§ 24. ПРИГОТОВЛЕНИЕ И СЖИГАНИЕ ПЫЛЕВИДНОГО ТОПЛИВА

В настоящее время все шире применяется для отопления нагревательных, в частности кузнечных печей, пылеугольное отопление. В нашей стране имеются кузнечные цехи, где все печи работают на пылевидном отоплении. Пылеугольное отопление особенно выгодно применять на тех заводах, где нет газа, а имеется местное топливо (угли), которое нельзя газифицировать. Сжигание этого топлива в обычных топках на колосниковых решетках не обеспечивает нужную температуру нагрева металла перед ковкой.

Работу печей на пылеугольном отоплении по характеру можно приравнять к работе на мазуте. Основные преимущества сжигания угля в виде пыли по сравнению с обычным сжиганием каменного угля в виде кусков на колосниковой решетке с ручным обслуживанием заключается в следующем:

1. Угольная пыль так же, как мазут или газ, сжигается в рабочем пространстве печи, поэтому высокая температура над нагреваемым металлом способствует более быстрому его нагреву. При сжигании кускового угля самая высокая температура будет в топке, т. е. далеко от нагреваемого металла.
2. При сжигании угля в виде кусков металл в рабочем пространстве печи нагревается горячими газами, полученными от горения угля в топке. При отоплении печей пылеугольным топливом металл нагревается непосредственно пылеугольным факелом. Нагревание металла в этом случае происходит лучше и быстрее, чем от горячих газов.
3. В топках с колосниковой решеткой при ручном обслуживании очень большое количество (до 10 %) топлива теряется вместе со шлаком. При пылеугольном отоплении теряется со шлаком небольшое количество топлива. Это дает возможность экономить топливо, потребляемое на нагрев металла.
4. При пылеугольном отоплении печей исключается тяжелый труд кочегара и зольщиков. В цех не нужно доставлять уголь и удалять из цеха золу. Это облегчает работу заводского транспорта и освобождает от загромождения твердым топливом площади цеха. Пыль в цех и к печам подается по специальным пылепроводам.
5. Температура и тепловой режим регулируются в печи легко, как и при отоплении печи мазутом или газом, потому что пыль сжигается при помощи горелок с большим диапазоном производительности.
6. Сжигание угля в виде пыли позволяет использовать низкокалорийный каменный уголь, который при обычном сжигании угля в виде кусков не обеспечивает температуру, необходимую для нагрева металла при ковке. Кроме того, для приготовления угольной пыли могут быть использованы отсевы, т. е. угольная мелочь, которую практически невозможно сжигать в обычных топках с ручным обслуживанием.

Уголь, сжигаемый в кузнечных печах в виде пыли, должен иметь золы не более 15–20 %, летучих не менее 20 %. Чем меньше уголь содержит золы, тем пыль его горит лучше. Важным фактором, который необходимо учитывать при использовании пылеугольного топлива, является температура плавления золы. Наилучший уголь тот, у которого зола тугоплавкая (выше 1300° С). В нагревательных печах практически сжигают угольную пыль с легкоплавкой золой, но способ сжигания такой угольной пыли отличается от способа сжигания угольной пыли с тугоплавкой золой.

При сжигании пыли над нагреваемым металлом, т. е. в рабочем пространстве печи, часть сухой золы в виде осадка ложится на поверхность нагреваемого металла, а часть уносится через дымовую трубу. Заготовка, извлеченная из печи, должна быть освобождена перед ковкой или штамповкой от золы, чтобы была исключена всякая возможность забивки золы в металл. При нагреве легких заготовок очистка их поверхностей от золы не вызывает затруднений, так как при легких ударах о металлический предмет легкоплавкая зола и шлак отстают от заготовки. При нагреве же тяжелых заготовок поверхности их освобождать от золы и особенно от шлака сложнее. Поэтому при нагреве тяжелых заготовок угольная пыль сжигается разными способами в зависимости от температуры плавления золы, а именно:

1. угольная пыль с высокой температурой плавления золы (более 1300° С) сжигается над нагреваемыми заготовками, т. е. в рабочем пространстве печи, так же, как сжигается мазут или газ; сухая зола осаждается на поверхности нагреваемых заготовок и легко удаляется с них перед ковкой;
2. при отоплении печи угольной пылью с низкой температурой плавления золы (меньше 1300° С) пыль сжигается в топке, специально пристроенной к печи. При температуре, превышающей температуру плавления золы, зола, превращаясь в капельки жидкого шлака, становится тяжелой, теряет свою летучесть и осаждается в топке. Из топки она удаляется в жидком виде.

