Ииж. Л. В ГИРЧЕНКО и И. С, XАЯДУРИН
РУЧНЫЕ ТОПКИ
ДЛЯ СЖИГАНИЯ
МЕСТНОГО ТОПЛИВА
ВСЕСОЮЗНОЕ КООПЕРАТИВНОЕ ОБЪЕДИНЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
МОСКВА '1945
I

Инж. Л. В. ГИРЧЕНКО и И. С. ХАНДУРИН
РУЧНЫЕ ТОПКИ
ДЛЯ СЖИГАНИЯ
МЕСТНОГО ТОПЛИВА
ВСЕСОЮЗНОЕ КООПЕРА1ИВНОЕ ОБЪЕДИНЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
МОСКВА 1945

ВВЕДЕНИЕ
Удельный вес местного топлива в балансе потребления промкоопера­
ции составляет значительную величину — до 94%. Степень использования
местного топлива в существующих мелких котельных установках
неудовлетворительна.
От несовершенства топливных устройств значительное количество
тепла тратится непроизводительно.
Около 35% всего энергетического хозяйства промысловой коопера­
ции составляют локомобили и паровые котлы, работающие на местном
топливе. Но топочные устройства их, Сконструированные без достаточной
технической грамотности, в большинстве случаев не соответствуют роду
сжигаемого в них топлива, не обеспечивают его полного сжигания.
Для достижения максимальной экономии в потреблении топлива
мелкая промышленность нуждается в наиболее рациональных устройствах
для сжигания топлива.
Настоящая книга посвящена описанию ручных топок для сжигания
местного топлива, основным принципам их конструирования и тепловым
расч£та^і.
/- 'V
,
ІбВВЛИОЮ

ГЛАВА I
ВИДЫ ТОПЛИВА
Всякое топливо в том или другом количестве содержит: 1) влагу,
2) летучие вещества, 3) горючую часть и 4) минеральные остатки или золу.
Каждый килограмм топлива при полном сгорании выделяет тепло, ко­
торое измеряется в калориях и -называется теплотворной способностью
топлива.
Калорией называют единицу тепла, необходимую для нагревания
1 кг воды на 1°С.
Топлива по их географическому размещению делятся на местные
и привозные. К привозным видам топлива относят каменный уголь и нефть .
К местным видам топлива, невыгодным для перевозки на дальние рас­
стояния, относят дрова, торф, бурый уголь, сланцы.
Местные топлива, как правило, обладают низкой теплотворной спо­
собностью, повышенной влажностью, большим содержанием летучих и
высокой зольностью.
1. Древесное топливо
Древесное топливо характеризуется малым содержанием золы, отсут­
ствием серы и большим выходом летучих (80 °/0). Громадное влияние
на теплотворную способность древесного топлива оказывает его влажность.
В таблице Іа приведены теплотворные способности 1 кг дров в зави­
симости от их влажности и породы древесины, а в таблице 16 приведены
те же данные из расчета на 1 складочный кубометр.
Таблица Іа
1 кг дров в зависимости от их влажности (в кал.)
Теплотворная способность
Влажность
Наименование породы дров
Береза Сосна Осина Ель Смешан­
ные
20
3 416
3 478
3 360
3 460
3 415
25
3165
3 220
3ПО
3 195
3 159
30
2 910
2 960
2 870
2 940
2 909
35
2 665
2 700
2 620
2 690
2 658
40
2 420
2 440
2 370
2 440
2 408
50
1 910
1 930
1 880
1 930
1 905
2-1072
3

Таблица Іб1
Теплотворная способность 1 складочного кубометра дров в зависимости
от их влажности (в тыс. кал,)
Влажность
Наименование породы дров
Береза Сосна Осина Ель Смешан­
ные
20
1515
1250
1 140
1090
1 340
25
1 495
1235
1 125
1 080
1 323
30
1 470
1210
1ПО
1065
1 304
35
1455
1 190
1090
1050
1 283
40
1430
1 170
1 070
1030
1260
50
1350
1ПО
1020
985
1 197
Одним из достоинств древесного топлива является способн ость его
легко и быстро воспламеняться. Это свойство позволяет применять его
для зажигания других трудно загорающихся топлив.
2. Торф
Торф характеризуется значительной влажностью (до 5О°/о), очень
большим выходом летучих (8О°/о) и значительной зольностью (3—18°/0).
Зола торфа в большинстве случаев легкоплавка. Различают сорта тор­
фа по следующим признакам: 1) возрасту — мало разложившийся, сред*
*не
и хорошо разложившийся; 2) по происхождению — моховой и луго­
вой: 3) по расположению болот — верховой, переходный и низовой;
4) по температуре плавления золы — с тугоплавкой золой 1300° и лег­
коплавкой золой 900°; 5) по способу добычи — кусковой (машинно­
формовочный, резной и гидроторф) и фрезерный.
Верхние слои торфа отличаются наименьшей зольностью. С увели­
чением глубины залегания пласта зольность возрастает.
Влажность торфа зависит от способа его хранения и сушки. Для
кускового торфа влажность колеблется от 25 до 30°/о, для фрезерного —
45—5О°/о.
Теплотворная способность торфа влажностью ЗО°/о—3340-^? , влаж-
ностью 45°/0— 2370
3. Бурый уголь
Бурый уголь характеризуется высокой влажностью (до 4О°/о), золь­
ностью (до 54°/0) и значительным выходом летучих. Зола в большинстве
случаев тугоплавка. Теплотворная способность подмосковного угля
о220 —, черновского угля 4100— .
КГ
КР
1 Таблицы Іа и 16 заимствованы из книги Костаняиа, Солодихпна и Хлеб­
никовой .Топливо в коммунальном хозяйстве".
4

