2.4.1. Шарові топки

В шарових топках спалюється тверде паливо у вигляді кусків. Основне горіння відбувається в шарі, який утворюється кусками палива.

В камерних топках спалюється газ, мазут, а також розмелене, у вигляді пилу, тверде паливо.

Над шаром палива в об’ємі топочної камери горять гази, які виділяються з твердого палива, - Н₂, СО, СН₄ та інші, а також догоряють дрібні частинки палива, які виносяться з шару потоком повітря і димових газів.

Тривале горіння великих кусків палива приводить до значного запасу палива на колосниковій решітці, тому шарова топка характеризується великою тепловою ємністю і високою стійкістю процесу горіння.

Черінь топки складається з чавунних колосників (чавун – термостійкий матеріал), між якими відповідною конфігурацією колосників сформовані щілини для проходу повітря, що подається під колосники. Швидкість повітря повинна бути такою, щоб не виносити частини палива, які не встигнуть згоріти за час їх руху в газоповітряному потоці в топці. Це запобігає механічному недопалу палива і пов’язаним з цим тепловим втратам.

В шарових топках з киплячим шаром палива швидкість повітря, що надходить через колосникову решітку під шар, повинна забезпечити відрив дрібних частинок палива від решітки без їх винесу за межі топки. Це забезпечується відповідною геометрією топочного об’єму, при якій швидкість газів за межами киплячого шару істотно зменшується, що запобігає виносу з димовими газами частинок, які не встигають згоріти за час перебування в топці.

Для парових котлів продуктивністю менше 4 тонн пари за годину та для дрібних водогрійних котлів застосовують ручні топки з поворотними колосниками (паливо на колосникову решітку подається вручну).

В промислових котлоагрегатах паропродуктивністю 6,5÷35 т/год для шарового спалювання застосовують механічні топки з ланцюговими колосниковими решітками.

Схематично облаштування такої топки наведено на рис. 2-4.

Регулювання надходження палива на решітку здійснюється зміною швидкості руху решітки та зміною товщини шару палива, що подається на решітку з паливного ящика та регулюється за допомогою шибера.

За час перебування палива в топці відбувається:

• підсушування свіжого палива і видалення летких речовин на початкових участках решітки;

• горіння коксу на середніх участках решітки;

• вигоряння горючих речовин зі шлаку.

Розміри зазначених зон горіння залежить від якості палива, зокрема від його вологості, продуктивності котла (обумовлює товщину шару палива і швидкість руху решітки), рівномірності розподілу палива по ширині решітки, фракційного складу палива та ін.

Оскільки потреба в повітрі різна для різних зон горіння, зменшуючись від надходження палива на решітку до видалення шлаку з неї, реалізується позонна подача повітря та регулювання його подачі.

В енергетиці застосовують ланцюгові колосникові решітки прямого і зворотного ходу. Для котлів продуктивністю 6-35 т/год застосовують факельно-шарові топки з ланцюговими колосниковими решітками зворотного ходу і пневмомеханічними подавачами палива. Схематично така топка зображена на рис. 2-5.