Производство водогрейных котлов
и оборудования, торговая марка «ИжКсВа»

+7 (3412) 506-345
+7 (991) 513-46-05
+7 (991) 513-46-06
e-mail: teremm18@yandex.ru

Топки для дров

Колосниковая решетка с ручным обслуживанием

Схема простой колосниковой решетки для сжигания дров. Топка расположена под водотрубным котлом и относится к разряду внешних топок. Дополнительно к ранее приведенному описанию основных элементов подобной топки необходимо добавить, что в целях развития на решетке слоя дров должной толщины для достижения нормального избытка воздуха и должной аккумуляции тепла в слое надо загрузочную дверку располагать от плоскости колосников (размер см.) на расстоянии, не меньшем 0,8—1,0 м, а для сырых не колотых дров придется увеличивать этот размер еще более.

Если повысить расположение загрузочной дверки по отношению к колосниковой решетке, то при частом открывании дверки для забрасывания топлива будет меньше врываться в топочное пространство холодного воздуха. Это положение может быть подтверждено следующим образом. При рассмотрении природы естественной тяги, создаваемой дымовой трубой, подсчитывалась разность давлений столба внешнего воздуха и столба горячего газа на расстоянии h от верха трубы

Вертикальная шахта топочного пространства в сущности является трубой, хотя и располагающей малой высотой, но зато наполненной газами с температурой порядка 1000°. В подобных условиях каждый метр по высоте создает разность давлений Z, приблизительно равную 1 мм вод. ст. Таким образом, если размер b будет равен 3 м, то на уровне решетки получится разрежение за счет самотяги, равное 3 мм вод. ст., по большей части достаточное, чтобы преодолеть газовое сопротивление решетки и слоя дров. На уровне же первого газохода разрежение по отношению к атмосферному, замеренному на той же высоте, в таком случае будет равняться нулю, и преодоление дальнейших сопротивлений отдельных газоходов должно производиться за счет тяги дымовой трубы или дымососа. Такое парадоксальное на первый взгляд явление, когда газы идут в направлении от повышенного разрежения к нулевому, а не наоборот, объясняется тем, что измеряются разрежения на разных уровнях по высоте, вследствие чего сказывается разность барометрического давления, абсолютное же давление все время падает от топки к устью трубы.

Правильное представление о давлениях газов в исследуемых пунктах можно получить, переводя эти давления из относительных в абсолютные. Пусть, например, показание тягомера над слоем топлива дает минус 3 мм вод. ст., а расположенного на 2 м выше — минус 1 мм. Разность давлений газа значительно меньше, чем разность давлений, взятая в тех же горизонтальных плоскостях атмосферного воздуха, так как горячие газы значительно легче воздуха и, кроме того, совершенно ничтожно газовое сопротивление рассматриваемого участка топочного пространства. Это явление, позволяющее при движении газов снизу вверх по вертикальному газоходу иметь меньшее разрежение за исследуемым газоходом, как уже указывалось, носит название самотяги. Иногда при слабой основной тяге вследствие самотяги вверху первых газоходов высоких вертикально-водотрубных котлов даже получается плюс и при открывании дверок для обдувки газы врываются в котельное помещение.

Явлением самотяги иногда пользуются, помещая загрузочную дверку возможно выше, тогда вследствие незначительной разности давлений на уровне расположения дверки меньше врывается воздуха при ее открывании.

Проф. А. К. Сильницким была предложена колосниковая решетка для сжигания под водотрубным котлом дров и древесных обрезков, различных по длине. Высота топочного пространства достигала 6 м., и в топке сильно развивалась самотяга, которая использовалась для преодоления газового сопротивления топки.

На уровне топочной дверки разрежения почти не имелось, почему и подсос воздуха через топочную дверку был незначителен, что весьма важно в данном случае при работе мощной дровяной топки, когда в нее приходится забрасывать топливо почти непрерывно.

Проектируя для дровяной решетки колосники, нужно главное внимание обращать на их прочность. Колосники воспринимают удар от брошенного с высоты полена. Форма же их с точки зрения распределения воздуха значения не имеет, в толстом слое дров воздух успеет распределиться с требуемой равномерностью. Для колосниковой решетки следует брать обычные брусчатые колосники длиной до 700 мм я с зазорами 20—25 мм.

Все металлические части топки, подвергающиеся сильному нагреванию, в том числе и колосники, выполняются из чугуна, так как он лучше выдерживает высокие температуры.

Колосники опираются на чугунные или железные балки. Форма балок должна быть такова, чтобы исключалась возможность частичного забивания золой зазоров, по которым проходит воздух, направляющийся в топку и в то же время охлаждающий решетку.

Крепление балок, поддерживающих смежные ряды колосников при выполнении балок из стали или чугуна. Самая нижняя дверка служит для пропуска воздуха в топку, размеры ее должны выбираться так, чтобы обеспечить удобную очистку зольника, кроме того, скорость проходящего воздуха не должна превышать 3 м/сек. Глубину d зольника желательно брать равной 500 мм и как нижний предел — 300 мм. Ширина решетки, обслуживаемая одним комплектом топочных дверок, нормально принимается равной 1 м и во всяком случае не больше 1,3 м. Размер топки по ширине задается конструкцией котла и равняется размеру I между его боковыми стенками. Длину решетки выбирают согласно с принятым для данной местности или на предприятии размером полена, прибавляя к этой длине на необходимые зазоры 100— 150 мм; первая цифра может быть взята при укладке одного полена в длину, вторая — при укладке двух поленьев. Длина решетки во всяком случае не должна превосходить 2,5 м, иначе кочегару становится трудно ее обслуживать.

Расположение загрузочного пола от нижней кромки двери k следует делать в пределах 500—800 мм, причем средним размером может быть принят 650 мм. Сама загрузочная дверка выполняется размером 400X450 мм. Для наблюдения за цветом и длиной топочного факела в обмуровке предусматриваются гляделки.

При сжигании дров влажностью более 35—40% для получения устойчивого процесса горения приходится перекрывать топку сводами, уменьшая тем прямую отдачу; на 30 такие своды указаны буквой п\ следует проверять скорость газов в узком месте между сводами, не допуская повышения последней за пределы 10—15 м/сек. Если по местным условиям представляется возможным развить размер g до 2—2,2 м, тогда в котельной осуществляются два этажа — загрузочный и золовой. В противном случае для чистки золы оставляется приямок , перекрываемый съемным щитком с отверстиями, обеспечивающими подвод воздуха в поддувало.