ГЛАВА И
ГОРЕНИЕ ТОПЛИВА
1. Химический состав топлива
В топливе различают четыре основные части: углерод, смолистые
вещества, воду (влагу) и минеральные вещества. Для объяснения процес­
сов горения приходится исследовать состав топлива химическим путем
для нахождения содержания в нем химических элементов или простых
веществ. Простейшими веществами принято называть вещества, которые
не могут быть разложены на составные части всеми известными в насто­
ящее время в науке методами, в противоположность химическим соеди­
нениям, которые могут быть разложены на элементы.
Исследуя топливо, нашли, что главная его составная часть — угле­
род— представляет собой неразложимое вещество или элемент . Вторая
составная часть топлива — смолистые вещества. При сгорании в топке
они разлагаются на два элемента: углерод и водород, а потому
и получили название углеводородов.
Третья составная часть топлива (влага) представляет химическое со­
единение двух элементов: водорода и кислорода.
Разложения влаги, содержащейся в топливе, при горении его в топ­
ке, большей частью не происходит, вследствие чего при исследовании
химического состава топлива довольствуются определением только со­
держания влаги.
Четвертая составная часть топлива — минеральные остатки
— могут
быть разложены на различные элементы. Для объяснения процесса горе­
ния существенно лишь то, что они содержат кислород, который при
горении выделяется, а все остальные части сплавляются или спекаются,
образуя золу (шлаки).
Остальные содержащиеся в топливе элементы, а именно, сера и азот,
ввиду их незначительного содержания имеют второстепенное значение
для процессов горения.
2. Элементарный состав топлива
Условились различать органическую массу, горючую массу, сухую
массу и рабочую массу топлива.
В органическую массу входят следующие элементы:
Углерод — С.
Водород — Н.
Кислород—О.
х
Азот — N.
0 О рганический состав топлива отмечается индексом ,0“ у со-
ооЛмиТВуЮ1ТХ букв’ ^означающих содержание каждого элемента в
Со+Н„+О +Ne-вI
'іто можно представить равенством
2*
5

Горючая масса отличается от органической содержанием эле­
мента — серы .
Серу, содержащуюся в топливе, разделяют на серу летучую S4 и
нелетучую Sc. К горючей массе относится только сера летучая, а не­
летучую относят к золе.
Горючая масса топлива отмечается индексом ВГ“ и выражается ра-
венством Сг+Нг +Ог%Nr +S?=100°/о.
Сухой массой топлива принято называть сумму перечисленных
выше элементов с добавлением золы — „А**. Сухая масса отмечается ин­
дексом ВС*.'
Сс +НС 4-Ос 4-Nc +S?+AC =100О/о.
Наконец, рабочим топливом называют топливо каковым оно
есть, со включением* влаги W.
Рабочее топливо отмечается индексом „Р*.
Ср+Нр +Ор +Np+S;+AP +WP=100О/о.
3. Пересчет состава топлива
Пересчет состава топлива, отнесенного к данной массе, на другую
производится по формулам, приведением в таблице 2, заимствованной
из норм Главэнергопрома.
Пример. Задан рабочий состав топлива (торфа)
СР = 36,2%; Нр=4,оо/О; Ор=26,0%; NP = 2,0%; S"P = 0,3%;
WP=25%; AP=6,5%.
Пересчитать заданный состав на сухую массу:
Сс=Ср
НС=НР
Ос=ОР
Nc=NP
Sc =sp
Ас—Ар
—----- =36,2
100 = 48,2%.
100 —Wp
100—25
100
4>0 іоо
100—25 ’ 10
= 26,0 —= 34,6°/0.
100—25
—
2,0 —100
100 —WP
100-25
ICO
_03 100
100 —Wp
’
100—25
100
c_ 100
- - - --- - -- - - -- =6,5--------------
100 —Wp
100—25
100—wp
100
100 -wp
100
= 2,7%
= 0,4%.
=8,7%.
4. Летучие вещества
При нагреве топлива без доступа воздуха вначале из него начинает
выделяться влага, а затем летучие вещества, а именно: водород, летучая
сера, кислород и азот и часть углерода в соединении с водородом
(углеводороды). Остаются кокс (углерод) и зола.
Таким образом по элементарному химическому составу топлива нель­
зя судить о содержании в нем летучих веществ.б
б

3—1072

5. Горение топлива
Горение представляет собой химический процесс с выделением теп­
ла и образованием света, получаемых от соединения кислорода воздуха
с горючим веществом, входящим в состав рабочего топлива (углерод,
водород и сера).
При сжигании твердого топлива процесс горения не отличается одно­
родностью. Его можно подразделить на четыре периода, качественно
различных друг от друга. Эти периоды, или как их принято называть
•фазы* горения, могут или следовать друг за другом, чередуясь по
времени, или происходить одновременно. Фазы обусловливаются разно­
родностью элементов и соединений, входящих в состав топлива, их
различной горючестью и температурой возгонки.
Для твердых топлив различают четыре фазы горения.
Первая фаза (подсушка топлива) состоит в испарении
влаги, содержащейся в топливе. Она является подготовительной фазой
горения.
Вторая, фаза характеризуется переводом в газообразное состояние
(возгонкой) летучих углеводородных соединений и водорода топлива,
а также началом горения этих веществ с образованием над слоем топ­
лива пламени (пламенное горение).
Третья фаза состоит в активном горении твердого углерода,
находящегося в топливном слое, с большим выделением тепла, благо­
даря чему развиваются очень высокие температуры. Эта фаза характери­
зуется отсутствием пламени и горением в самом слое топлива.
Четвертая фаза заключается в выжиге остатков топлива с целью
уменьшения потерь тепла от механического недожога, т. е. со шлаками,
выходящими из топки.
Из четырех фаз горения первые две — подсушка и возгонка летучих
—
носят подготовительный характер и оказывают существенное влияние
на процесс горения в третьей фазе. Без надлежащей подготовки топлива
оно не может гореть устойчиво с полным выделением содержащегося в
нем тепла. Четвертая завершающая фаза горения не влияет на процесс
горения и все ее назначение заключается в снижении потерь от механи­
ческого недожога.
6. Продукты сгорания топлива
Азот, поступающий в топку одновременно с кислородом воздуха,
а также азот, содержащийся в топливе, не принимает участия в горении
и уносится, не вступая в химическое соединение с какими-либо веще­
ствами. Водород при соединении с кислородом образует водяной пар
НаО.
Углерод при его полном сгорании образует углекислоту (углекислый
газ) СО2.
Сера образует сернистый газ SO2.
Газы, полученные при возгонке, в процессе горения непосредственно
переходят в углекислоту и воду.
8