Вторым важным условием, определяющим качество угля, предназначаемого для сжигания в пылевидном состоянии, является содержание летучих. Чем больше летучих содержит уголь, тем лучше загорается пыль, приготовляемая из него; факел горения пыли получается короче. Содержание летучих в угольной пыли не должно быть меньше 17–20 %. Очень хорошо сжигать пыль с содержанием летучих до 35 %. При содержании летучих менее 17 % пыль сжигается неустойчиво, происходит затухание факела, печь работает с перебоями.

Хорошими углями для приготовления пылевидного угольного топлива считаются угли Кузнецкого бассейна. Пыль из кокса и антрацита непригодна для нагревательных печей, так как содержит мало летучих.

Для сжигания угля в виде пыли необходимо предварительно размалывать уголь в специальных установках на частицы размером 0,07–0,05 мм. Угольная пыль приготовляется в индивидуальной установке, обслуживающей одну или несколько печей, либо в централизованной установке, обслуживающей цех или несколько цехов. На фиг. 35 изображена наиболее простая индивидуальная установка для приготовления пыли.

Уголь из особого бункера через питатель 1, обеспечивающий равномерную подачу угля, поступает в магнитный сепаратор 2, в котором освобождается от случайно попавших металлических частей. Из сепаратора уголь поступает на мельницу 3, где он размалывается и подсушивается горячим воздухом, который поступает в мельницу по трубе 4. Размолотый уголь в виде пыли выносится горячим воздухом из мельницы в циклонный сепаратор 5, где угольная пыль подсушивается окончательно. В циклонном сепараторе крупные куски угля отделяются от пыли и по трубе 6 поступают обратно на мельницу 3. Размолотые до нужного размера пылинки по пылепроводу 7 поступают в центробежный пылевой вентилятор 8. Здесь они перемешиваются с воздухом (так называемым первичным) и вдуваются в печь.

Угольная пыль сжигается с помощью специальных горелок так же, как мазут или газ.

Имеются горелки разных конструкций. На фиг. 36 приведена одна из горелок, применяемая в нагревательных печах. Горелка представляет собой трубу 1, разделенную перегородкой 2. По трубе 3 поступает пылевоздушная смесь, а по трубе 4 — вторичный воздух от вентилятора. В сопле 5 пылевоздушная смесь перемешивается с вторичным воздухом. Угольная пыль загорается по выходе из сопла 5 на некотором расстоянии от него в рабочем пространстве печи.

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОВТОРЕНИЯ

1. Что называется топливом?
2. Как измеряется количество тепла, которое выделяется при горении топлива?
3. Какие виды топлива вы знаете?
4. Из каких основных элементов состоит каждое топливо?
5. Что называется теплотворной способностью топлива?
6. Какие естественные виды топлива вам известны?
7. Что называется летучими в топливе?
8. Что такое кокс и как он получается?
9. Какой каменный уголь рекомендуется сжигать в кузнечных печах?
10. Какие искусственные виды топлива вы знаете?
11. Что такое мазут?
12. Что такое генераторный газ?
13. Что такое пылевидное топливо?
14. Каким основным требованиям должно отвечать топливо?
15. Какое топливо для отопления кузнечных печей является наилучшим?
16. Расскажите, с какими основными недостатками твердого топлива придется столкнуться, если применить его для сжигания в кузнечных печах.
17. Какое топливо сжигается в кузнечных горнах?
18. Что такое древесный уголь и как он получается?
19. Что такое коэффициент избытка воздуха?
20. По какой реакции будет происходить процесс горения углерода при достаточном количестве воздуха (кислорода)?
21. По какой реакции будет происходить процесс горения углерода при недостатке воздуха (кислорода)?
22. Какие основные признаки определяют, правильно ли ведется сжигание угля в топке?
23. Какое пламя получается при сжигании угля при недостатке воздуха?
24. Какое пламя получается при сжигании угля при избытке воздуха?
25. При каком цвете пламени нужно производить нагрев металла?
26. Какие топки применяются для сжигания каменного угля?
27. Расскажите о процессе горения угля.
28. Что такое напряженность колосниковой решетки?
29. Что такое живое сечение колосниковой решетки?
30. Как нужно шуровать топку?
31. Расскажите об устройстве механизированной стоккерной топки.
32. Какие преимущества имеет мазут перед твердым топливом?
33. Какие устройства применяются для сжигания мазута?
34. Какие основные требования предъявляются к форсункам?
35. Что такое атмосфера и чему она равна?
36. Чему равно давление 1 мм водяного столба?
37. Какая разница между форсунками высокого и низкого давления?
38. Какими основными преимуществами отличается газообразное топливо от других видов топлива?
39. Что такое пылевидное топливо и как оно приготовляется?