Кирпичная обмуровка подвергается температурным воздействиям, поэтому, чтобы избежать трещин, она выкладывается на глине. Связующие свойства глины ничтожны, и, как правило, на обмуровку не следует передавать нагрузок от веса котла, перегревателя и других элементов, распределяя эти усилия на каркас, опирающийся на фундамент, который выкладывается на обычном цементном растворе. Выполняется обмуровка печниками (обмуровщиками), а не каменщиками, привыкшими к кладке на цементном растворе с толстыми швами: швы обмуровки не должны превышать 3—4 мм. Часть обмуровки, непосредственно соприкасающейся с горячими газами топочной камеры, футеруется кирпичом высокой огнестойкости, выкладываемым на огнеупорной же глине. Эта часть кладки показана условной штриховкой в клетку.

Стены обмуровки обыкновенно делаются в 2 кирпича, из них 1 кирпич шамотный и 1 красный. Все кирпичи кладутся вперевязку, и при несовпадении размеров шамотного и красного кирпичей перевязка выполняется через несколько рядов. В крупных котельных агрегатах футеровка топочной камеры с целью обеспечить возможность свободного расширения не перевязывается с остальной кладкой, в таких случаях для большей устойчивости стена футеровки делается утолщающейся книзу.

В пределах топки нельзя располагать металлических частей — балок, опор и пр., так как они будут перегорать, если не предусмотрено их охлаждение водой, возможно применение транспортировочных опор, после монтажа убираются.

В случаях необходимости перекрытия топок широко используют своды. Своды делаются цилиндрическими, толщиной в 1 кирпич и со стрелой ( 30) /г = 1Ы -r 1 s I (ГДе I — пролет свода, который может доходить до 2—2,5 м). Своды приходится выкладывать особенно тщательно, впритирку. Если расстояние между стенками топки более 2,5 м, то устанавливают в середине добавочную стенку, на которую и опирают своды, перекрывая тогда отдельно каждую половину топки. В крупных современных котлах расстояние между стенами обмуровки получается настолько больших размеров, что на перекрытие топки цилиндрическими (арочными) сводами рассчитывать не приходится; в таких случаях устраивают подвесные плоские перекрытия, выполняемые из шамотных фасонных кирпичей. Верхними концами эти кирпичи подвешивают к металлическому каркасу, идущему вне топки ( 64).

Шахтные дровяные топки. В области изучения сжигания дров и создания экономичных топочных устройств большая работа была проделана профессором Московского высшего технического училища К.В. Киршем.

К. В. Кирш дал правильное очертание слою топлива, сгорающему в шахтной топке, в отличие от прежних конструкций, где слой топлива не утончался книзу, как это сделал Кирш, а, наоборот, увеличивался. Такое видоизменение произошло не случайно, а на основании глубокого изучения процесса горения топлива в заданных условиях. Это позволило К- В. Киршу предложить простую, совершенно оригинальную шахтную топку с вертикальным зеркалом горения, в которой могут успешно сжигаться сырые свежесрубленные дрова. Основываясь на схемах топочных устройств, впервые предложенных проф. Киршем, ученики его школы продолжили их разработку, достигнув не превзойденных в мировой технике результатов.

Топка с наклонным зеркалом горения. При рассмотрении процесса горения топлива на простой колосниковой решетке указывались основные недостатки этой топки.

Изменяющаяся во времени толщина слоя топлива периодически вызывает неполное сгорание или чрезмерно большие избытки воздуха. Улучшая тепловую работу решетки, необходимо чаще забрасывать топливо мелкими порциями, что в свою очередь вызывает потери, связанные с прорывом воздуха в топку, и, кроме того, весьма усложняет труд кочегара.

В шахтной топке с наклонным зеркалом горения слой постоянен во времени, но изменяется по толщине, постепенно утончаясь книзу. Такого рода неравномерность толщины не вредна, а полезна. Топливо, загруженное в верхнюю горловину шахты, по мере прогорания нижележащих слоев будет постепенно опускаться вниз, попутно сначала подсушиваясь, затем газифицируясь и загораясь. При опускании вниз топливо становится сначала суше, а затем мельче; чтобы обеспечить полноту сгорания на всех участках слоя, последний должен постепенно утончаться, так как при сжигании дров и угля требуется различная толщина слоя; для дров — больше, для угля — меньше.

На каждом участке слоя толщина будет постоянна во времени, несмотря на то, что загрузка топлива осуществляется периодически. Колебание уровня загружаемых дров происходит в пределах горловины шахты, и надо только следить, чтобы этот уровень не спускался ниже свода, за которым начинается зеркало горения (горящий слой топлива).

В нижней части слоя топлива развиваются высокие температуры, так как там сгорает накаленный уголь. Слой здесь выполняется преднамеренно более тонкий, чтобы через него провести наибольшее количество воздуха, направляющегося в топочное пространство для сжигания летучих газов.

В таком случае будут хорошо охлаждаться нижние колосники, работающие в наиболее тяжелых условиях. С этой же точки зрения не следует вводить добавочный воздух в топочное пространство отдельными каналами в обмуровке, минуя колосниковую решетку.

Воздух подводится в шахтную топку двумя зонами, а иногда тремя при сильно развитом зеркале горения. Позонный ввод воздуха позволяет регулировать его подачу к отдельным местам топочного слоя. Если, например, сжигаются сильно влажные дрова, то в верхнюю зону, особенно при наличии третьей зоны, должно быть уменьшено поступление воздуха, так как из-за большой влажности процесс сгорания замедляется и удлиняется не требующая воздуха зона подсушки топлива. В случаях же сжигания очень сухих дров они начнут загораться непосредственно в самой горловине, еще до продвижения к зеркалу горения; тогда, чтобы избежать неполноты сгорания, воздух пропускают через все зоны и, кроме того, приоткрывают крышку загрузочной коробки, через которую воздух также направляется в топку.

Размеры дверок отдельных зон следует делать не меньше 450 X 400 мм, чтобы иметь возможность через них проникнуть в топку при ее ремонте.

При шахтных топках кочегару удобно сбрасывать дрова вниз, в горловину; кроме того, удлиняются периоды между загрузками. Если для обычной колосниковой решетки при работе на дровяном или другом топливе кочегар нормально может забрасывать в 1 час около 600—700 кг, то для шахты эта норма повышается до 1 100—1 300 кг/час.

Далее, как только что указывалось, шахта обеспечивает постоянство процесса сгорания во времени, и в условиях правильно выбранной толщины слоя топлива может быть создано практически полное сгорание при минимальных избытках воздуха: при простой решетке — 1,4, для шахтной топки — 1,3.

Однако эта хорошая тепловая работа осуществляется не во вое периоды эксплуатации. При процессах растопки и прогара шахтная топка работает менее удовлетворительно, и только позонный ввод воздуха дает возможность частично исправлять дефекты. Во время растопки, очевидно, не следует пускать воздух через верхнюю зону, так как он будет только охлаждать топку; так же и при прогаре: по мере снижения выжигаемой массы угля должна постепенно прикрываться верхняя зона. Эти недостатки не позволяют особенно рекомендовать шахтную топку в установках с малым числом часов использования, например, при работе в одну смену, так как периоды прогара и розжига занимают примерно не менее как по часу времени, что будет сводить на нет тепловые достоинства этой топки. Точно так же при наличии малого количества установленных котлов и переменной нагрузки будет сказываться недостаточная гибкость шахтных топок, что может вызвать перерасход топлива и усложнение в обслуживании.