Исключение составляют этилен С,Н4 и некоторые сложные углево­
дороды. Этилен при высокой температуре распадается на метан СН4 и
углерод. Сгорают уже эти его составные части, причем углерод при
своем горении создает свечение пламени.
При недостатке воздуха происходит неполное сгорание топлива. В
этом случае, помимо продуктов полного сгорания Н3О, СО3 и О2,
образуются продукты неполного сгорания: окись углерода СО, СН4 и др.,
понижающие температуру топочного пространства против рекомендуе­
мых ^значений (табл. 3).
Рекомендуемые температуры топочного про­
странства
Таблица 3
Род топлива
Температура топоч­
ного пространства
вгр.С
Дрова
1000
Торф
1000
Бурый уголь
1200
Твердый углерод, продукт распада этилена и сложных углеводородов,
присутствующий во взвешенном состоянии в горящих газах, не находя
достаточной температуры для своего сгорания (температура воспламене­
ния углерода 700° С), уносится из топки несгоревшим и оседает в виде
сажи и копоти на стенках котла, дымоходов и выносится из дымовой
трубы в виде дыма.
Следовательно, образованию продуктов неполного сгорания СО, СН4
и др. всегда сопутствует выделение сажи и дымообразование и тем
сильнее, чем более летучих веществ содержится в топливе. С увеличе­
нием притока воздуха одновременно с уменьшением продуктов неполного
сгорания уменьшается и дымообразование. Вот почему по внешнему виду
дыма принято судить о степени полноты сгорания топлива.
При избытке воздуха увеличиваются потери тепла с уходящими га­
зами, ухудшается коэфициент полезного действия котельной установки,
в результате чего происходит пережог топлива. (Подробно см.
главу IV — Тепловые расчеты топок).
7. Температура воспламенения
Для возникновения процесса горения необходимо, чтобы топливо и
приходящий с ним в соприкосновение кислород имели определенную
температуру, при которой может происходить их химическое взаимодей­
ствие и которую называют температурой воспламенения. Ниже приво­
дятся температуры воспламенения местных топлив.
Торф........................................................ 225°
Дерево........................................................ 295°
Бурый уголь...............................
370°
3*
9

ГЛАВА III
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КОТЛАХ И РУЧНЫХ ТОПКАХ
В мелких промышленных предприятиях наиболее распространены сле­
дующие типы паровых котлов: цилиндрические, батарейные, жаротрубные,
локомобильные, горизонтальные водотрубные котлы.
1. Цилиндрические котлы
Цилиндрический котел состоит из цилиндрического барабана, закры­
того с концов сферическими днищами и посередине снабженного паро­
вым колпаком (рис. 1). По сравнению с остальными котлами он обладает
Рис. 1. Цилиндрический котел
Рис. 2. Дымоходы
ланкаширского котла
наибольшим объемом водяного пространства на единицу поверхности
нагрева и потому служит для производств с небольшими, но сильно
колеблющимися расходами пара.
Небольшие цилиндрические котлы имеют только один нижний дымо­
ход. В более крупных котлах помимо нижнего дымохода устраивают
еще два боковых хода, по которым дымовые газы направляются
вперед и затем отводятся в дымовую трубу.
2. Батарейные котлы
Батарейный котел состоит из нескольких цилиндрических котлов,
расположенных друг под другом в три или четыре ряда и соединенных
между собой с помощью горизонтальных или вертикальных патрубков.
3. Жаротрубные котлы
Жаротрубные котлы имеют наружный цилиндр с двумя котельными
днищами, через которые проходят широкие жаровые трубы. Жаротруб­
ные котлы с одной жаровой трубой называются корнвалийскими, а с
двумя— ланкаширскими (рис .2). При обыкновенном устройстве обмуровки
выходящие из жаровой трубы дымовые газы направляются по двум бо­
ковым дымоходам в боров. Реже встречается тип обмуровки, при кото­
ром дымовые газы из жаровой трубы направляются по нижнему дымоходу,
а из него по двум боковым дымоходам в боров.
10

4. Локомобильные котлы
Котел этого типа (рис. 3) состоит из наружного цилиндра (а) с
плоскими днищами (б) и вытяжной системой дымогарных труб (в); так
называются трубки, обтекаемые внутри дымовыми газами, а снаружи
омываемые котловой водой. Дымогарные трубы спереди завальцованы в
огневой коробке (г), а сзади в трубном днище (д). Несколько дымогар­
ных труб крепятся на резьбе. Они называются анкерными . Камера, обра-
Рис. 3. Локомобильный котел
зованная трубным и задним днищами котла, называется дымовой короб­
кой (е).
В локомобилях небольшой мощности, передвижного типа, например,
марки П-1, П-3, дымовые газы поступают из дымовой коробки кверху
в дымовую трубу.
В больших стационарных локомобилях, например, типа ЛМ-Ѵ, ЛМ-ѴІІ
и ЛМ-ѴШ (см. рис. 3), дымовые газы из дымовой коробки направляются
вниз в кирпичный боров. Как правило, локомобильные котлы не обму­
ровываются.
Огневая коробка локомобилей конструктивно выполняется либо в
виде жаровой трубы, преимущественно в больших стационарных локо­
мобилях, либо в виде прямоугольной камеры, выступающей книзу за
наружный контур котла наподобие паровозной топки, как, например
в локомобиле П-І (рис. 4).
’
5. Водотрубные котлы
в этих котлах поверхность нагрева целиком или большей частью
образуется кипятильными трубками, внутри обтекаемыми водой, а снаружи
омываемыми дымовыми газами. Конструкции водотрубных котлов весьма
разнообразны. Однако их можно подразделить на две основных группы
т TMризонтальньіе водотрубные котлы, со слегка наклонными горизон-
с в₽птиИ кипяти.льными трубками, и вертикальные водотрубные котлы,
«ипяХныхТрубок. бЛИЗКИМ К вертикальномУ направлению) положением
11

Топка локомобиля
2300---------------- -J
2300
Рис. 4. Шахтная топка"для сжигания древесных отбросов к локомобилю П-1
Вертикальные водотрубные котлы строятся более или менее зна­
чительных поверхностей нагрева и почти не находят себе применения
на мелких предприятиях, за редким исключением, как, например, верти­
кальный водотрубный котел морского типа Ярроу (рис. 5), приобретен­
ный артелью .Металлург" (г. Пудем).
Большое распространение на мелких предприятиях нашли вертикаль-
12

Рис. 5. Котел Ярроу с поверхностью нагрева 375 м2
ные котлы Шухова с горизонтальными пучками кипятильных трубок
(рис. 6).
Из горизонтальных водотрубных котлов наиболее часто встречаются
котлы Шухова, в которых кипятильные трубки собраны в пучки, назы­
ваемые батареями (рис. 7), котлы Бабкок-Вилькокс, в которых кипя­
тильные трубки вставлены своими концами в секции водяных камер
(рис. 8), котлы Шухова-Берлина, отличающиеся от котлов Шухова
отсутствием продольных водяных барабанов (рис. 9).
13

