Твердотопливные водогрейные котлы по своей конструкции состоят из конвективной (нагревательной) части и топочной, где происходит сгорание топлива. По типу металла, из которого изготовлена нагревательная часть, существует 2 типа котлов: стальные и чугунные секционные.
Топочные устройства также бывают двух видов:
- стальные беспровальные решетки,
- чугунные колосниковые топки.
Стальные беспровальные решетки применяются для сжигания слабоспекаемых, малозольных, высокореактивных каменных углей марки "Г" и "Д", бурых углей и дров. Чугунные топки котлов используются для работы агрегатов на высококалорийных, сильноспекающихся, низкореакционных видах топлива: антраците, каменном угле, тощих углях, торфе.
Чугун - материал, хорошо переносящий очень высокие температуры. Чугун не коробится и не ржавеет. Но в то же резкие перепады температур, например, при попадании холодной воды могут вызывать растрескивание чугунной поверхности.
Чугунные топки применяются как для чугунных секционных котлов, так и для стальных котлов марок КВр и КВм. В зависимости от степени механизации топливного процесса, мощности котла и его типа, чугунные топки можно классифицировать следующим образом:
- ручные чугунные топки котлов,
- полумеханические,
- механические.
Полумеханические топки (с поворотными и качающимися колосниками) и механические топки типов ТШПМ, ТЛПХ, ТЛЗМ, ТЧЗ применяются в стальных котлах КВм различной мощности.
Устройство ручных чугунных топок котлов
Водогрейные отопительные котлы работают на ручных колосниковых топках с неподвижной колосниковой решеткой и неподвижным слоем топлива. Чугунные топки котлов состоят из зольного бункера и колосниковой решетки.
Зольный бункер может быть изготовлен из стали или кирпича. Основание кирпичной камеры выкладывается из красного кирпича на глиняном растворе на заранее выполненную бетонную подготовку. Стенки камеры и боковых газоходов до колосников также выполняются из обыкновенного кирпича, выше колосников для кладки используется огнеупорный кирпич. Колосниковые балки, на которые укладываются колосники, вмуровываются в кирпичные стены в процессе их кладки. На стенки топки устанавливаются секции котла.
Колосниковая решетка укладывается на колосниковую балку и делит топку на топочное пространство и шлаковый бункер (зольник), куда через отверстия колосника высыпается шлак и зола. Отверстия и щели между колосниками имеют расширения книзу в целях предотвращения застревания шлака. Их размеры зависят от сорта топлива и размеров кусков угля или торфа.
Топочное пространство - это объем, ограниченный снизу горящим топливом на колосниках, а сверху поверхностями нагрева котла. Колосниковая решетка выполняет следующие функции:
- поддерживает загружаемое, а затем горящее топливо,
- обеспечивает удаление сгоревших фракций топлива через отверстия в зольный бункер,
- способствует проникновению воздуха для поддержания реакции горения.
Принцип работы ручной чугунной топки
Топливо для горения в чугунные топки котлов забрасывается через топочную дверцу, расположенную на фронтовой плите котла, вручную (лопатами). Периодичность забрасывания должна быть одинаковой, но не реже, чем каждые 20 минут. Колосниковая решетка должна очищаться от остатков топлива через 4-7 часов.
Воздух для реакции горения поступает двумя способами: естественным путем за счет разрежения и с помощью дутьевого вентилятора, расположенного в коробе фронтовой плиты. Его объем регулируется шибером.
Топливо, подаваемое в чугунные топки котлов, попадает на раскаленный нижележащий слой, загорается от него снизу, а сверху загорается от тепла, излучаемого пламенем горящих в топочном пространстве летучих веществ. Воспламенение топлива как сверху, так и снизу дает возможность сжигать влажное топливо.
Во время процесса горения необходимо следить за объемом поступающего воздуха на разных стадиях горения, за толщиной горящего слоя на решетке и за количеством выпавшего шлака и золы в бункере, так как все это влияет на производительность работы котла.
Минеральные вещества топлива из-за высоких температур расплавляются и могут остаться в жидком состоянии до того, как выпадут в золовой бункер. Это вызывает зашлаковывание колосников, они покрываются спекшейся коркой, доступ воздуха прекращается, горение замедляется или вообще заканчивается. Поэтому при очистке колосников от сгоревшего топлива на решетке оставляют слой мелкого шлака до 50 мм, который предотвращает зашлаковывание.
Выделяющиеся при горении газы поднимаются вверх и нагревают секции котла, в которых происходит циркуляция воды между котлом и отопительной системой.
Преимущества и недостатки
Ручные чугунные топки котлов просты в эксплуатации, не требовательны к топливу и квалификации обслуживающего персонала.
К недостаткам ручных чугунных топок относятся большие затраты физического труда при загрузке топлива и выгрузке шлакозоломатериала, а также потери тепла при этих операциях. Необходимость постоянного визуального контроля за процессом горения, загрузки топлива не реже чем, раз в 20 минут, чистка колосников каждые 4-7 часов. По этой причине при мощности котлов более 1 МВт обычно применяют механизированные котлы КВм. В котлах КВм применяют топочное устройство с движущимся чугунным колосниковым полотном, что позволяет механизировать процесс подачи угля и удаления шлака, облегчает труд кочегара и делает процесс горения топлива более стабильным.