При установившейся работе шахтной топки поддувальные дверки, как правило, следует держать открытыми, только иногда прикрывая верхнюю дверку при сырых дровах.

Регулировать тягу и в этом случае надо регистром, расположенным перед тяговым устройством. Кроме того, при регулировании тяги поддувальной дверкой увеличиваются присосы воздуха; закрывая при недогрузках полностью поддувальные дверки и пропуская воздух только через горловину шахты, можно вовсе сжечь колосниковую решетку, через которую не будет проходить тогда охлаждающий воздух. Подобные случаи наблюдались в практике при неумелой эксплуатации. Коробление колосников может происходить также в случае, когда кочегар не следит за тем, чтобы верхний уровень дров не выходил из пределов горловины.

Наличие плохой тяги может вызвать дымление через горловину шахты, так как последняя является в некотором роде трубой, тяга которой противодействует основной. В таких случаях можно искусственно повысить разрежение в топке путем незначительного закрывания поддувальных дверок, соответственно усилив тягу, приоткрыв соответствующий регистр, и тем прекратить дымление.

Эта противотяга горловины приносит и большую пользу, так как струйки горячих отходящих газов из нижних слоев топлива не направляются по прямым линиям в топочное пространство, а идут по удлиненному кривому пути, несколько подсасываясь к горловине и тем самым производя подсушку свежих, еще не разгоревшихся слоев топлива. Подсушивающие свойства шахтной топки особенно ярко выявляются в шахте с вертикальным зеркалом горения, описание которой будет приведено ниже.

Зеркалом горения в шахтной топке является площадь, по длине простирающаяся от свода, отделяющего горловину, до порога и доходящая до 2,5—3,0 м., ширина зеркала связана с длиной полена, превышая его на 100—150 мм, и обыкновенно приближается к расстоянию между стенами котельной обмуровки. Толщина слоя зависит от рода и сорта сжигаемых дров, влажности, крупности колки и может колебаться в весьма значительных пределах — от 1,4 до 0,7 м. Особых приспособлений, регулирующих слой топлива при сжигании дров, не делается, а просто в случае надобности удлиняется или укорачивается свод, перекрывающий топку и фиксирующий требуемую толщину слоя.

Горловина шахты должна обеспечить возможность периодической загрузки топлива, поэтому размер по высоте / не следует делать меньше 1,2—1,5 м, но и чрезмерно увеличивать высоту горловины рискованно: тогда усиливается обратная тяга и топка может начать дымить через горловину. Размер по ширине при входе в горловину делается в пределах 0,5—0,6 м, при этом обеспечивается хорошее заполнение горловины и не застревают даже крупные поленья.

Наклонно располагающееся полотно колосниковой решетки выполняется из брусчатых или плиточных чугунных со щелями колосников. Колосники поддерживаются балками — чугунными или стальными. Верхние наклонные колосники устанавливают более круто, чем нижние; в среднем наклон к горизонту тех и других составляет угол 45°. Горизонтальные колосники, обычные брусчатые. Зазоры между колосниками берутся для наклонных колосников 10—15 мм, горизонтальных—20—25 мм. Так же как и в простой решетке, приходится обращать внимание на достаточную механическую прочность колосников и поддерживающих их балок, которые могут подвергаться сильному ударному воздействию при начальной загрузке дров, когда полено падает на решетку, проходя значительный путь по высоте. Размер щели 5 между наклонными и горизонтальными колосниками не следует брать более 100—150 мм, иначе будут подгорать снизу наклонные колосники. Иногда эту щель и совсем не делают, так как значительные по размеру зазоры горизонтальных колосников обеспечивают провал золы в поддувало, высота которого d аналогично с простой решеткой делается равной 0,3—0,5 м.

Обмуровка шахтной топки также выполняется в 2 кирпича за исключением фронтовой стенки, обыкновенно выкладываемой в 2 кирпича. Места футеруемые огнеупорным кирпичом (штриховка в крест с точкой — кирпич высокой огнеупорности, штриховка в крест — марка шамотного кирпича с пониженной огнеупорностью). Сводов делается два: один сильно нагревается и чаще ремонтируется, другой, над ним (разгрузочный свод), воспринимает на себя нагрузку от находящейся сверху кирпичной кладки. Между сводами оставляется зазор 30—50 мм, что дает возможность свободно расширяться нижнему разогревающемуся своду.

Ширина топки, как уже указывалось, больше длины полена, поэтому во избежание прорывов лишнего воздуха в зазоры между обмуровкой и торцами поленьев колосниковая решетка делается несколько уже. Если при влажных дровах потребуется уменьшить прямую отдачу, то это осуществляется при помощи дополнительных сводов п.

Обмуровка скрепляется металлическим каркасом, состоящим в основном из стоек, укрепляемых горизонтальными поясами. Часть из таких поясов следует расположить на уровне сводов в целях восприятия каркасом получающегося от сводов распора. Балки поясов устанавливаются таким образом, чтобы при их нагрузке от выпучивания разогревшейся кладки они; работали по наибольшему модулю. Рамки топочных дверок надо крепить к металлическому каркасу, а не отдельными ершами к обмуровке, так как в последнем случае крепление получается малонадежное.

Разрежение над слоем должно быть не ниже 3 мм вод. ст., иначе топка может начать дымить через горловину.

Топка с вертикальным зеркалом горения. Шахтная топка с вертикальным зеркалом горения отличается простотой и компактностью. Практика сжигания сырых дров в этой топке показала, что горение идет устойчиво даже при дровах с влажностью до 55%. Подсушка верхних слоев топлива производится струйками горячего газа, проникающими в горловину за счет самотяги последней.

Обратная тяга горловины, особенно резко сказывающаяся в шахтах с вертикальным зеркалом, одновременно является и их недостатком, так как при резрежении над слоем меньше 6 мм топка дымит через горловину. Это обстоятельство служит серьезным препятствием распространению шахтных топок с вертикальным зеркалом, ограничивая их применение только случаями необходимости сжигания сырых дров. При растопке или прогаре топки крышка, перекрывающая горловину, подвергается воздействию лучистого тепла; она сильно нагревается и скоро изнашивается, что является вторым существенным недостатком топки, который, правда, не сказывается при круглосуточной работе отопительных котлов.

Размер по глубине а, являясь в известной степени толщиной слоя топлива, выбирается в зависимости от размеров по сечению сжигаемых дров и их влажности.