Cl
14

4-1072
15

6. Ручные топки
Ручными топками называются топочные устройства, все операции с
которыми, как-то: загрузка, шуровка, очистка, осуществляются с по­
мощью применения мускульной силы человека, в отличие от механичес­
ких топок, в которых часть или все операции производятся механизмами.
На рис. 10 представлена приставная локомобильная топка. Она раз­
делена колосниковой решеткой на две половины: верхнюю — топочное
пространство (а) и нижнюю — зольник (б): часть топки, выступающая за
габариты котла, снабжается футеровкой из огнеупорного кирпича (в).
Сама колосниковая решетка состоит из чугунных подколосниковых ба­
лок (г), на которых лежат чугунные колосники (д).
Колосники бывают самых разнообразных конструкций в зависимости
от конструкции топки и рода сжигаемого в них топлива. Живой или
свободной площадью решетки называют суммарную площадь всех ще­
лей или прорезов решетки.
Перед решеткой располагается чугунная топочная плита (е), служа­
щая кочегару опорой для лопатки и кочерги. На топочную плиту опи­
рается топочная дверца (ж).
Сзади топочное пространство ограничивается пламенным порогом (з),
предназначенным воспрепятствовать попаданию кусков топлива в дымоход.
Он устраивается из шамотного кирпича и покоится на чугунной подстав­
ке (и).
ГЛАВА IV
ТЕПЛОВЫЕ РАСЧЕТЫ ТОПОК
Тип и конструкция топки определяются родом сжигаемого топлива,
конструкцией самого котла и рядом местных условий, как-то: уровнем
грунтовых вод, глубиной заложения фундаментов котельного помещения,
размерами свободного места перед фронтом котла и пр.
Габариты топки определяются на основании теплового расчета всего
котлоагрегата (котла и топки), производимого с большей или меньшей
степенью точности.
16

В результате теплового расчета выявляются две основных величины:
объем топочного пространства и площадь колосниковой решетки.
Тепловой расчет ведется в следующем порядке. Вначале определяют
теплотворную способность топлива. Затем, задаваясь коэфициентом избыт­
ка воздуха, определяют состав продуктов сгорания, потерю тепла с ухо­
дящими газами, коэфициент полезного действия котельной установки
(топки, котла и экономайзера, если таковой имеется или предусматри­
вается проектом), расход топлива и теоретическую температуру горения.
На этом заканчивается первая часть теплового расчета, не связанная с
конструктивными чертежами топки.
При определении действительной температуры в топке приходится
принимать во внимание не только конструкцию топки, но и ее взаимо­
расположение с котлом, причем в случае получения в расчете неприем­
лемой величины действительной температуры горения в топке (см. табл . 3)
приходится или изменять конструкцию топки, или смещать ее по отно­
шению к котлу в ту или другую сторону.
Теплотворная способность рабочей массы топлива
определяется из формулы:
Qp=81 Ср-f-300 Нр + 26 (Sp —Ор )—6 (9 Нр1ГР).
Количество углерода, фактически сгорающего в
топке, Сх, меньше его количества, содержащегося в топливе Ср, на ве­
личину .Qp , где q4— потеря от механического недожога, связанная
8100
с выпадением части топлива вместе со шлаками.
Сх—С
Значения q4 потерь от механического пережога приведены в таб­
лице 4 (стр. 18).
Теоретическое количество воздуха, потребное для
сгоран’ия 1 кг топлива:
мз
Ѵс = 0,089Сг 4- 0,267НР4-0.033 (S. -О р)------- -- - - --- - -- - .
р
1
р кг топлива
Характеристика топлива: (5=2,38 Cr-[ -0,368SP .Это число отвлеченное.
Содержание ROa в дымовых газах. ROa условились называть
сумму двух газов: СО2— углекислого газа; SOa— сернистого газа.
Сернистый газ содержится в продуктах сгорания (дымовых газах) лишь
в том случае, если в состав топлива входит сера.
Для бессернистых топлив, например, дров, RO2 = COa.
Содержание RO2 в дымовых газах в процентах по объему от общего
«х количества определяется по формуле
х

1660
21
.
л
где к —_______ J у =------------- > а— коэфициент избытка воздуха, т. е.
794-100?
79 + 100?
число, показывающее, во сколько раз фактически поступающее коли­
чество воздуха превышает теоретически необходимое количество возду­
ха для сгорания 1 кг топлива (подсчитанное по формуле, стр. 17).
Процесс горения топлива в слое характеризуется: во-первых, нерав-
номерным выжиганием слоя топлива, благодаря неодинаковой его плотно­
сти (в одних точках решетки просачивается воздуха меньше, чем нужно
теоретически для полного сжигания, а в других, наоборот, больше); во-
вторых, изменением потребного количества воздуха в разные периоды
процесса. В начальный момент после заброски топлива, когда идет уси­
ленное выделение летучих веществ, необходим более интенсивный приток
воздуха и, наоборот, в последующий период требуется значительно мень­
шее количество вовдуха.
Эти два обстоятельства заставляют вести топочный процесс с избыт­
ком воздуха против того количества, которое получается путем теоре­
тического вычисления.
Коэфициенты избытка воздуха в топке а берутся из таблицы 4.
По пути следования дымовых газов продолжается постепенный даль­
нейший присос наружного воздуха, благодаря чему коэфициент избытка
воздуха за котлом возрастает на 0,1, перед экономайзером еще на 0,05,
за экономайзером — на 0,1.
Например: если коэфициент избытка в топке ат = 1,35, то за котлом
ак = 1,45, перед экономайзером аэ< = 1,50, за экономайзером аэ« = 1,60.
Топливо и способ
сжигания
Потери в
топке от ме­
ханического
недожога q<
н
о
р
м
а
л
ь
­
н
а
я
н
а
г
р
у
з
­
к
а
м
а
к
с
и
м
а
л
ь
­
н
а
я
н
а
г
р
у
з
­
к
а
Дрова ...............................
1
1
Древесные отходы . . .
Торф с тугоплавкой зо-
1
2
ЛОЙ...............................
Торф с легкоплавкой зо-
2
3
лой V . 4.......................
Бурый уголь с тугоплав-
4
6
кой золой ...................
Бурый уголь с легко-
4
5
плавкой золой ....
4
6
Таблица 4
Расчетные данные для топок применительно к техническим нормам
Главэнергопрома, изд. 1937 г., ОНТИ, стр. 98
Потери в
топке от хи­
мического
недожога q3
К
о
э
ф
и
ц
и
е
н
т
и
з
б
ы
т
к
а
в
о
з
д
у
х
а
в
т
о
п
к
е
а
Необходи­
мое давле­
ние воздуха
вод. ст .
Р
е
к
о
м
е
н
д
у
е
м
а
я
т
е
м
п
е
­
р
а
т
у
р
а
в
о
з
д
у
х
а
п
о
д
р
е
ш
е
т
к
о
й
н
о
р
м
а
л
ь
­
н
а
я
н
а
г
р
у
з
­
к
а
м
а
к
с
и
м
а
л
ь
­
н
а
я
н
а
г
р
у
з
­
к
а
р
а
з
р
е
ж
е
­
н
и
е
д
а
в
л
е
н
и
е
2
2
1
2
4
4
3
3
2
3
6
6
. ,35
1,3
1,35
1,5
1,4
1,55
6
10
10
100
90
100
20
20
20
20
100
20
18

