2.3 Слоевой способ сжигания древесного топлива

2.3.1 Принципы слоевого сжигания и область применения

Для сжигания древесного топлива в условиях лесной про­мышленности наибольшее распространение получили топки, ос­нованные на слоевом способе сжигания. Конструкции этих то­почных устройств наиболее просты, надежны в эксплуатации и могут быть приспособлены к часто изменяющимся фракцион­ному составу и влажности древесного топлива. Топки, работаю­щие по слоевому способу, наиболее подходящи для автомати­зированных котельных.

Слоевой способ сжигания древесной биомассы может быть реализован путем использования следующих принципов органи­зации работы слоя:

сжигания топлива в горизонтальном слое; сжигания топлива в наклонном слое; сжигания топлива в вертикальном слое; кучевого сжигания топлива; сжигания топлива в зажатом слое.

Сжигание древесной биомассы в горизон­тальном слое. Наиболее старым принципом организации сжигания кусковых древесных отходов и дров является сжига­ние их в горизонтальном слое на колосниковой решетке. По этому принципу работают ручные топки для дров и кусковых отходов. Загрузка древесного топлива на горизонтальную ре­шетку при ручном обслуживании является очень трудоемкой операцией и связана с тяжелым физическим трудом.

Механизация загрузки мелкого древесного топлива на гори­зонтальную решетку требует разработки весьма сложного по конструкции забрасывателя топлива. Высота слоя древесного топлива на горизонтальной решетке при работе топки все время изменяется, то существенно затрудняет ее обслуживание. Сжи­гание древесного топлива на горизонтальных решетках приме­няется в настоящее время только в топках котлов малой мощ­ности и при печном отоплении жилого фонда.

Сжигание топлива в вертикальном слое. Этот принцип сжигания является более совершенным. Впервые он был внедрен в практику проф. К. В. Киршем, который раз­работал топочное устройство с вертикальным зеркалом горения для сжигания дров. Размеры слоя топлива при сжигании дре­весины по этому принципу стабильны по времени, во время за­грузки топлива холодный воздух не проходит в топочное про­странство, как это имеет место в топках с горизонтальным слоем, трудоемкость загрузки топлива здесь ниже. Основным недостатком этого принципа сжигания является неодинаковая толщина слоя топлива, который должны преодолеть воздух и продукты горения при движении от колосниковой решетки до зеркала горения.

Топки с вертикальным слоем целесообразно применять для сжигания мелких древесных отходов, обладающих малой сыпучестью и склонностью к сводообразованию. Сжигание опилок в топках с вертикальным слоем затруднено.

Сжигание топлива в наклонном слое. Наи­более совершенным и распространенным принципом сжигания является сжигание топлива в наклонном слое, при котором воз­можно конструктивными средствами обеспечить постоянную толщину слоя топлива и одинаковые условия для прохода воз­духа и продуктов горения через слой по всей площади колос­никовой решетки.

В топках с наклонным слоем возможно применение эффек­тивных средств регулирования толщины слоя в соответствии с конкретным видом сжигаемого древесного топлива. Топочные устройства с наклонным слоем обеспечивают возможность сжи­гания древесного топлива весьма широкого фракционного со­става, начиная с опилок и кончая крупнокусковыми отходами и дровами.

Кучевое сжигание мелкого древесного топлива. Кучевым сжиганием называют сжигание мелкого древесного топлива на колосниковой решетке конической формы, на которой располагается топливо в виде кучи, образующей по­верхности естественного откоса. По существу, этот принцип является разновидностью сжигания топлива в наклонном слое. За рубежом такое сжигание получило широкое применение, хотя оно связано с довольно сложными механизмами для по­дачи топлива. Привлекательной стороной данного способа яв­ляется возможность организации вихревого движения продук­тов сгорания и вторичного воздуха над слоем топлива с целью дожигания парусных частиц древесного угля и уменьшения уноса их с дымовыми газами.

Сжигание топлива в зажатом слое. Принцип сжигания мелкого древесного топлива в зажатом слое был предложен В. В. Померанцевым. Сущность его заключается в том, что вертикальный или немного наклоненный слой мел­кого древесного топлива зажимается трубной или кирпичной ре­шеткой, препятствующей выносу из слоя частиц топлива, в ре­зультате чего создаются условия, обеспечивающие высокую напряженность горения. По этому принципу работают топки ско­ростного горения конструкции НПО ЦКТИ им. И. И. Ползунова для котлов ДКВр и КЕ. Они применяются для сжигания древесной щепы и опилок при зольности их на сухую массу не более 1... 2 %.