Стехиометрический расход воздуха для сжигания дров влажно-стью25% составляет 4,77 кг/кг или 3,7 м3/кг. При реальных избытках воздуха в печах, достигающих а=2-3, расход воздуха через печь можно условно принять для оценок 12 кг/кг, то есть 10 м3 воздуха в нормальном состоянии (1 атм, 20°С) на 1 кг дров влажностью 25%.

Далее под «воздухом» мы будем понимать исходный атмосферный воздух с натуральным содержанием кислорода 21% об. Это значит, что дрова в печи (по крайней мере, в условиях развитого горения) горят вовсе не в воздухе, а в дымовых газах того или иного состава. Это особенно очевидно при наличии на решётке сплошного слоя горящих углей, которые, как нетрудно подсчитать, должны были бы пропускать не менее 35% исходного кислорода для обеспечения сжигания летучих, выделяющихся из дров, горящих на углях (рис. 103а).

Способность слоя раскалённых углей пропускать кислород может быть обусловлена тонкостью угольного слоя и/или большой скоростью продува и/или низкой температурой угольного слоя (и соответственно медленностью реакции углерода с кислородом воздуха). Эти условия взаимосвязаны: большая скорость продува сокращает время реакции кислорода воздуха с углями, обуславливает «проскок» непрореагировавшего воздуха через слой углей, «проскок воздуха» фактически означает повышение коэффициента избытка воздуха в реакции с углями, что приводит к снижению температуры горящих углей и т. д. В этих условиях добиться гарантированного проникновения «воздуха» через слой углей для сжигания летучих весьма затруднительно, что подтверждает необходимость введения вторичного воздуха для сжигания летучих по индивидуальному каналу. Принимая пористость угольного слоя на уровне 0,4 и повышенную вязкость воздуха при высоких температурах (рис. 69), для обеспечения поступления 35% воздуха мимо угольного слоя необходимо использовать площадь проходного сечения индивидуального канала для вторичного воздуха на уровне 5% от площади колосниковой решётки.

Вместе с тем, газопроницаемость слоя углей на колосниковой решётке остаётся весьма неопределённой величиной, что делает решётку не столь уж удобным устройством для управляемого сжигания не только летучих, но и древесного угля. Так, например, удивительно, но факт, что слой пепла в подовой печи порой пропускает воздух под дрова ничуть не хуже, чем слой углей на колосниковой решётке. В связи с этим, напомним, что колосниковые решётки были изобретены вначале вовсе не для подачи воздуха, а для непрерывного вывода шлака от каменного угля

Рис. 106. Схемы воздухоподающих узлов: а - с чугунной колосниковой решёткой,

Рис. 106. Схемы воздухоподающих узлов: а - с чугунной колосниковой решёткой, б - со стальной решёткой из цилиндрических прутьев, в - с возду-хоподающим отверстием (в корпусе или дверце) с фиксированным направлением подачи воздуха на под, г -с воздухоподающим патрубком, изменяющим направление подачи воздуха на под, д - схематическое строение слоя углей на решётке (слева), пространственное распределение температуры в слое и концентрация кислорода, окиси и двуокиси углерода (справа) по книге В.В. Померанцева «Основы практической теории горения», Ленинград: Энергия, 1973 г 1 -корпус топливника, 2 - дымовой патрубок (хайло), выпускающий дым в дымообороты или дымоход, 3 - поленья, 4 - угли, 5 - чугунные колосники решётки, 6 - зола в зольнике, 7 -стальные цилиндрические прутья (в том числе арматурные) решётки, 8 - дверка топки, 9 - поток вторичного воздуха, 10 - дверка зольника, 11 - поток первичного воздуха, 12 - огнеупорный под, 13 - цилиндрическая или прямоугольная дверка топки, 14 - воздухоподающее отверстие с фиксированным направлением воздушного отверстия и регулированием проходного (живого) сечения дверкой, клапаном, задвижкой , глазком, краном и т. п., 15 - воздухоподающее отверстие с вращающимся патрубком, изменяющим направление входящего воздушного потока, 16 - застеклённая дверца, 17 - глазок для контроля горения (желательно со съёмным стеклом), 18 - циркулирующий дым.

(или золы от дров) из топки парового котла. Горящую смесь шлака и угля шуровали (перемешивали, ворошили) специальной кочергой (шуровкой) так, чтобы более мелкий шлак проскальзывал в ячейки решётки. Чтобы легче было шуровать (движениями взад и вперёд), горизонтальные прутья решётки стали располагать только вдоль топки и изготавливать в виде стержней, имеющих поперечное сечение в виде треугольника (колоса), направленного острием (острым углом) вниз (рис. 106а). Такая форма прутьев предотвращала заклинивание кусков шлака в промежутках решётки, поскольку если кусок проходил через верхние узкие щели решётки, то впоследствии он уже не мог застрять в расширяющихся внизу щелях. В крупных топках ремонтноспособные решётки стали набирать из отдельных сменных прутьев-колосников, что в свою очередь дало возможность делать колосники подвижными во время топки. Так, в судовых пароходных топках кочегар имел возможность периодически поворачивать все колосники разом вокруг своей оси на угол не менее 45°С с помощью рычагов, расположенных в зольнике. Спекшийся шлаковый слой при этом взламывался и проваливался через решётку. В современных бытовых дровяных печах колосниковые стержни не имеют существенных преимуществ перед цилиндрическими прутьями (рис. 1066), поскольку если древесные угли и застрянут в решётке, то всё равно выгорят. Поэтому в быту одинаково часто применяют и самодельные сварные решётки из арматурной стали и покупные колосниковые решётки из литого чугуна, причём из чугуна можно лить решётки только в литьевые формы с канавками, зауживающимися к низу, то есть с получением решётки колосникового типа. Для сжигания древесины щели решётки делают более узкими (5-7 мм), чем для сжигания угля. Направление щелей решётки особого значения не имеет: шуровать в маленьких печах удобно и из стороны в сторону, и взад и перёд. Возможны и многослойные решётки - сверху крупная для дров, снизу мелкая для углей. Решётки выносят потоком воздуха часть пепла в дымоходы.

Страницы: 1 2 3 4 5 6 7