По мере увеличения коэфициента избытка воздуха уменьшается про­
цент содержания ROa в дымовых газах.
Примечание. Нужно помнить, что для котлов с внутренними дымоходами
(локомобильные и жаротрубные котлы) присос воздуха к дымовым газам в котле
исключается, т. е . ах==ак (см. пример No 3 теплового расчета топки
к локомобильному котлу ЛМ-ѴПІ).
Объем дымовых газов на 1 кг топлива
Дымовые газы состоят из сухих газов и водяных паров.
Количество сухих газов в кубических метрах на 1 кг сгоревшего
топлива, приведенное к нормальным условиям (температуре 0° и давлению
760 мм ртутного столба), определяется по формуле:
жг __1 осе Сх4“0,368
М-
НмЗ
Vс.г. = 1,855 .
------- і-------------Sp — или------- *
RO2
кг
кг
Количество водяных паров в кубических метрах на 1 кг сгоревшего
топлива, приведенное к нормальным условиям:
ѵ __9Нр+WpeНм*€
ВЛ1‘
80,5
кг
Полный объем дымовых газов:
ѵ=ѵс.г .+ѵвп.=
-^-
кг
Средняя объемная теплоемкость дымовых газов
подсчитывается разнообразными методами.
В примерах тепловых расчетов No No 1, 3, 4 теплоемкость подсчиты­
вается по сложной формуле:
Сг = 0,309 -Н 0,0009 ROa + 0,0008
—— п* ■я/" RO -4-
Сх+ 0,368 SPF
?’
,4- 11 +0,65 (RO,-l-------- ----------------\Ъіо-«
•
L
\
Сх +0,368 SP /
м’*с
где RO, — процентное содержание в дымовых газах,
GB,n. — вес
водяных паров на 1 кг сгоревшего топлива,
GB,n, = 0,805 Ѵ.,„, —кг воды
.
кг топлива
^■-температура (средняя) дымовых газов на данном участке.
Можно объемную теплоемкость данных газов подсчитывать по ѵпоо
ценной формуле:
Сг = 0,323 + 0,000018 t
•
id

Коэфициент полезного действия котлоагрегата
(топки, котла и экономайзера, если таковой имеется) показывает процент
полезного использования тепла на подогрев воды и образование пара
в котле от общего количества тепла, содержащегося в сгоревшем
топливе.
Коэфициент полезного действия котлоагрегата (котельной установки):
^к.у =100 qa—q3—q4 q5—100,
где q4— потери тепла от механического недожога топлива (см. таблицу 4).
q8 — потери тепла от химического недожога топлива, происходящие
в результате неполного горения топлива и присутствия в дымовых
газах некоторого количества окиси углерода СО. Значения q3 могут
быть взяты из табл. 4 .
q5 — потери тепла в окружающую среду, слагаются из потерь тепла топ­
кой — q£, котлом —q£, пароперегревателем — q п5е, экономайзером = q®>
т. е.
_
1Лкіпеіэ
Яь---Чэ+Чь+Я5 гЯ5*
Значения q5 берутся из табл. 5;
Таблица 5
Потери тепла в окружающую среду
No
п./п.
Наименование части котельного агрегата
Ча
1
Жаротрубные котлы
а) При совместной обмуровке нескольких котлов
б) При одиночной обмуровке
4°/о
0®/о
2
Локомобильные котлы
а) Стационарные...........................................
б) Передвижного типа . ,.......................................
6°/о
8q/o
3
Водотрубные горизонтальные котлы
а) Поверхность нагрева 120—180; Q| = 12 000 кал/ч
Q *100
б)
»
„
180—240; Q« = 15 000 ,
в)
»
,
240—310; Q* = 18 000 .
О
•
я
4
Топки
а) Выносные.................. •
.
.
.
.
.
б) Нижние и внутренние..........................................
1,5-20/0
0,5-К/о
5
Экономайзеры
а) Ребристые . . . •..............................................
б) Гладкотрубные.................................. ...
0.5—1°/о
1 -2%
6
Пароперегреватели
1,5-20/в
20

q __потери тепла с уходящими газами.
„ __Ѵг Сг(Ту—te),
Ч2 —-------------------- -
<2р
где ѵг _ объем дымовых газов за котлом или экономайзером,
Сг—средняя объемная теплоемкость дымовых газов за котлом или
экономайзером,
Ту—температура уходящих газов за котлом или экономайзером,
(ею обычно задаются на основании опытных данных),
tB—температура воздуха, поступающего в топку.
Количество пара, образуемое в котле при сгорании 1 кг топлива,
называется испарнтельностью топлива.
»я
Д
'G КУ
Испарительность топлива И = -g =
--
■»
І
Г
І
F
l
I
l
l
i
F
l
F
F
I
I
I
E
s
:
где Д—часовая паропроизводительность котла (задается или подсчиты­
вается по удельным расходам пара на Л.С .Ч .),
В—часовой расход топлива,
і—теплосодержание пара, зависящее от давления в котле и темпе­
ратуры пароперегрева, если таковой имеется (см. приложения 1 и 2).
Коэфициент эффективности топки характеризует степень
совершенства ее конструкции, процент тепла, вышедшего из топки, от
общего количества тепла, содержавшегося в сгоревшем топливе.
Qp^ -Ь Q,,
о;
и где т|т — коэфициент полезного действия топки в долях единицы,
Й
-П
_
юо-дз-ж -ді,
.
•
т
100
Q —количество тепла, внесенное в топку с холодным воздухом,
Qb—
ев tBI
св —теплоемкость воздуха = 0 311—л >
’
мз °C
te температура воздуха, поступающего в топку.
Теоретической температурой горения в топке Тг называют ту темпе­
ратуру, которая получилась бы в топке при отсутствии передачи тепла
лучеиспусканием от слоя горящего топлива и пламени непосредственно
поверхности нагрева котла.
QH тД
f__р\
1г~ѵг с/
При подсчете теплоемкости задаются темпеоатурой Тг. Если полѵ-
законченнымПеРаТУРа ?Г бЛИЗ*а
“
задаваемой>’ вычисление считается
Действительная температура в топке
РГ„И„ЧиеСК0Й’ благодаРя передаче тепла лучеиспусканием
ва непосредственно поверхности нагрева котла.
будет ниже тео-
от раскаленного
21

