Топливники печей представляют собой камеры, в ко­торые для горения топлива подводится воздух, где под­держивается высокая температура и откуда отводятся на­гретые продукты сгорания. При этом имеют место частичная теплоаккумуляция в массиве топок и теплопередача через их стенки в помещения. Топливники должны обеспечивать получение расчетных количеств теплоты, создавать усло - , вия для наиболее полного сжигания топлива (с КПД не йенее 90%) и регулирования интенсивности горения, обес­печивать удобство и безопасность эксплуатации.

Топочные процессы горения аналогичны процессам, рассматриваемым в дисциплине «Теплогенерирующие ус­тановки». При конструировании топливников и их тепловом расчете ориентируются на усредненные параметры вы­бранного вида топлива, причем исходят из его низшей теплоты сгорания (Qg, кДж/кг).

Топливники печей подразделяют на слоевые (горение в основном в слое твердого топлива) и факельные (горение газообразного топлива, опилок, лузги и другого пылевид­ного топлива во взвешенном состоянии).

В зависимости от вида применяемого топлива разли­чают топливники для сжигания дров, бурого и каменного угля, антрацита, торфа, горючих сланцев, а также соломы, лузги, шелухи, опилок, кизяка и других местных горючих веществ.

Рассмотрим конструкции топливников наиболее распро­страненных теплоемких печей, предназначенных для сжи­гания твердого топлива.

Топливники старой конструкции для сжигания дров Делали с глухим подом (рис. 12.3, а). Дрова, лежащие на поде, плохо омывались воздухом, поступавшим только че­рез открытую топочную дверцу. Поэтому значительная часть воздуха не участвовала в процессе горения топлива и охлаждала топочное пространство. Избыток воздуха до -

Стигал большой величины. КПД топливника с глухим подом не превышал 35%.

На рис. 12.3, б представлен топливник для сжигания дров с колосниковой решеткой. Воздух через поддувало снизу довольно равномерно пронизывает весь слой гори­зонтально уложенных поленьев. Избыток воздуха умень­шается, повышается температура горения, в результате увеличивается КПД топливника. Топливник делают срав­нительно высоким для дожигания летучих веществ топлива. На рисунке изображен топливник печи с нижним прогре­вом: продукты горения из топки сначала опускаются в подтопочный канал и лишь затем поднимаются в надтопоч - ную часть печи. Топливники тепловой мощностью более 3000 Вт футеруют изнутри огнеупорным или тугоплавким кирпичом.

Топливник для сжигания каменного угля (рис. 12.3, в) оборудуют колосниковой решеткой с увеличенной площадью живого сечения (для горения требуется большее количе­ство воздуха, чем для дров). Толщина слоя угля доходит до 200 мм, поэтому колосниковую решетку несколько опу­скают по отношению к низу загрузочной дверцы. Выход летучих веществ при горении угля небольшой, и высоту топливника делают несколько меньшей, чем при сжигании дров.

При сжигании бурого угля, топлива, имеющего высо­кую зольность (12% и более), необходимо увеличивать размеры зольника.

Топливник для сжигания антрацита (рис. 12.3, г) уст­раивают с неглубокой шахтой, в основании которой поме­щают колосниковую решетку увеличенной площади. Это способствует образованию слоя топлива, в котором раз­вивается высокая температура. Антрацит горит с малым выходом легучих веществ, поэтому объем топливника зна­чительно сокращается по сравнению с его объемом при сжигании дров.

Для сжигания влажного торфа (рис. 12.3, д) применяют полушахтный топливник, имеющий наклонную и горизон­тальную колосниковые решетки. В передней стенке топ­ливника помещают третью дверцу — шуровочную. На Наклонной решетке торф подсушивается. Выделяющийся в процессе сушки водяной пар отводится через паровыпуск­ную щель в верхней части топки. Сгорание высушенного сползающего торфа происходит на горизонтальной решетке.

Подобным же образом устраивают топливники для сжигания кизяка.