Величину а не следует брать больше 1 м, соответственно ее уменьшая при сухих и мелких поленьях. Большое влияние на подсушку оказывает объем подсушивающего очага, в частности его высота h, считая от площади колосниковой решетки до порога газового окна. В этом месте шахты горит накаленный уголь, отходящие газы которого и сушат вышележащие слои дров. Размер к обыкновенно колеблется в пределах 0,5—0,8 м, доходя до 1 м при очень сырых дровах.

Зеркало горения располагается вертикально; достигается это тем, что размер газового окна с в отличие от шахтных топок с наклонным зеркалом горения делается ^же ширины топки d. Высоту газового окна не делают больше 1,4 м.

Ранее уже упоминалось о необходимости оставления заплечиков е, чтобы уменьшить прорывы воздуха в топочное пространство, минуя топливо; это особенно важно в шахтах с вертикальным зеркалом, так как при отсутствии заплечиков или штробы сверху горловины (в продольном разрезе топки) скорее получается дымление через горловину с прорывом дыма около стен.

Воздух подводится в топку через нижнюю поддувальную дверку, которая должна обеспечить проход воздуха со скоростями не более 4—5 м/сек.

Верхней дверкой, находящейся над уровнем колосниковой решетки, пользуются при растопке, затем дверкой не пользуются и только иногда ее приоткрывают при сжигании сухих дров. Узкая часть горловины (размер г) назначается в пределах 0,5—0,6 м; высота горловины —от 1,2 до 1,5 м.

Прямая отдача шахтной топки с вертикальным зеркалом несколько ниже, чем с наклонным.

Топка для сжигания очень влажных древесных отходов спичечного производства с \FP —50%. Угол естественного откоса для этого топлива достигает 60°, топка по профилю приближается к шахтной с вертикальным зеркалом горения.

Шахтные дровяные топки в комбинации с жаротрубными котлами. При установке колосниковой решетки непосредственно в жаровой трубе не удается развить должных размеров зеркала горения, что в свою очередь вызывает снижение съема тепла с котла -и недостаточное использование последнего. Сжигание в таком случае приходится вести при чрезмерно тонком слое. Сырые же дрова, находясь в жаровой трубе, вообще будут плохо гореть из-за повышенной прямой отдачи.

Пристраивая к жаротрубным котлам выносную шахтную топку, можно сильно повысить количество сжигаемого топлива и улучшить условия горения. Необходимость обеспечить с фронта обслуживание парового котла — его арматуру, лаз и спускной вентиль — заставляет отставлять топку от котла на расстояние не меньше 0,9—1,0 м, соединив ее с жаровыми трубами при помощи особой горловины

Железная обечайка, футеруемая в 1 кирпич, вставляется в жаровую трубу и расклинивается в трех местах. Обечайка, примыкающая к топке, отделяется от первой обечайки щелью в 50 мм, щель перекрывается стальным кольцом, приваренным к топочной обечайке. Между обечайкой жаровой трубы и кольцом прокладывается асбестовый шнур.

Такая конструкция допускает возможность передвижения котла в сторону топки после его разогревания.

Локомобильные котлы имеют топки коробчатого (паровозного) типа или жаротрубные. Последняя система более удобна, так как имеется возможность жаровые трубы вместе с дымогарными вынимать на площадку перед фронтом котла, где их и очищают от накипи В таком случае выносная топка должна быть откатной с целью обеспечить выемку жаровых и дымогарных труб.

Шахтная топка обслуживается с двух уровней. Верхний загрузочный пол и нижний золовой отстоят друг от друга на расстоянии 3—4 м, и при расположении нижнего пола вровень с землей дрова приходится поднимать на загрузочный пол, устраивая подъемники, эстакады и тому подобные приспособления.

В дровах мало золы, поэтому, если по местным условиям дрова являются основным видом топлива, котельную по предварительному согласованию с Котлонадзором можно построить с зольным подвалом, размещая загрузочный пол на уровне земли. Поднять кверху сравнительно ничтожное количество золы, конечно, не представит затруднений. Подвал можно делать при условии, если отметка его пола будет выше уровня грунтовых вод.

Фартучная топка. Жаротрубными котлами оборудуются сравнительно мелкие котельные установки, усложняя которые дополнительными устройствами для подачи дров в шахтные топки, можно в конечном счете слишком удорожить стоимость отпускаемой тепловой энергии.

Кроме того, в существующих котельных с жаротрубными котлами расстояние от фронта котлов до противоположной стены здания может оказаться недостаточным при переходе на дровяное топливо и шахтные топки. В подобных условиях и при гарантии, что влажность дров не будет превосходить 30—40%, можно применить предложенные проф. К- В. Киршем так называемые фартучные топки, представляющие собой род горизонтально располагаемой шахтной топки ( 39). Вместо колосниковой решетки топка снабжается трапециевидной чугунной плитой (фартук) с отверстиями. Жаровая труба полностью загружается дровами, и может быть установлена требующаяся толщина слоя а. Сзади топка замыкается порогом, выкладываемым для прочности на чистом цементе; непосредственный контакт порога с охлаждаемой стенкой допускает в данном случае пользование цементом, и порог практически получается весьма прочным. Дверки, загрузочная и поддувальная, делаются в виде двух сегментов, по суммарной площади приближающихся к сечению жаровой трубы. По мере прогорания топлива через загрузочную дверку добавляются сверху новые поленья так, чтобы сечение трубы по возможности все время было заполнено дровами. Золу приходится чистить только при остановке котла и при выжигании топки. Уголь следует сгребать на фартук и постепенно его выжигать, тогда останется только зола, удаляемая из поддувала топки.

Фартучная топка дешева, удобна в обслуживании, не занимает места перед котлами и не затрудняет обслуживание котла с фронта, дрова не нужно поднимать на второй этаж. Процесс горения в фартучной топке удается вести при сравнительно небольших избытках воздуха; но большую мощность можно развить только при повышенных разрежениях перед слоем — около 13 мм вод. ст.

Зеркалом горения является сегмент, образуемый жаровой трубой и порогом топки. Условно при вычислениях площадь зеркала горения R принимается равной площади сечения жаровой трубы. Умеренный избыток воздуха в топке достигается при незначительных форсировках; с повышением форсировок избыток воздуха в топке сильно возрастает.

Сжигание древесных опилок. Для сжигания мелкого топлива, каковым, в частности, являются опилки, можно применять шахтную топку со ступенчатой решеткой. Основными достоинствами ее является отсутствие провала топлива в зольник через прозоры колосников и хорошая подсушка топлива очагами горения, образующимися между отдельными ступеньками. На 40 приводится продольный разрез такой топки.