Тт = Тг(І—j),
где з — коэф, прямой отдачи =
излученной теплоте
тепло, выделившееся в топке при
.
сгорании топлива
Q1
BQ^t
где R — площадь колосниковой решетки м2,
в5—напряжение колосниковой решетки,
к
F — проекция поверхности нагрева котла в м2, воспринимающая тепло
от излучения на плоскость, перпендикулярную лучам излучения,
tK — температура стенки котла.
Из приведенной выше формулы прямой отдачи можно подметить
следующие закономерности: д— уменьшается: а) с ростом напряжения
колосниковой решетки, б) с уменьшением поверхности, воспринимаю­
щей лучистую теплоту, и в) уменьшением температуры топки. Опреде­
ление а производится по эскизам взаиморасположения топки и котла
и требует много времени. Для приближенных подсчетов пользуются ра-
/В\ н
нее вычисленными значениями а при постоянных значениях I “ I Qp , Тт и tK.
Приводим таблицу коэфициентов прямой отдачи в зависимости от
типа топки.
Таблица 6
Коэфициенты прямой отдачи тепла топкой
Коэфициент прямой
отдачи тепла
Тип топки
Шахтная топка к паровозным и локомобильным кот­
лам с паровозными топками...............................
01 — 0,15
Шахтная топка с наклонным зеркалом горения под
горизонтальный водотрубный котел...................
•
0,2 — 0,3
Шахтная топка с наклонным зеркалом горения под
вертикальный водотрубный котел........................0,3 — 0,35
Шахтная топка с соединительной горловиной к жа­
ротрубному или локомобильному котлу ............ 0,05 — 0,1
Выносная топка к жаротрубному или локомобильно­
му котлу............................. • .. . .. . .. .. . .. . .. .. . .. . . .. ..
0,05
Приставная топка к жаротрубному или локомобиль­
ному котлу .................................................................
0,2 - 0,3
Нижняя топка под горизонтальный или вертикаль­
ный водотрубный котел................... ......................
ОД —0,15
Изменяя конструкцию топки путем устройства дополнительных сво­
диков, приближения или удаления наклонной колосниковой решетки от
холодной лучевоспринимающей поверхности котла, изменяют коэфициент
22

прямой отдачи топки и действительную температуру горения в топке,
приближая ее к величинам, соответствующим устойчивому процессу
горения.
Рекомендуемые температуры горения в топке приведены в табл. <5.
Определение плошади зеркала горения производят на
основании норм теплонапряжения, приведенных в табл. 7 .
Под зеркалом горения подразумевают поверхность горящего слоя
топлива.
Для горизонтальных топок плошадь зеркала горения равна площади
колосниковой решетки, а для шахтных топок — расстоянию от отсе­
кающего свода до дожигательной решетки, помноженному на ширину
топки.
Нормы теплонапряжения зеркала горения и топочного объема -
(применительно к нормам Главэнергопрома)
Таблица 7
Топливо
Нормы теплонапряжения
зеркала горения
_
QpB кал
R. м2час
топочного объема
2__ QpB кал
Ѵт м3 час
Дрова
Древесные отходы
Торф
Бурый уголь
1
поох ю3
800 X 103
1100 х юз
990 X ІО3
ь
о
С
О
С
О
С
О
с
л
О
О
о
о
о
О
о
1
—
►
—
•
Ь
—
»
Ь
—
»
о
о
о
о
0
5
W
w
Qnв
По формуле: R =■
>
где R— искомая площадь зеркала горения в кв. м,
Qp — теплоотводная способность рабочей массы топлива (см. стр. 17),
В—часовой расход топлива .
D
И‘
И — испарительность топлива
—кг
пара (см сто 2И
кг топлива '
*
D часовой расход пара (заданный и подсчитанный по удельным
расходам норм на л. с. ч.).
К —норма теплонапряжения колосниковой решетки
м2 час
Определение объ ем а
Под топочным пространством
колосниковой решетки за вычетом
(в которой производится лишь подсушка
топо
надо
слоя
много пространства
понимать объем топки выше
самого топлива, объема шахты
__
——
топлива) со включением пб'крмя
котлИс«ІТеЛЫ,°
горловины вплоть до трубной доски (для локомобильных
отлов) или нижнего ряда кипятильных труб (для водотрубных котлов).
5—1072
23

Определение объема топочного пространства производят на основании
норм теплонапряжения топочного объема, указанных в табл. 7, по формуле:
где z — норма теплонапряжения топочного объема в кал/м3 час.
Указанным выше методом, с небольшим отклонением, произведены
тепловые расчеты топок; в примерах NoNo 1, 3 и 4 они дают довольно
точный результат, но требуют значительной затраты времени на произ­
водство подсчетов и некоторого навыка.
Поэтому в тех случаях, когда отсутствует надобность в особой
точности подсчетов, тепловой расчет ведут сокращенным способом (см.
пример No 2 теплового расчета топки):
1) Определяют теплотворную способность топлива:
Q;81=Cp-f -300 Нр + 26 (Sp — Ор ) — 6(9НР 4-Wp).
2) Находят теоретическое количество воздуха, потребное для сгорания
1 кг топлива:
Vѵ°
1000
3) Находят действительное количество воздуха, необходимое для
сгорания 1 кг топлива:
Ѵ = атѴ0.
4) Находят температуру газов за котлом:
горизонтально-водотрубным:
T* = tH + 6,65^]°- 4-5°С,
жаротрубным:
T* = t„+ 10,1
- 54,5°С,
температура насыщенного пара, соответствующая заданному дав­
лению пара в котле,
Н — поверхность нагрева котла в кв. м,
п
кг пара
д производительность котла —’ приведенная к нормальному
пару,
640Д=Д—,
640
і теплосодержание действительного пара, определенного по прило­
жениюNo2и3.
5) Находят потери тепла с уходящими газами в процентах:
л —л1 Тт ~~tB
ЧзФ100»
24

