкий слой топлива. Толщину его с учетом толщины слоя шлака поддерживают в пределах 40 — 70 мм при сжигании бурых углей и до 100 — 120 мм при сжигании антрацита. Топливо, загруженное на решетку, зажигается под действием тепла, отдаваемого нижележащим слоем раскаленного горящего топлива, и образует нижнюю границу зажигания. Одновременно топливо реагирует и сверху под действием тепла, излучаемого пламенем горящих в топочном пространстве летучих веществ, образуя верхнюю границу зажигания. Следовательно, в топках с неподвижным слоем топливо зажигается как снизу, так и сверху, что позволяет эффективно сжигать в этих топках топливо с высокой влажностью.
Рис. 20. Топка ПМЗ-РПК ЦКТИ с пневмомеханическим забрасывателем : 1 - топка, 2 - гляделки, 3 - воздухоподводящая труба для подачи в топку вторичного воздуха, 4 — вал, 5 — колосниковая решетка с опрокидными колосниками, 6 - шлаковый бункер, 7 - затвор, 8 - воздухоподводящая труба, 9 — рукоятка для опрокидывания колосников; 10 — забрасыватель в цилиндрическом лотке, 11 - регулирующая плита, 12 - бункер для топлива
В процессе горения топлива развивается высокая температура, при которой может плавиться зола, из-за чего зашлаковываются колосники. Во избежание зашлаковывания отверстий в колосниках расплавленной золой после чистки топки на решетке оставляют слой мелкого шлака толщиной до 50 мм, что обеспечивает нормальную работу колосниковой решетки. Шлаковый слой предохраняет колосники от разрушающего действия высокой температуры, развивающейся в слое горящего кокса, а при сжигании топлива с легкоплавкой золой предотвращает покрытие решетки не успевшим остыть расплавленным шлаком. Расплавленный шлак, затвердевая у самой поверхности решетки, образует плотную шлаковую корку, закрывающую отверстия в решетке, что приводит к прекращению горения. Горение определяется по цвету горящего слоя, при большом избытке воздуха цвет слоя, ослепительно белый, при неполноте горения из-за нехватки воздуха — красный с синеватым огоньком, а при нормальном горении — желто-розовый.