Там же показано в увеличенном масштабе несколько ступенек с расположенным на них топливом. Топливо подается сверху в загрузочную воронку. Главная масса топлива сползает по ступенькам вниз. Между ступеньками задерживается часть топлива — О; это топливо постепенно подсыхает и затем загорается. Продукты горения, засасываясь в топочное пространство за счет существующего в нем разрежения, пронизывают движущийся сверху вниз слой топлива, подсушивая его. Такой прием образования подсушивающих очагов довольно часто используется конструкторами топок; в частности подобные очаги имеются в подсушивающих предтопках при сжигании торфа на цепных решетках.

Использование ступенчатой решетки, предохраняющей мелкое топливо от провала его в зольник, с повышением зольности топлива осложняет эксплуатацию топки, так как зола в значительной доле остается на ступеньках и ее оттуда приходится чистить. Это обстоятельство побуждает рекомендовать ступенчатую решетку для сжигания опилок или других разновидностей растительного топлива — подсолнечной лузги, одубины и пр., а также и для малозольного торфа.

Чем мельче топливо, тем тоньше требуется его слой при горении. Для опилок даже при повышенной влажности толщина слоя не превышает 200 мм. Небольшая толщина слоя и, следовательно, уменьшение побудительной силы тяжести, производящей передвижение вниз топлива, сказывается на сокращении длины зеркала горения: вместо 2,5—3 м при дровах эта длина должна быть около 1,0 м. При увеличении длины зеркала горения ступенчатая решетка начинает работать с уменьшенным к. п. д. Слой оползает неравномерно, в нем получаются разрывы, образуются места, через которые проходит избыточный воздух, и, наоборот, в других пунктах зеркала горения опилки нагромождаются кучами, что вызывает неполноту сгорания. При необходимости повышения мощности топки и в связи с этим развития длины зеркала горения приходится идти на увеличенную толщину слоя топлива, а следовательно, на заведомо неполное горение в слое с дожиганием образовавшихся летучих горючих в топочном пространстве, куда в данном случае вводится добавочный воздух через отверстие а в обмуровке. Таким образом, приходится переходить на работу с полугенераторным процессом горения, которого в иных условиях желательно избегать. При уменьшенных расходах воздуха через слой топлива в нем сильно повышается температура, что при сухих и шлакующихся топливах вызывает усложнение в обслуживании, а также коробление и перегорание колосников.

На ступенчатой решетке, как и в обычных шахтных топках, слой топлива должен утончаться книзу. При сжигании мелкого топлива с относительно тонким слоем трудно точно отрегулировать уклон колосников, и неминуемо через нижнюю часть решетки будет прорываться много лишнего воздуха. Последний надо направлять на дожигание летучих горючих газов, выделяющихся в верхних частях. Кроме того, поток горячих газов ускорит зажигание топлива (верхнее зажигание). Поэтому ступенчатая решетка в силу специфичности своей работы должна в нижней части перекрываться сводом. Необходимость повышения толщины слоя с последующим возрастанием его температур, а также уменьшение прямой отдачи от перекрывания сводами делают ступенчатую решетку применимой только для сжигания мелких и сильно влажных топлив, каковыми являются древесные отбросы и опилки, мелкий торф.

Опыты использования ступенчатой решетки для сжигания подмосковного (бурого) угля хотя и дали вполне удовлетворительные результаты с тепловой стороны, однако кочегару приходилось около 50% своего времени уделять на прочистку пространства между ступеньками от образовавшихся там корочек шлака, затруднявших прохождение в топку воздуха и тем снижавших мощность топки.

В итоге в настоящее время от сжигания подмосковного угля на ступенчатых решетках отказались.

Сжигание опилок желательно производить с дутьем под решетку, и еще лучше, если воздух 'предварительно будет подогрет в воздухоподогревателе. В таком случае площадь зоны подсушки топлива уменьшается и за счет большего развития активной площади горения можно повысить тепловое напряжение зеркала горения.

Значительно увеличивается площадь зеркала горения в двускатной топке. Характерной особенностью топки, представляющей собой комбинацию двух шахтных топок, у которых зеркала горения располагаются друг против друга, является незначительность потери в окружающую среду, так как на наиболее нагретом верхнем своде находится слой свежее загруженного топлива. Малая прямая отдача двускатной топки допустима и даже желательна при сырых опилках. Колосники показаны в виде плит с круглыми отверстиями; но лучше, конечно, устанавливать ступенчатую решетку. На том же рисунке указаны заслонки, регулирующие толщину слоя топлива.

До сих пор говорилось о сжигании опилок; вместе с ними на тех же топках можно сжигать и другие мелкие древесные отбросы: стружку, щепу и пр.

В крупных установках опилки следует сжигать во взвешенном состоянии в камерных топках, о чем будет сказано в разделе пылевидного сжигания.

При рассмотрении вопросов сжигания топлива на простой колосниковой решетке было выяснено, что количество сжигаемого топлива зависит от того, сколько воздуха будет проведено через cjfoH топлива, причем толщина слоя остается неизменной. Однако с повышением форсировки зеркала горения начинает резко возрастать составляющая общей потери тепла от механического недожога—потеря от уноса. Одновременно с этим при высоких форсировках и неоднородном фракционном составе топлива горение получается неравномерным по площади, в нем появляются отдельные кратеры, в которые и направляется по линии наименьшего сопротивления большая часть воздуха, отчего вынос мелочи еще более усиливается.

С целью увеличения паропроизводительности крупных котельных агрегатов центральных теплосиловых станций канд. техн. наук В. В. Померанцев предложил оригинальную топку скоростного горения, позволяющую довести тепловое напряжение зеркала горения до 10 000 тыс. ккал/м2 час и более.

Идея топки заключается в том, что слой топлива зажимается с двух сторон: слева — ступенчатой колосниковой решеткой обычного типа и справа — трубами, экранирующими топку. К трубам приварены шипы, между которыми образуются сводики из топлива, предохраняющие от выноса мелочи из слоя.

Топливо, направляясь сверху вниз, подсушивается и газифицируется в той части топки, где нет отверстий между трубами экрана; продукты газификации специальным эжектором могут отсасываться из верхней части топочной горловины и направляться в топку на производственные нужды. При сжигании влажной древесной щепы отсасываемые газы выбрасываются наружу, так как состоят главным образом из водяных паров.

Дрова как топливо

«Берегите дрова!» – призывал выдающийся российский теплотехник Карл Васильевич Кирш аудиторию своей монографии «Дрова как топливо», изданной в 1919 г. Тепловым комитетом при Политехническом обществе МВТУ. К тому времени в результате хозяйственного упадка, вызванного мировой войной и хаосом двух революций, добыча и доставка потребителям угольного, нефтяного и торфяного топлива оказались настолько подорваны, что дрова стали почти единственным топливом не только для населения, но также для транспорта и промышленности. При этом дров крайне не хватало. Одной из первостепенных задач момента ученый считал обеспечение экономичного сжигания древесины, вот и спешил поделиться с коллегами обобщенными материалами по данному вопросу. Подборка сведений из монографии будет интересна и современному читателю.