где для древесины q£ — 3,75ag + 0,9
для торфа
q} = 3,95а^ — 1,0
для бурого угля q| = 3,85ау + 0,55
ау— коэфициенты избытка воздуха за котельной установкой, котлом
или экономайзером, если таковой предусматривается проектом.
te — температура воздуха, поступающего в топку.
6) Определяют к. п. д. котельной установки и все остальное, как
и в случае подробного ведения теплового расчета (см. выше).
ГЛАВА V
ПРИМЕРЫ ТЕПЛОВЫХ РАСЧЕТОВ
Пример 1
Тепловой расчет шахтной торфяной топки к котлу Шухова-Берлина
поверхностью нагрева 70 м2
Состав рабочей массы торфа (в процентах)
Углерод Ср =33,3
Водород Нр = 3,2
Кислород Ор = 19,0
Азот
Np=1,5
Сера
SP=0,2
Влажность Wp = 37,8
Зола
Ар=5,0
Теплотворная способность топлива
Q" = 81 Ср +300Нр +26(SP -Ор) —6(9НР + WP) =
—
81.33,3 + 300.3,2 + 26 (0,2 — 19,0) — 6 (9.3,2 4- 37,8) =s 2770—.
КГ
Количество углерода, фактически сгорающего
в топке
г*
__о
4iQp
—Ср
—
—.
q4—принимается 3% (см. табл. 4).
Сх = 33,3*—
= 33,3 — 1,02 = 32,3%.
Количество воздуха, потребное для сгорания 1 кг
топлива
Ѵо=0,089Сх +0,267Нр +0,033(Sp —OD)=
0,089.32,3 % 0,267-3,2 + 0,033 (0,2 — 19) = 4*34 м?/кг
Приведенный углерод топлива
Кр = СХ + 0,368 Sp =32,3 + 0,368.0,2 = 32,4°/0.
5*
25

Характеристика топлива
н
32
Нр- 8
3-2~ 8
,3 = 2,38 —щ;— + 0,005 = 2,38—= 0,061.
Коэфициентизбытка воздуха
в топке ат = 1,35 (см. табл. 4)
Перед пароперегревателем ДПе = 1,40
За пароперегревателем дп'е'=:1,45
Перед экономайзером дв = 1,50
За экономайзером
Дэ =1,60
Содержание R О а в газах
ROa= —’
3—у
1660 _
1660
_
где х — 79 1С0? — 794-Ю0.0.061 ~ 19,4 ’
213 _ 21.0,061
У = 79 + 10С? ~ 79+100.0,061 = 0,0162,
_
19.4
.
или RO*_a-o;0-^
В топке RO.,=------
—-----
=
1,35 — 0,0162
Н,6%.
За экономайзером ROa =
19,4
1,60—0,0162
12,2%.
Объем дымовых газов на 1 кг топлива
~
_
9HP + Wp__ 9*3,2+37,8
Вес водяных паров GB,U,
—
0,666 кг кг топл
Объем водяных паров Ѵв,п. = —? + Wp — U-2 + 37,8 = 0,829 м8/кг.
~0,83 м3/кг.
Объем сухих газов Ѵс.г. = 1,835
= 1,855Іт“.
КМ2
КО2
В топке Ѵс.г.= 1,855тт^ = 4,10 м3/кг.
14,о
За экономайзером Ѵс.г.
—
1,855 т+ = 4,96 м3/кг.
Л<6
Средняя объемная теплоемкость газов
Сг = 0,309 + 0,0009RO, +0,0008 — |/RO?|- Г11 + 0,65 (1
*'р
L
\
Кр/
26

кал
0,666г■■■» I
В топке Сг — 0,309 -f~ 0,0009.14,6 -f* 0,0008 ^зі 14,6 г
4- Г1 Н- 0,65(14,6 +
) ]Т10 '6 = °’322 + 20.5Т10-6
11
\
OZjO/J
За экономайзером
0,666
,------
сг =0,309 + 0,000,9.12,2 4-0,008^77 Г 12,2
0^,0
Г
/
0,666\1
в кал
+ 11 + 0,6э( 12,2 + Т7Г Т10-6 = 0,32Э +18,9 ТІОт6——
-
Коэфициент палезного действifя установки
Температура уходящих газов принимается в 160° из-за наличия эконо­
майзера.
Потеря с уходящими газами: Q2 = VrCr(Ty—tB).
кал
Сг= 0,320+ 18,9(160+20)10~6 =0,323 ' 0—
’
Л
кал
Q2 = 5,79.0,323(160 — 20) = 262 — или
262
4з ~2770100—9,5 /о
Чз+44 =5°,о (см- табл. 4)
Я5—Чз+45+<І5*е"+ql=1+3,5+2+1 =7,5°/0 (см. табл. 5)
КПД.
Ѵу. = 100—qa—(qs+q4)—q5=100—9,5 —5 -7,5 =78°/0.
Испарительность топлива И = ~
B
i- tB
t—теплосодержание при 13 атм. и 300° перегрева 726 кал/кг,
і —температура питательной воды будет поддерживаться 60°’во избе­
жание выделения росы на трубках экономайзера.
И=
_з 25 кг паРа
726-—
60
кг топлива
27

Максимальный часовой расход топлива ^при полной на-
кгX
грузке котла при заданной паропроизводительности котла D = 2400-^ -
D 2400
.
В =----- = 740 кг'час.
3,25
Расчет топки
а) Тепло, внесенное в топку с холодным воздухом:
QB =ат Ѵо св tB = 1,35- 4,34• 0,311 • 20 = 36,5 кал/кг.
б) Коэфициент эффективности топки:
QpT,T + Q®
100—(q3-f-44
где тц—к . п. д. топки тк =-----------------------------
100
100 —(5-f-l)
Ч,=------- ---- ------ =0,94.
;= 2770.0 .94 + 36,6
5
2770
в) Теоретическая температура горения в топке:
ТГ=ЗК_
ѴгСг
VrCr=4,93 (0,322+ 20,5-1500-10-6)= 4,93-0,353= 1,74 кал/кг
1,74
Действительная температура в топке:
Гт—Гг (1—а) =4510 (1 —0,3)= 1060°С.
д) Тепловое напряжение колосниковой решетки:
QpB 2770.740 „Глллл
——
=----------- = 750000 кал м3
R
.2,12-1,29
'
где 2,12 нормальная длина решетки, 1,29 — нормальная ширина решетки,
что не выходит за пределы допустимой величины (см. табл. . 7).
28

