Eldstad

Firebox , firebox  - en anordning för förbränning av fossila bränslen för att få högt upphettade rökgaser . Den resulterande termiska energin omvandlas antingen till elektrisk eller mekanisk energi, eller används för tekniska och andra ändamål. [ett]

Eldstaden ( brännkammaren ) kan ha olika storlekar och former. Dessa parametrar ställs in av värmetekniker. Förbränningskammarens huvudsakliga egenskaper är volym , termisk effekt och sammansättning av förbränningsprodukter (inklusive andelen mekanisk och kemisk underbränning , vilket minskar ugnens effektivitet och andelen skadliga ämnen ).

Den främre väggen på eldstaden är den sida där lastdörren och/eller brännarna är placerade ; vissa eldstadar har två fronter mitt emot varandra. I den motsatta väggen (baksidan) finns vanligtvis en öppning för utmatning av förbränningsprodukter (i kraftpannor kallad utgångsfönstret ); ibland ventileras gaserna i en annan riktning, till exempel in i taket.

Det finns stängda och öppna ugnar. De kan placeras i en ugn , på ett ånglok eller i en stationär panna .

Typer av ugnar

Layer fireboxes

Layered furnace  - en ugn där förbränningen av fast bränsle laddat med ett lager (vanligtvis på ett galler) sker i en luftström som penetrerar detta lager (vanligtvis, men inte alltid, från botten och upp) [2] . Historiskt sett är detta den första typen av bränsleförbränning, som härrör från den primitiva elden . Bränsle kan laddas manuellt, genom en dörr, eller mekaniskt, från en bunker (ofta med hjälp av spridare ). För att placeras i en bunker får bränslet önskad storlek genom malning i krossar (ej kvarnar ), eller omvänt genom att bilda pellets (se. Pelletspanna ). Ur synvinkeln av rostens struktur och arten av bränslerörelsen längs den, kan ugnarna vara av följande varianter [3] :

• Med ett fast galler och ett fast lager bränsle (inklusive om enskilda roster kan vända eller rosten skakas) - för små pannor (upp till 1-2 t/h ånga ).
• Med ett lager bränsle som rör sig längs ett fast galler under påverkan av gravitationen (till exempel längs ett lutande galler) eller en skruvstång. I gruvugnar kommer bränsle in när det brinner ut ur matarhalsen, där det torkas och värms upp med ett partiellt utsläpp av flyktiga ämnen [4] .
• Med kedjegaller (framåt (fram till bak) eller bakåt). De används för pannor upp till 10-35 t/h och över. Eldrum med direkt gallergång är känsliga för bränslekvalitet. Huvudproblemet är ofullständig förbränning av bränsle.

Det är möjligt att tillföra luft till det rörliga lagret av bränsle ojämnt i färdriktningen, så att vid varje förbränningssteg är överskottsluften optimal.

Förbränning av fasta bränslen åtföljs alltid av utsläpp av flyktiga gaser. Om mängden luft som kommer in genom skiktet inte är särskilt stor, och tjockleken på det brinnande skiktet är betydande, brinner inte några av dessa gaser ut i frånvaro av ett oxidationsmedel ( syre ) (i detta fall, temperaturen på zonen stiger till 1500-1600 ° C). Därefter reduceras kol enligt formeln . Blandningen av gaser som erhålls på detta sätt, med tillsats av sekundär luft, kan brinna effektivt, vilket i synnerhet används i ugnar med en speciell design av pyrolyspannor .

Om skiktugnen inte överdrivs ( blästringen är inte för stark) är den mekaniska underbränningen 1–5 %, men när man försöker öka värmespänningen genom att öka blästringen kan den nå 50 %. För att tillföra mer luft (intensivera förbränningen) och undvika bränsleindragning ( pneumatiskt transportläge ), organiseras sprängningen inte från under gallret, utan ovanifrån på bränslelagret ( top blast ). I det här fallet behöver rosten speciell kylning, vilket kan realiseras genom att göra det från rör som ingår i pannans cirkulationssystem .

Fluidiserade bäddugnar

Ibland benämns dessa ugnar formellt som lagerugnar, men tillståndet för bränslet i dem skiljer sig väsentligt [5] :41—42 . I ett stigande gasflöde kan en fast belastning vara i tre tillstånd:

• i vila, när gashastigheten är låg och den inte kan lyfta partiklar, är det typiskt för skiktade ugnar;
• i läget för pneumatisk transport, när partiklar överförs med ett snabbt gasflöde - i kammarugnar;
• i ett fluidiserat tillstånd vid en mellanliggande gashastighet, när den, när den passerar genom skiktet, "drar isär" partiklarna och ökar dess tjocklek, vilket sänker densiteten , men inte kan bära partikeln ut ur skiktet. Detta sista läge skapas i virvelbäddsugnar .

I en fluidiserad bädd med låg temperatur (800-900 °C) undertrycks frisättningen av kväveoxider mycket effektivt och en nedsänkt yta kan användas, till vilken värmeöverföringskoefficienten är exceptionellt hög (uppvärmda bränslepartiklar kommer i direkt kontakt med det, och en del av värmen överförs inte genom konvektion , utan genom värmeledningsförmåga ). För att justera skikttemperaturen för att undvika slaggbildning kan vatten och ånga införas [6] , men i princip, på grund av den höga nötningsförmågan hos detta skikt, är ugnar med dess användning inte benägna att slaggbildning.

En betydande mängd inerta fyllmedel införs i den fluidiserade bädden. Dolomit och kalksten binder till exempel upp till 90 % svaveloxider till karbonater [5] :41 . Bränslet kan vara kol (bland annat i form av rester i askan från lågeffektiva pannor), oljeskiffer , torv , ved och annat avfall [6] .

Ugnar med fluidiserad bädd är inte känsliga för bränslets kvalitet när det gäller dess kemiska sammansättning, men är känsliga för homogeniteten i fraktionssammansättningen av bränslepartiklar och inert fyllning [7] . Förbränningen i dessa ugnar är mer intensiv än i konventionella skiktugnar, deras dimensioner är mindre; de kräver dock ett luftfördelningsgaller och en större fläkt . Bland andra nackdelar med denna typ av ugnar:

• avlägsnande av upp till 20-30% av det totala kolet i bränslet (därför rekommenderas dessa ugnar att användas om det är möjligt att efterbränna en överföring på 0-1 mm i pannans arbetsutrymme);
• slaggbildning av utrymmet mellan munstyckena och munstyckena i de luftfördelande gallren själva med otillräckligt dynamiskt lufttryck;
• mycket stort nötande slitage på värmeöverföringsytor, särskilt högt för nedsänkbara [6] .

Effekten av intensiv förbränning, liknande den som observeras under förbränning i en fluidiserad bädd, kan uppnås genom att konstant skaka rosten med bränslebitar av vilken storlek som helst; men på grund av minskningen av hållfastheten hos rostens metall vid hög temperatur är denna metod svår att implementera i praktiken.

Ugn med fluidiserad bädd under tryck upp till 16 kgf/cm² med djupgasrening från aska kan användas för att organisera driften av gasturbiner på fasta bränslen (som en del av en högtrycksånggenerator CCGT ) [8]