Среднее значение теплоты сгорания органической древесной массы, определенное в калориметрической бомбе, составляет 4450 кал/кг. При этом минимальное значение (4370) приходится на иву, а максимальное (4560 кал/кг) – на сосну. Другой важный параметр – удельная масса древесины. Для ели, ивы и липы он составляет 0,49 (при условии 15-процентной влажности и плотной укладке), для дуба – 0,76 т/м3.

Береза, отчасти хвойные породы, дают весьма густое, богатое углеводородами и потому сильно теплоизлучающее пламя. Напротив, осина горит сравнительно прозрачным синеватым пламенем, более богатым оксидом углерода (СО), который менее горюч, чем углеводороды. Поэтому соответствующие породы дров также отличаются своими горючими свойствами. Состав выделяемых при горении газов отражается и на размере получаемого пламени. Так, высота пламени сосны, березы, ели и ольхи находится приблизительно в соотношении 100 : 75 : 70 : 50.

Теплота сгорания дров может значительно уменьшиться при выщелачивании их в воде (например, при сплаве). Так, после семи дней сплава иногда наблюдается ее снижение на 9–10 %.

Поскольку сера в дровах отсутствует, их балласт (несгораемая часть) состоит из золы и влаги. Если в крупном стволе содержание золы составляет 0,7–2 % (при влажности 0 %), то в коре оно достигает 3–4 %, а в сплавных дровах, загрязненных песком и илом, может доходить до 4–6 %. Зольность листьев – до 7 %.

Главная составляющая балласта – влага. Влажность растущего дерева варьируется в диапазоне 45–60 %, доходя у тонких ветвей до 65 %. Наименьшая влажность отмечается осенью, наибольшая – в июне-июле. У березы и дуба она составляет около 45 %, у ели и сосны – около 55 %. Кроме того, на влажность оказывают влияния состав почвы, условия роста и другие факторы.

В обычных условиях под сухими, пригодными для употребления дровами подразумеваются дрова влажностью 25–30 %. Их рабочая теплота сгорания – 3100–2900 кал/кг. При досушивании распиленных и расколотых дров в течение года-двух их влажность уменьшается до 15 (хвойные породы) или 18 (лиственные) %, а теплота сгорания увеличивается до около 3500 кал/кг.

Однако в 1919 г. на такое качественное топливо рассчитывать не приходилось. Для упрощения заготовки дрова пилились на брусья длиной до 3 аршин (1 аршин = 71,12 см), не раскалывались и не очищались от коры. Именно два последних обстоятельства резко замедляли сушку.

Так, если обесшкуренное полено в августе-сентябре в течение четырех дней теряет 40 % своей основной влаги (причем 34 % – в течение одного дня), то неочищенное за тот же период – только 1 %.

В период деятельности К.В. Кирша в Тепловом комитете (1917–1919 гг.) на практике регулярно приходилось иметь дело с дровами низкого качества – не только не высушенными, но и, например, подвергавшимися длительному выщелачиванию водой, загрязнению илом и песком. Теплота сгорания таких дров нередко составляла всего 1400–1500 кал/кг. Примечательно, что в приведенных в монографии таблицах наряду с древесными породами фигурирует такое топливо, как сырая отдубина (не отжатые и не высушенные отходы кожевенного производства) с рабочей теплотой сгорания 860 кал/кг.

Сравнение дров с угольным топливом иллюстрируется следующим отношением: для вмещения 1 Мкал требуется 133 л донецкого антрацита, 335 л подмосковного курного угля, 590 л дуба или 950 л ели (при влажности 30 %). Малая теплота сгорания дров не только играет огромную роль в вопросах их перевозки, но и оказывает доминирующее значение на конструкции топочных устройств.

Вместе с тем ученый отмечает, что высокая теплота сгорания органической массы торфа (4750–6210 кал/кг) и курного угля (7000 кал/кг) значительно сокращается из-за большого количества минеральных примесей. Поэтому рабочая теплотворность сухих дров, среднего торфа и подмосковного курного угля весьма близки.

Процесс горения дров распадается на две стадии: горение на решетке или в слое и горение в топочном пространстве. Первая стадия влияет, прежде всего, на мощность топки, обусловливая полное или частичное окисление того или иного количества топлива. Это количество зависит в первую очередь от предоставления проходящему потоку воздуха доступа к достаточной поверхности топлива.

Вторая стадия – горение в топочном пространстве – прежде всего, сказывается на экономичности работы топки. Работа топочного устройства осложняется непостоянством процессов по времени (от загрузки до загрузки).

Для сжигания всех видов топлива с выходом летучих веществ характерна нехватка воздуха вскоре после новой загрузки. При сжигании дров неравномерность процесса несколько сглаживается тем, что большая влажность и малая относительная поверхность кусков дров задерживают выход летучих, продлевая его по времени. В весьма большом топочном пространстве, соответствующем значительному выходу летучих, удавалось добиться относительно благоприятных результатов даже при ручных топках и загрузке на горящий слой.

Наиболее благоприятными К.В. Кирш считал условия, создаваемые всеми топками с горизонтальным отводом газов (внешние топки цилиндрических котлов) и топками в жаровых трубах. Движение газов параллельно слою топлива облегчает перемешивание выделяющихся из разных участков слоя свободного кислорода и несгоревших газов, а достаточно длинный путь по просторным каналам вдоль поверхности нагрева способствует догоранию несгоревших газов.

Иная ситуация имеет место в случае топок, помещенных под горизонтально-водотрубными котлами с вертикальными газоходами. Чтобы обеспечить в них сколько-нибудь удовлетворительное сжигание дров приходится увеличивать высоту топочного пространства (от решетки до труб) до 2500–3000 мм. В противном случае возможно слишком раннее охлаждение несгоревших газов при попадании их в тесное межтрубное пространство. Необходимое удаление слоя топлива от поглощающей теплоту поверхности приобретает еще большее значение при сжигании сырых дров, когда трудно обеспечить достаточную температуру в топочном пространстве.

Толщина слоя дров на решетке должна быть подобрана таким образом, чтобы проходящий воздух встречал достаточную (по размеру и способности к окислению) поверхность и чтобы свободного кислорода хватило (без избытка) для окисления всех выделившихся летучих горючих веществ. Очевидно, что толщина слоя зависит от степени горючести дров (для осины больше, чем для березы).

Сжигание дров под котлами с вертикальным отводом газов и при ручной загрузке через открытую дверку должно производиться в топках с механическими вентиляторами. При сжигании дров в жаротрубных котлах с горизонтальным отводом газов можно обойтись без дутья.

