Charakteristika paliva a proces jeho spalování v topeništi kotle

Pro vytápění jeřábových kotlů se používá především černé uhlí. Je možné použít i jiné druhy pevných paliv, např. palivové dříví, rašelinu, břidlici apod. Tekuté palivo (topný olej) se téměř nepoužívá, i když topit s ním je možné.

Hlavní charakteristikou paliva je spalné teplo (dříve nazývané výhřevnost), které určuje množství tepla v kilokaloriích uvolněné při úplném spálení 1 kg paliva (kcal/kg).

Veškeré palivo se skládá z uhlíku, vodíku, dusíku, kyslíku, síry, popela a vlhkosti, které jsou kombinovány v různých poměrech za vzniku jednoho nebo druhého typu paliva (tabulka 4).

Propagační nabídky na základě vašich zájmů:

Další související materiály:

• Železniční jeřáby pro stavbu mostů
• Materiály a způsoby výroby kotlů
• Armatury a příslušenství kotlů
• Stavba parních kotlů
• Hlavní technické údaje parních kotlů
• Hlavní technické údaje výložníkových jeřábů
• Klasifikace kolejových jeřábů

Tabulka ukazuje, že čím více uhlíku a vodíku palivo obsahuje, tím větší má spalné teplo.

Při hoření vzniká plamen, který může být delší (při spalování dřeva, dlouhoplamenného a hnědého uhlí) nebo krátký, jako např. při spalování antracitu. Při hoření se uvolňují plynné hořlavé produkty, které se nazývají těkavé látky. Jejich výkon se liší pro různé druhy paliva. Při hoření dřeva se tedy 85 % hořlavé části uvolní jako těkavé látky, při hoření rašeliny – 70, ropných břidlic – 85, hnědého uhlí – až 55, černého uhlí – od 12 do 45 a antracitu – od 2 do 8%.

Po uvolnění plynných produktů z uhlí zůstává pevná část, zvaná koks. Koks může být ve formě jednotlivých malých kousků nebo prášku; V tomto případě se uhlí nazývá nespékavé (antracit, chudé uhlí). Pokud je koks porézní, pevný a svázaný do jednoho pevného kusu, pak se uhlí nazývá spékavé (třídy PZh, PS, G). Nejlepší slinovací vlastnosti vykazují uhlí s obsahem těkavých látek od 20 do 30 %. Koks, který vzniká při spalování spékaného uhlí, snižuje strhávání malých částic (až 6 mm) do potrubí. Tím se zvyšuje účinnost vytápění.

Při vysokém obsahu těkavých látek se palivo rychleji vznítí a hoří a spalovací proces se snadno reguluje. S nízkým obsahem těkavých látek se palivo obtížněji zapaluje.

Velmi velký vliv na účinnost ohřevu má teplota tání popela. Uhlí obsahující nízkotavitelný popel, byť v malém množství, jsou méně vhodná pro spalování na roštu než uhlí s vysokým obsahem žáruvzdorného popela.

Popel s nízkou teplotou tání ucpává otvory roštu, což brání proudění vzduchu k hořící vrstvě paliva. V tomto případě je spalovací proces nerovnoměrný, tvorba páry v kotli je snížena a je nutné časté čištění topeniště.

Popel s bodem tání pod 1200 °C je považován za nízkotající. Středně tající popel má bod tání 1200 až 1400 °C, zatímco žáruvzdorný popel má bod tání nad 1400 °C. Při teplotě tání popela 1500 °C palivo při spalování netvoří téměř žádnou strusku.

Uhlí se velmi liší svým složením a dělí se do tříd. Toto dělení je založeno na výtěžnosti těkavých látek a vlastnostech koksu. V tabulce. Je uvedeno 5 názvů a charakteristik jednotlivých druhů uhlí.

Antracity, které mají jednotné složení, se liší především velikostí kusů. Hnědé uhlí je také rozděleno do tříd v závislosti na velikosti kusů. V tabulce. 6 ukazuje druhy antracitu a hnědého uhlí v závislosti na velikosti kusů.

Spalovací proces spočívá v tom, že hořlavá část paliva se chemicky spojuje s kyslíkem ve vzduchu přiváděném do topeniště otvory v roštu. V tomto případě se uvolňuje teplo, které se přes stěny topeniště a potrubí přenáší do vody v kotli.

Pokud je proces spalování paliva v topeništi prováděn správně, pak palivo zcela shoří, tj. všechny jeho hořlavé látky se spojí s kyslíkem ve vzduchu. V tomto procesu se uhlík přeměňuje na oxid uhličitý. Při nedokonalém spalování se ne všechen uhlík přemění na oxid uhličitý, část tvoří oxid uhelnatý, který uvolňuje podstatně méně tepla.

K dosažení co nejúplnějšího spalování paliva je nutné: – za prvé zajistit jeho předehřátí na zápalnou teplotu. Tato teplota se liší pro různé druhy paliva. Zápalná teplota uhlí je tedy 470 °C, antracitu 700, hnědého uhlí 370, rašeliny 225, palivového dřeva 300 °C. Vysoká zápalná teplota je udržována žhavou vrstvou paliva hořícího na roštu; – za druhé přiveďte k palivu dostatečné množství vzduchu. Pro dosažení co nejúplnějšího spalování je do paliva přiváděn vzduch s určitým přebytkem, tedy větším, než je teoreticky potřebné množství. Když je však přiváděno příliš mnoho přebytečného vzduchu, část tepla se ztrácí na ohřev přebytečného vzduchu a je odváděna do potrubí. V důsledku toho se teplota v topeništi sníží. Proto pro každý druh paliva existuje určité minimální (normální) množství přebytečného vzduchu, které je přiváděno do topeniště a při kterém je dosaženo nejúplnějšího spalování s nejmenší tepelnou ztrátou.