Топливник для сжигания соломы, опилок, подсолнечной лузги (рис. 12.3, е) дополняется наружным бункером для топлива. Под бункером помещается стальной конус с от­верстиями диаметром 6 мм для подвода воздуха к топливу, поступающему в топку. Частички топлива подхватываются струями воздуха и сгорают налету. Дополнительный воз­дух может подаваться через щели в поде с регулированием при помощи поддувальной дверцы.

Сжигание твердого топлива в топливниках теплоемких печей происходит при нестационарном режиме горения. Тепловой расчет топливников выполняют для основного периода интенсивного горения топлива, хотя при горении топлива наблюдаются начальный период, когда темпе­ратура в топке нарастает, и завершающий период, когда температура понижается.

Размеры топливника определяют в зависимости от теп­ловой мощности печи и удельного теплового напряжения объема топки (прил. 1), допустимого для выбранного вида топлива.

Расход топлива G, кг, за время одной топки печи

G = 3,6Qn(m+n)/QPr)n, (12.1)

Где Qn — расчетные теплопотери, Вт, отапливаемых печью поме­щений или, что то же, тепловая мощность печи; т--п — продолжи­тельность топки и срок остывания печи, ч; для основных видов топлива продолжительность топки печи Tn может быть принята по табл. 12.1; — низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг

(прил. 1); г|п — КПД печи; для печей с колосниковой решеткой при сжигании антрацита т)п=0,75, при сжигании топлива других видов — 0,7, для печей с глухим подом — 0,35.

Затем, зная количество загружаемого в печь топлива, определяют площадь ее пода Лпод, м2:

Лпод = 0/р/1сл - (12.2)

Где р — плотность топлива, кг/м3; H0JI — толщина слоя топлива, м. Средние значения двух последних величин приведены в прил. 1,

При использовании типового проекта печи площадь пода не рассчитывают, а принимают по чертежам и сразу переходят к уточнению высоты топливника.

Площадь колосниковой решетки, размещаемой в преде­лах пода Лк-Р, м2, вычисляют по формуле

^K. p. = G/mBp, (12.3)

Где Вр—допустимое удельное напряжение колосниковой ре­шетки, кг/(ч-м2); средние значения даны в прил. 1.

Размеры пода и колосниковой решетки выбирают в Зависимости от размеров кирпича, блоков.

Далее находят или уточняют (имея типовые чертежи) Высоту топливника печи. Топливник по высоте должен вмещать слой топлива необходимой толщины и свободное пространство над этим слоем. Объем свободного простран­ства должен быть тем больше, чем выше содержание в Топливе летучих веществ.

Высоту топливника м, определяют, используя за­висимость удельного теплового напряжения объема топ­ливника QT/FT, Вт/м8, от вида топлива:

QQg% ,12 4)

3,6тЛп0Д (QT/KT)' (иЛ>

Где г^ — КПД топливннка, учитывающий неполное сгорание и провал в зольник части топлива; принимают при колосниковой решетке равным 0,9, при глухом поде — 0,7; т — продолжитель­ность топки, ч (см. табл. 12.1); QT/VT —допустимое удельное теп­ловое напряжение объема топливника, Вт/м3 (прил. 1).

Высоту топливника, полученную по формуле (12.4), округляют, ориентируясь прн кирпичных печах на целое число рядов уложенного плашмя кирпича (толщина одного ряда 70 мм), при блочных печах — на целое число блоков. При этом для поддержания высокого КПД топки фактическое удельное тепловое напряжение объема топ­ливника не должно отличаться от принятого более чем на 15%.

Наконец, рассчитывают площадь поддувального от­верстия Лп-0, м?

__GI0 (1 + ^/273)

ЛП. О----------- -------------------

3600т о

Где L0 — объем воздуха, практически необходимого при его тем­пературе 0 °С и нормальном атмосферном давлении для сжигания 1 кг топлива, м3/кг (прил. 1); TB — температура воздуха в поме­щении, °С; V — скорость движения воздуха в живом сечении под­дувального отверстия; принимают равной 1—2 м/с,