Топливо – уголь

Уголь – традиционное топливо для промышленных твердотопливных котлов. Его доля в топливном балансе российских котельных – более 40 %. Типовые конструкции отечественных твердотопливных котлов разработаны много лет назад. На их основе сформировано несколько серий оборудования, производимого котлостроительными заводами по всей стране. Котлы одной серии, изготовленные на разных заводах, во многом сходны, но имеют ряд конструктивных особенностей, свойственных оборудованию конкретных предприятий. Конечно, отечественные производители занимаются и модификацией оборудования.

В качестве примера рассмотрим угольный водотрубный котел с ручной топкой КВ-Р-0,8-95 (рис. 1) мощностью 800 кВт, выпускаемый заводом «Дорогобужкотломаш» (Смоленская обл.) и предназначенный для получения горячей воды температурой до 95 °С при давлении до 6 бар. Он состоит из топочной камеры, конвективного газохода и рамы с топочным устройством. Топочная камера экранирована трубами, входящими в коллекторы. На боковом экране установлено контрольное устройство, поддерживающее необходимое разрежение в топке. Конвективная поверхность нагрева расположена в трехходовом газоходе. На потолочной части имеются лючки для очистки и осмотра. Котел оснащен теплоизолированными бункерами для сбора золы. Поддувало и дверца для удаления золы и провала расположены на фронтальной части котла. Котел имеет газоплотное исполнение и заводскую теплоизоляцию. Предусмотрена установка вентиляторов для принудительной подачи воздуха. Кроме того, для очистки котла может применяться генератор ударных волн, устанавливаемый в кожухах на боковых экранах топочной камеры. Топливо – каменный уголь, сжигаемый на неподвижной колосниковой решетке. В зависимости от типа угля, возможно сжигание с подогревом воздуха. Загрузка топлива и чистка котла производятся вручную.

В котлах большей мощности, как правило, применяются различные средства автоматизации – подачи топлива в топку, удаления шлака и т.д. Так, водотрубный котел КВм-2,5КБ мощностью 2,5 МВт (производитель – Бийский котельный завод, Алтайский край) имеет механическую топку с шурующей планкой (ТШПм). Топка состоит из топочного блока, неподвижных и подвижных колосников, бункера подачи топлива, шурующей планки и дутьевого вентилятора. Уравновешенная тяга обеспечивается дымососом. Топливо (каменный или бурый уголь) подается транспортером через бункер подачи топлива и сжигается в слое на водоохлаждаемой трубной колосниковой решетке. Шурующая планка, приводимая в движение электродвигателем, распределяет топливо по колосниковой решетке и предотвращает спекание. Удаление шлака с колосниковой решетки производится также шурующей планкой и транспортером шлакозолоудаления.

Наряду с топками с шурующей планкой распространены механизированные топки различных конструкций. Цепной механизированной топкой оснащен, например, котел КВЗ-ТС-4 мощностью 4,64 МВт, выпускаемый заводом «Бум-маш» (Ижевск) для сжигания каменного или бурого угля.

Сегодня некоторые отечественные производители оснащают свои котлы топками с водоохлаждаемой уголковой решеткой (ОУР) из нержавеющей стали для сжигания низкокалорийных углей в так называемом полукипящем слое.

Импортные твердотопливные котлы, как правило, отличаются высоким уровнем автоматизации, а также улучшенными экологическим характеристикам. Примером автоматизированного угольного котла может служить теплогенератор С300 (рис. 2) мощностью 300 кВт, выпускаемый фирмой Carborobot (Венгрия). Его конструкция состоит из четырех основных элементов – теплоизолированного корпуса, бункера для угля, зольника и мультициклонного модуля очистки дымовых газов; в корпусе размещены топочная часть и теплообменник. Вращение цилиндрической колосниковой решетки производится шаговым электродвигателем и регулируется блоком управления в зависимости от потребности в тепле. Дозированная подача угля и удаление шлака обеспечиваются специальной конструкцией решетки. Регулирование работы котла производится блоком управления по показаниям комнатного термостата или по температуре теплоносителя. (Котел может несколько дней находиться в пассивном режиме и начинать работать автоматически по сигналу блока управления.) Продолжительность непрерывной работы – до 5 сут. Топливом служит бурый уголь (фракции размером 5–25 мм). Текущие рабочие параметры могут передаваться блоком управления на мобильный телефон оператора котельной. Ручной режим работы котла не предусмотрен. Выбросы (CO и NOx) – до 400 мг/м3.

Специально для сжигания антрацита разработаны котлы Carbocal (рис. 3) германской фирмы Omnical. Они оснащаются одной или двумя шахтными топками и имеют мощность от 0,5 до 2,5 МВт. Оптимальный режим горения достигается сочетанием распределенного первичного и регулируемого вторичного притоков воздуха в топку. Подача топлива в бункер-накопитель и далее в шахту котла происходит по шланговым транспортерам. Отходы сгорания удаляются в зольник с помощью шнекового транспортера. Работа котлов полностью автоматизирована, поддерживается дистанционное управление.

Вместе с кусковым углем различных сортов применяются и другие виды угольного топлива. Так, в теплоснабжении реализуется сжигание водоугольного топлива (ВУТ, жидкотекучая смесь преимущественно размолотого угля и воды) в вихревых топках. Другой вариант – факельное сжигание пылеугольного топлива (измельченного в углеразмольных мельницах угля), которое известно с первой половины ХХ в. и находит широкое применение как в большой, так и в промышленной энергетике. В качестве примера можно привести установки System Carbotechnik с котлами BKS-kessel мощностью от 5 до 32 МВт, выпускаемые Omnical, использующие в качестве топлива размолотый нтрацит. В специальном дозаторе создается «псевдожидкость» – равномерная угольно-воздушная (в соотношении 2:1) смесь, поступающая через перфорированный диск в подающую трубу и далее – на горелку. В ней топливная смесь проходит две стадии сжигания. В муфеле происходит сжигание 60 % смеси, которая затем поступает на пламяускорительную форсунку. Поворот дымовых газов после выхода из жаровой трубы и вход в газотрубный канал осуществляются в поворотной камере, после чего газы проходят два внешних модуля установки: перегреватель и экономайзер (таким образом, котел является четырехходовым).

Наибольшую часть российского парка угольных котлов составляют агрегаты отечественного производства. На нашем рынке представлено оборудование заводов Борисоглебского котельно-механического (Воронежская обл.), Ижевского котельного, Кировского (Калужская обл.), Нижегородского машиностроительного, Псковского котельного, «Балткотломаш» (Санкт-Петербург), «Пролетарский авангард» (Санкт-Петербург), «Сибтепломонтаж» (Новосибирск), «Уралкотломаш» (г. Березовский, Свердловская обл.) и других предприятий. Список этот далеко не полон – только в Санкт-Петербурге насчитывается более десяти производителей котельного оборудования на твердом топливе.

По нашим сведениям, объемы продаж импортных твердотопливных котлов промышленной мощности в России пока единичны. Зарубежная техника представлена продукцией Ferroli (Италия), Thermax (Индия), Erensan (Турция) и некоторых других компаний.