Normální přebytek vzduchu u kotlů na uhlí je 30 až 40 % teoretické hodnoty.

Při provozu kotle se vzduch dostává do vrstvy paliva hořícího v topeništi vlivem podtlaku v udírně, vzniklého v důsledku činnosti výstupní trubky páry nebo třítryskového kužele. Velikost tahu se nastavuje automaticky v závislosti na stupni otevření regulátoru.

Pro zajištění potřebného tahu v době, kdy stroj neběží, se používá sifon. Používá se také v případech, kdy je při běžícím stroji nedostatečný tah a kotel produkuje špatnou páru. Časté používání sifonu je iracionální, protože k jeho provozu se používá čerstvá pára. Pro zajištění potřebného tahu je nutné hlídat těsnost udírny a správný stav výfukového potrubí nebo třítryskového kouřového kužele.

Spalování paliva v peci je tedy rozděleno do tří fází: první je ohřev paliva a odpařování vlhkosti; druhým je uvolňování a spalování hořlavých těkavých látek ve spalovací komoře a třetím spalování koksu na roštu a v tloušťce vrstvy. Pevné palivo tak hoří částečně na roštu a částečně v topeništi. Těkavé látky hoří ve spalovací komoře a jejich úplné spálení vyžaduje vysokou teplotu – v rozmezí 500-650°C. Je nutné, aby každá částice těkavých látek shořela dříve, než se dostane do kontaktu s relativně chladnými stěnami spalovací komory nebo potrubí. Pokud je teplota v topeništi nedostatečná, některé hořlavé látky nebudou hořet a budou se usazovat na stěnách ve formě sazí a neproduktivní tepelné ztráty budou značné. Pro vytvoření požadované teploty v topeništi by měl být oheň v topeništi lehký a vrstva paliva by měla být stejnoměrná po celém roštu a tloušťka této vrstvy by měla být 100-150 mm v závislosti na druhu uhlí.

Nesmí být povoleny propaly a větrací otvory, protože jimi se do topeniště dostane přebytečné množství vzduchu, ochlazuje topeniště a vzduch se nedostane do vrstvy paliva v dostatečném množství. Palivo obsahující žáruvzdorný, porézní, sypký, vzduch propustný popel se snadno spálí na roštu a popel snadno propadne do popelníku. Palivo obsahující popel s nízkou teplotou tání naopak hoří obtížně, protože popel při roztavení tvoří sklovité strusky, které zaplavují rošty a brání procesu spalování. Kromě toho se uhlí během spalovacího procesu spéká se žáruvzdorným popelem a vytváří na povrchu koksové vrstvy krustu, která zabraňuje odnášení malých částic do potrubí a jejich pádu do popelníku. Chudé uhlí a antracit netvoří takovou krustu, proto jsou při spalování drobné částečky odnášeny do komína a padají do popelníku.

Spékané uhlí pro vytápění jeřábových a jiných kotlů se téměř vůbec nevyrábí nebo se vyrábí v malém množství. V jeřábových kotlích se spaluje především chudé a hnědé uhlí. Pro dosažení dobrého parního výkonu kotle a úspory paliva se používají směsi spékavého, hnědého a chudého uhlí nebo antracitu. Při správném výběru poměru různých značek uhlí ve směsi jsou negativní vlastnosti jedné značky kompenzovány pozitivními vlastnostmi jiné značky. Při skládání uhelných směsí je nutné vzít v úvahu kvalitativní vlastnosti uhlí obsažených ve směsi, např. Antracit vyžaduje pro zapálení vysokou teplotu a spaluje se v tenké vrstvě, zatímco moskevské uhlí umožňuje spalování v silné vrstvě. Při spalování moskevského uhlí vzniká ve vrstvě nízká teplota a vytváří se vrstva popela. Pokud tedy smícháte uhlí z moskevské oblasti pouze s antracitem, ten se rychle pokryje vrstvou popela z uhlí z moskevské oblasti, jeho spalování se zastaví a při čištění topeniště budou spolu s popelem vyhozeny nespálené částice antracitu. Taková směs uhlí bude neekonomická. Pro zvýšení spékavosti směsi a plné využití těkavých látek je proto nejvhodnější míchat chudé uhlí s antracitem, který má nízkou výtěžnost těkavých látek, a nespékavé uhlí s uhlím mastným a plynným. Uhlí a antracit s popelem s nízkou teplotou tání by měly být smíchány s uhlím s popelem s vysokou teplotou tání, aby se zabránilo struskování. Uhlí s vysokým obsahem popela se mísí s uhlím obsahujícím málo popela.

Doporučují se následující směsi:
1) 35 % PZ nebo PS + 65 % antracit nebo T;
2) 35 % PZh nebo PS + 65 % moskevské oblasti;
3) 33 % PZh nebo PS + 33 % Moskevská oblast + 34 % antracit nebo T;
4) 35 % Kizelovskij + 65 % Moskevská oblast;
5) 50 % Karaganda PZh nebo PS – 50 % antracit.