Firebox

Topeniště , topeniště  - zařízení na spalování fosilních paliv za účelem získání vysoce ohřátých spalin . Vzniklá tepelná energie se buď přemění na elektrickou nebo mechanickou energii, nebo se využije pro technologické a jiné účely. [jeden]

Topeniště ( spalovací komora ) může mít různé velikosti a tvary. Tyto parametry nastavují topenáři. Hlavními charakteristikami spalovací komory jsou objem , tepelný výkon a složení spalin (včetně podílu mechanického a chemického podhoření , které snižují účinnost topeniště, a podílu škodlivých látek ).

Přední strana (přední stěna) topeniště je strana, kde jsou umístěna přikládací dvířka a/nebo hořáky ; některé topeniště mají dvě čela proti sobě. V protější stěně (vzadu) je obvykle otvor pro výstup spalin (u energetických kotlů nazývaný únikové okno ); někdy jsou plyny odváděny jiným směrem, například do stropu.

Existují uzavřené a otevřené pece. Mohou být umístěny v peci , na parní lokomotivě nebo ve stacionárním kotli .

Typy pecí

Vrstva topenišť

Vrstvená pec  - topeniště, ve kterém dochází ke spalování pevného paliva zatíženého vrstvou (obvykle na roštu) v proudu vzduchu pronikajícího touto vrstvou (obvykle, ale ne vždy, zdola nahoru) [2] . Historicky se jedná o první typ spalování paliva, pocházející z primitivního ohně . Palivo lze nakládat ručně, dveřmi nebo mechanicky z bunkru (často pomocí sypačů ). Pro umístění do bunkru se palivu dodává požadovaná velikost mletím v drtiči (nikoli mlýnech ), nebo naopak formováním pelet (viz. Peletový kotel ). Z hlediska struktury roštu a charakteru pohybu paliva po něm mohou být topeniště následujících druhů [3] :

• S pevným roštem a pevnou vrstvou paliva (i když se jednotlivé rošty mohou otáčet nebo se roštem třese) - pro malé kotle (do 1-2 t/h páry ).
• S vrstvou paliva pohybující se po pevném roštu vlivem gravitace (například po šikmém roštu) nebo šroubové tyči. Do důlních pecí se palivo dostává při vyhoření z plnicího hrdla, kde se suší a zahřívá s částečným uvolňováním těkavých látek [4] .
• S řetězovým roštem (vpřed (zepředu dozadu) nebo vzad). Používají se pro kotle do 10-35 t/h a výše. Topeniště s přímým chodem roštu jsou citlivé na kvalitu paliva. Hlavním problémem je nedokonalé spalování paliva.

Do pohybující se vrstvy paliva je možné přivádět vzduch nerovnoměrně ve směru jízdy, takže v každém stupni spalování je přebytek vzduchu optimální.

Spalování pevných paliv je vždy doprovázeno uvolňováním těkavých plynů. Pokud množství vzduchu vstupující vrstvou není příliš velké a tloušťka hořící vrstvy je značná, některé z těchto plynů v nepřítomnosti oxidačního činidla ( kyslíku ) nevyhoří ( v tomto případě teplota zóna stoupá na 1500-1600 °C). Dále se uhlík redukuje podle vzorce . Takto získaná směs plynů s přídavkem sekundárního vzduchu může účinně spalovat, čehož se využívá zejména v pecích zvláštní konstrukce pyrolýzních kotlů .

Pokud není vrstvená pec přetížena ( výfuk není příliš silný), je mechanické podpálení 1–5 %, ale při snaze zvýšit tepelné namáhání zvýšením rázu může dosáhnout 50 %. Aby se dodalo více vzduchu (zintenzivnilo spalování) a zabránilo se strhávání paliva ( režim pneumatické dopravy ), není tryskání organizována zespodu roštu, ale shora na vrstvě paliva ( horní tryskání ). Rošt v tomto případě potřebuje speciální chlazení, které lze realizovat vyrobením z trubek zahrnutých v cirkulačním systému kotle .

Pece s fluidním ložem

Někdy jsou tyto pece formálně označovány jako pece vrstvené, ale stav paliva se v nich výrazně liší [5] :41—42 . Ve vzestupném toku plynu může být zatížení pevnými látkami ve třech stavech:

• v klidu, kdy je rychlost plynu nízká a nemůže zvedat částice, je to typické pro vrstvené pece;
• v režimu pneumatické dopravy, kdy jsou částice přenášeny rychlým proudem plynu - v komorových pecích;
• ve fluidizovaném stavu při střední rychlosti plynu, kdy při průchodu vrstvou „roztahuje“ částice a zvětšuje svou tloušťku, čímž snižuje hustotu , ale není schopen vynést částici z vrstvy. Tento poslední režim se vytváří v pecích s fluidním ložem .

V nízkoteplotním (800-900 °C) fluidním loži je velmi účinně potlačeno uvolňování oxidů dusíku a lze použít ponořenou plochu , na kterou je součinitel prostupu tepla mimořádně vysoký (zahřáté částice paliva přicházejí do přímého kontaktu s a část tepla se přenáší ne konvekcí , ale tepelnou vodivostí ). Pro úpravu teploty vrstvy, aby nedocházelo ke struskování , lze zavést vodu a páru [6] , ale v zásadě díky vysoké abrazivitě této vrstvy nejsou pece s jejím použitím náchylné ke struskování.

Do fluidního lože se zavádí značné množství inertních plniv. Dolomit a vápenec váží například až 90 % oxidů síry na uhličitany [5] :41 . Palivem může být uhlí (i ve formě zbytků v popelu z nízkoúčinných kotlů), živičné břidlice , rašelina , dřevo a další odpad [6] .

Pece s fluidním ložem nejsou citlivé na kvalitu paliva z hlediska jeho chemického složení, ale jsou citlivé na homogenitu frakčního složení částic paliva a inertní náplně [7] . Spalování v těchto pecích je intenzivnější než v klasických vrstvených pecích, jejich rozměry jsou menší; vyžadují však mřížku rozvodu vzduchu a větší ventilátor . Mezi další nevýhody tohoto typu pecí:

• odstranění až 20-30% celkového uhlíku paliva (proto se tyto topeniště doporučují používat, pokud je možné v pracovním prostoru kotle dohořet únos 0-1 mm);
• struskování mezitryskového prostoru a samotných trysek rozvodů vzduchu při nedostatečném dynamickém tlaku vzduchu;
• velmi velké abrazivní opotřebení teplosměnných ploch, zvláště vysoké u ponorných [6] .

Účinek intenzivního spalování, podobný tomu pozorovanému při spalování ve fluidním loži, lze dosáhnout neustálým protřepáváním roštu kousky paliva libovolné velikosti; ale vzhledem k poklesu pevnosti kovu roštu při vysoké teplotě je tento způsob v praxi obtížně realizovatelný.

Pece s fluidním ložem pod tlakem do 16 kgf / cm² s hloubkovým čištěním plynu od popela lze použít k organizaci provozu plynových turbín na pevná paliva (jako součást vysokotlakého parního generátoru CCGT ) [8]