Топливо – древесина

Всплеск интереса к использованию древесного топлива за рубежом имеет несколько причин. Во-первых, как уже говорилось, в расширении применения возобновляемых видов топлива, в том числе древесного, видят возможность снизить зависимость от импортируемых энергоносителей – газа и жидкого топлива. Вторая причина – экологическая безопасность растительного топлива, выделяющего при сжигании тот же объем СО2, что был поглощен им из атмосферы во время роста. В-третьих, отходы деревообрабатывающего, сельскохозяйственного и других производств, где имеется доступ к собственным крупным источникам твердого топлива (древесных отходов, угля, торфа, лузги и т.д.) рассматриваются как разновидность местного топлива, использование которого в непосредственной близости от места выработки экономически эффективно. Последняя причина актуальна и для нашей страны.

Древесина сжигается в виде дров или таких мелких структур, как стружка и опилки. Самый удобный вид древесного топлива – пеллеты, получаемые из измельченных и спрессованных отходов деревообработки. Древесные гранулы имеют диаметр от 4 до 10 мм и длину от 20 до 50 мм. Теплота сгорания 1 кг пеллет – свыше 4 кВт•ч/кг (3440 ккал/кг).

Применяются следующие варианты сжигания древесных отходов: в вихревых горелках (для мелких отходов), на колосниковых решетках (подвижных и неподвижных, с распределительным стокером или без), в реторте, кипящем слое, пиролизных устройствах, во вращающейся печи.

Самый распространенный тип сжигания древесного топлива – на подвижной колосниковой решетке. Движение ее колосников обеспечивает перемещение горящего топлива и удаление золы. Первичный воздух подается непосредственно под колосники, вторичный и третичный – через боковые каналы. Температура сгорания древесины – около 1200 °С.

Примером отечественного оборудования указанного типа могут служить водогрейные котлы серии КВТ (рис. 4) мощностью от 100 до 3000 кВт, предлагаемые компанией «Ковровские котлы» (Владимирская обл.). Они предназначены для сжигания отходов деревообработки и растениеводства любой влажности (опилки, стружка, кора, щепа) и подготовленной древесины (дрова, пеллеты). Горение сыпучего или кускового топлива происходит на наклонной чугунной колосниковой решетке. Сжигание производится в четырех зонах: сушки, выделения летучих частиц и их возгорания, интенсивного горения, дожига СО в факеле. Во все зоны организована подача воздуха дутьевыми и дожиговыми вентиляторами. Топливо подается на верхнюю ступеньку колосниковой решетки шнековым транспортером или гидротолкателем. В зависимости от мощности оборудования, зольник очищается вручную или шнековым транспортером без остановки котла.

В большом количестве подобную технику изготавливают и за рубежом. В качестве примера можно привести водотрубные двухходовые котлы WoodMatic итальянской фирмы Ferroli, предназначенные для сжигания подготовленной древесины и древесных отходов. Топливо подается шнековым транспортером, розжиг – газовой или жидкотопливной горелкой, сгорание – на колосниковой решетке. Теплообмен осуществляется как конвекцией, так и излучением. Работа котла контролируется автоматикой: датчики тепловых характеристик управляют скоростью подачи древесины на решетку, вентиляторами первичного и вторичного воздуха в зависимости от вида топлива.

Другой пример – котлы BioMatic мощностью от 220 до 500 кВт, выпускаемые австрийской фирмой Herz для сжигания древесной щепы и пеллет. Принцип работы котла показан на рис 5. Теплообмен в вертикальных дымогарных трубах усиливается турбулизаторами, выполняющими также функцию очистки. Управление процессом горения полностью автоматизировано.

Различные котлы с колосниковой решеткой для древесного топлива в нашей стране выпускают ПГ «Генерация» (г. Березовский, Свердловская обл.), «Теплоуниверсал» (Санкт-Петербург), «Уралтехмонтаж» (Ижевск) и другие заводы. Среди зарубежных производителей можно назвать Arimax (Финляндия), Danstoker (Дания), Faci и Uniconfort (Италия), Grandeg (Латвия).

Наряду с прямым сжиганием древесины применяется пиролиз – сжигание смешанных с воздухом пиролизных газов, образующихся в результате температурного разложения древесины в отсутствие воздуха. Главные преимущества этой технологии – большая продолжительность горения одной загрузки и отсутствие необходимости в дорогих устройствах очистки дымовых газов. Пиролиз может применяться для сжигания не только древесного топлива, но и различных твердых бытовых и промышленных отходов, в том числе и токсичных (резина, твердые осадки сточных вод и др.).

По такой схеме работают установки Pyromat ECO австрийской фирмы KOB мощностью 150 кВт. Ширина области загрузки – 550 или 1080 мм в зависимости от исполнения. Это позволяет продлить время сжигания одной загрузки до трех дней. Управление котлом полностью автоматизировано, горение и газораспределение контролируются микропроцессорной панелью Ecotronic. Топливо – дрова, пеллеты, древесные отходы. (Фирма KOB Mаwera (Австрия), также специализирующаяся на древесных котлах, вошли в состав Viessmann, и их техника станет доступной в нашей стране через представительство этого концерна.)

За рубежом древесные пиролизные котлы мощностью свыше 100 кВт изготавливает также финская фирма Sermet. В качестве примера российских пиролизных котлов назовем древесные газогенераторные установки серий Еу (номинальная мощность – от 100 до 400 кВт) и Еу-К (от 150 до 500 кВт), предлагаемые компанией «Экодрев» (Тверь).

Топливо – отходы

Твердым котельным топливом могут служить не только традиционные горючие вещества, такие, как дерево, уголь или торф. Разработаны технологии, позволяющие использовать в этих целях целый комплекс отходов – разнообразных органических веществ, которые нередко утилизируются без выгоды или даже за плату. Биомасса, растительные отходы, стебли, шелуха, кожура и другие отходы сельского хозяйства и промышленности могут быть использованы для получения тепловой энергии.

Примером отечественного оборудования для широкого диапазона твердого топлива может служить продукция компании «Петрокотел-ВЦКС» (Санкт-Петербург). Предлагаемые фирмой котлы КВ-ФО, КВ-ТС, КЕ, ДКВр мощностью от 1,3 до 2,3 МВт, оборудованные топками высокотемпературного кипящего слоя, применяются для сжигания древесных и промышленных отходов, отсевов, угля различных сортов.

Один из мировых лидеров среди производителей оборудования для сжигания твердого топлива – индийский концерн Thermax. Котлы серий Combipac, Multimax, Multipac и Woodpac позволяют сжигать 135 различных видов твердого топлива. Вид оборудования, его характеристики и технические особенности, система автоматики и регулирования выбираются непосредственно под конкретный тип топлива, потребности в тепловой мощности и другие условия работы оборудования.