Топка
Топка, топочное устройство, топка огневая, устройство для сжигания органического топлива с целью получения высоконагретых дымовых газов; теплота газов либо преобразуется в котловых установках в электрическую или механическую энергию, либо используется для технологических и др. целей.
В общем случае Т. представляет собой камеру, в которую подаётся топливо (твёрдое, жидкое, газообразное) и окислитель, обычно воздух. В Т. котлоагрегатов продукты сгорания отдают свою теплоту теплоносителю (воде, пару), циркулирующему по трубам, которые размещаются на стенах камеры. В печных Т. теплота дымовых газов используется в рабочем пространстве печи для тепловой обработки материалов (или изделий) либо для отопления.
Предельная температура дымовых газов (теоретическая температура горения, жаропроизводительность топлива) Ta в Т. определяется по формуле:
где Qт - теплота сгорания топлива; a - коэффициент избытка воздуха; L0 - теоретически необходимый расход воздуха; ст - средняя теплоёмкость топочных газов. Практически температура в Т. ниже Ta из-за потерь теплоты от химической неполноты сгорания топлива, на наружное излучение топочной камеры и т.д. Температура горения может быть повышена путём предварительного подогрева воздуха или топлива и т.д. Для более полного использования топлива топочный процесс ведётся с избытком воздуха, то есть количествово воздуха, фактически подаваемого в Т., больше теоретически необходимого для горения.Для интенсификации горения применяется обогащение воздуха кислородом.
Основными характеристиками, определяющими эффективность и экономичность работы Т., являются форсировка, или тепловое напряжение сечения Т. (в плане)
где Q - количество теплоты, выделенное при полном сгорании топлива, а F - площадь сечения (для слоевой топки F - поверхность горящего слоя топлива), а также тепловое напряжение топочного пространства
где V - объём топочной камеры.
По организации топочного процесса Т. котлоагрегатов подразделяют на 3 основные группы: слоевые, факельные и вихревые. Исторически первыми конструкциями котельных Т. были Т. для сжигания твёрдого топлива в слое - слоевые топки, которые длительное время являлись основными устройствами для сжигания больших количеств топлива и широко применялись для котлов с паропроизводительностью 20-30 т/ч. В конце 20-х гг. 20 в. были разработаны Т. для сжигания твёрдого топлива в пылевидном состоянии в факельном процессе, что позволило с высокой надёжностью и экономичностью использовать топливо пониженного качества, значительно повысить единичную производительность котлоагрегатов. Топливо перед подачей в факельную топку очищается, измельчается и высушивается в системе пылеприготовления (см. Пылеугольная топка). Факельные Т. оказались весьма удобными для сжигания газообразного и жидкого топлива (см. Газовая топка, Мазутная топка), причём газообразное топливо не требует предварительной подготовки, а жидкое должно быть распылено форсунками.
В 50-х гг. получили распространение вихревые (или циклонные) Т., в которых частицы твёрдого топлива (размером до нескольких десятков мм) почти полностью сгорают в камере-предтопке где создаётся газо-воздушный вихрь, факельные и вихревые топки объединяются в общий класс камерных топок; область их применения - котлоагрегаты средней и высокой паропроизводительности (до 2000 т/ч и более). В отличие от газовых и мазутных Т., в пылеугольных Т. во избежание шлакования конвективных поверхностей нагрева продукты сгорания должны иметь температуру меньшую, чем температура плавления шлака. Для этого стены Т. сплошь покрывают топочными экранами. Для удаления из Т. газообразных продуктов сгорания применяются дымовые трубы и дымососы. При газоплотном экранировании Т. движение дымовых газов обеспечивается вентиляторами (котлоагрегаты с наддувом); в этом случае топочная камера находится под давлением 3-5 кн/м2 (0,03-0,05 кгс/см2).Значительно более высокие давления - 0,6-2,5 Мн/м2 (6-25 кгс/см2) применяются в Т. высоконапорных парогенераторах парогазотурбинных установок. Основные характеристики Т. (1975) приведены в табл. О печных Т. см. в ст. Печь и в статьях об отдельных видах печей. Основные характеристики топок (для котлоагригатов паропроизводительностью 75 т/ч и выше) Класс Тип Топливо Коэффи-циент избытка воздуха Недо-жог, % Форси-ровка Q/F, Гкал/(м2×ч) Тепловое напряжение топочного пространст-ва??? Q/ V, Мкал/(м3×ч) Слоевые Факель-ные Вихре-вые
С пневмо-
забросом и неподвижной решёткой
С цепной решёткой
Шахтно-цепная
С горелками и сухим шлако-удалением
С шахтными мельницами
С жидким шла- коудалением
С горизонтальными циклонами
С предтопками ВТИ
Слабо-спекаемые каменные угли
Сортовой антрацит
Кусковой торф
Каменный уголь
Антрацит
Мазут
Природный газ
Бурый уголь
Фрезторф
Каменный уголь Дроблённый каменный угоголь
Угрублённая угольная? пыль
Грубая уголь-ная пыль 1,4 1,5 1,3 1,2 1,2-1,25 1,3 1,1 1,2 1,2 1,2 1,1-1,2 1,1-1,2 1,1-1,2 5,5 10 3 1-1,5 4,6 0,5 0,5 0,5-1 0,5-1 0,5 1,5 1,5 0,5
0,8-1
0,8-1 1,5-1,9 2-2,5 2-2,5 2-2,5 2-2,5 2-2,5 2-2,5 - 12-14 10-12 16 200-300 250-400 250-400 150 120 250 300-400 160 140 До 800 1100* 1100* 650-750*
Лит.: Кнорре Г. Ф., Топочные процессы, 2 изд., М.-Л., 1959; Маршак Ю. Л., Топочные устройства с вертикальными циклонными предтопками, М.-Л., 1966; Мурзаков В. В., Основы теории и практики сжигания газа в паровых котлах, 2 изд., М., 1969; Спейшер В. А., Горбаненко А. Д., Повышение эффективности использования газа и мазута в энергетических установках, М., 1974.
И. Н. Розенгауз.