Пример 2
Тепловой расчет выносной шахтной дровяной толки к ланкаширскому
котлуН=100м2
Расход пара 2,5 т/час., давление 10 атм. изб.
1) Теплотворная способность смешанных дров = 40°/0,
q”z= 2408 кал/кг (по табл. 1)
2) Теоретическое количество воздуха, необходимое для сгорания
1 кг топлива:
1,1Qр
1.1-2408
о Н.мз
V -—------------£ _
=
п.—
—■ 2-П.э
-----------
.
ѵо
3) Действительное
1 кг топлива:
1000
10UO
КГ
количество воздуха, потребное для сгорания
Нм3
= 1.35.2,65 = 3.58——-.
4) Температура за котлом:
.
Тв = +10,1
—
54,5°С.
н
Д64О=Д
—
= 2500 — =2590— •
640
640
час
Тк = 183 4-10,1 -^2- - 54,5 = 390°С.
1
100
5) Потери тепла с уходящими газами:
О—glТк~tB
100
Тк=390°С.
ау= 1,50.
q2=AZfrv+°'П /т _fB\—Ѵ5-1,5+0,9 зд()_20=653.370_
100
\
/100
= 24,2»/о.
.
6)К.п.д.(см.табл.4,5)
ѵ|=100—qa—q3—q4—q^—q*
= 100—24,2 —3
—
1—2
— 5 = 64,8°/0.
7) Испарительность топлива:
тя_ ^ртік-у -__ 2 408-0,648
oкг пара
1—tв
664—40
кг топлива
29

Часовой расход топлива:
в-
—=
— =1000 —
.
И 2,5
час
8) Площадь колосниковой решетки (табл. 7):
«^=24С8и<Ю0= 8
к 1100-103
2,18 _
.
1
При ширине топки 1200 мм длина колосниковой решетки —— Ь1 м-
9) Объем топочного пространства (табл. 7):
,,
QpB 2408-100 й , з
V= ——
= ---------- =8,1 м .
Z
300-ІО3
10) Коэфициент эффективности топки:
2408 —— 3
-
1 ~ 2 4-3,58-0,311- 20
! _ __________
.00
__ ____ __
2408
'
—
0>946.
11) Теоретическая температура горения:
2408 • 0,946
Тг=Qpf,} = -
Р 6,53 (0,323 + 0,000018 -1150)
= 1050° С.
12) Действительная температура горения в топке (температура топоч­
ного пространства):
Тт=Тг (1—а)=1050 (1—0,05)=990°С.
Пример 3
Тепловой расчет приставной топки к локомобилю J1M-V1II, отапливае­
мому бурым углем
1) Элементарный состав рабочей массы бурого угля
в процентах
Углерод................ • •. Ср-65,1
Водород....................... Нр- 4
Кислород ...... Ор-11,1
Азот ........ Np- 1
Сера........................... Sp- 0,4
Влага........................ . Wp-10,6
Зола
................ Ар- 7,8
2) Тепл отв орна я способность рабочей массы топлива
Qp = 81 Cp + 3OOHP + 26(SP —Ор) —6(9HP+Wp —
—
81,65,14-300 •4426(0,4 —11,1)—6(9 •4 -j-10,6)=5922 кал/кг.
30

3. Количество углерода, фактически сгорающего
в топке
Сх = Ср--------= 65,1 — 5,85 = 59,3% .
р
8100
4. Количество воздуха, потребное для сгорания
1 кг топлива
Ѵо=0,089Сх4-0,267Нр+0,033 (Sp—Ор)=0,089 •59 +0,267•4 -f-
+ 0,033(0,4- 11,1) = 6
5. Приведенный углерод топлива Ко
Кр = Сх 4- 0,368Sp = 59,3 + 0,368• 0,4 = 59,45 %.
6. Характеристика топлива £
л И-1
Кр-22
4“ —7“
р — 2,38 —+—И 0,005 = 2,38---------- — + 0,005 = 0,11.
Коэфициент избытка воздуха в отдельных местах
локомобильной установки, включая экономайзерную
часть
В топке....................ат = 1,35
За локомобилем....................ак = 1,33“
Перед экономайзером .
.
.
а' = 1,40
За экономайзером . .
.
.
аэ = 1,50
8. Содержание ROa в газах
где:
RO2 =------ - проц. ,
«—у
1660 _
1660
1ОС
-
'
———
-
..—
1оіО•
79+ 100? 79+100-0,11
у _ 21Р __ 210.11
79+100?
79+100-0,11
0,0257 или ROa
18,5
а—0,0257
В топке RO2=----- —- ------ — 14%
1,35-0,0257
За экономайзером RO. — - -- --
—-----
=12.5%.
1,5-0,0257
/0
9. Объем дымовых газов на 1 кг топлива
Ѵг = Ѵс.г, -j- Ѵ8.п .м3/кг>
31

где: Ѵс.г.— объем
сухих газов в м3'кг,
Вв,п. — объ ем
водяных паров в м3/кг,
Кр.
Ѵс.г, = 1,855 т— м3'кг.
і\ Ѵ'9
59-45
__
.
В топке за локомобилем Ѵс. г . = 1,835 14 = 7,87 м /Кг.
59•45
«
За экономайзером Ѵс.г .=1,855
^.5 = ^>8 м3/кг.
__
9Нр 4" Wp
ВПе
80-5
9,4 4-10,6
=
= 0,579 м» кг.
СѴ, О
Вес водяных паров на 1 кг топлива
Овп — 9НР.+
_
9'4+10-6 = 0,466м’/кг.
В топке и за локомобилем Ѵг = 7,87 + 0,579 = 8,499 м3/кг.
За экономайзером Ѵг = 8,8 + 0,579 = 9,379 м3 кг.
10. Средняя объемная теплоемкость газов
Сг =0,309 4- 0,0009 • ROa 4- 0,0008 /ЙО2 +
4- Г11 4- 0,65(RO, 4-
— 4тіО-6кал;м3°С.
В топке за локомобилем:
С, = 0,309 4-0,0009-14 4 -0,0008 — /14
59,45
Т10“6=
4- И 4-0,65^14 4--^6
L
\
59,45
= 0,322-4 -20,1. ТІО"6 кал/м30С.
За экономайзером:
С2 = 0,309 + 0,0009 . 12,5 + 0,0008
1
59,45
+ 11 + 0,65 /12,5 + 0,466/
59-457
Т10~6 =
= 0,320+ 19,1 Т10“6кал/м3оС.
11. Коэфициент полезного действия установки
Потеря тепла с уходящими газами Qa = Ѵг Сг (Ту —tB) кал'кг,
где: Ту = температура уходящих газов из установки, принимаемая равной
160°С, так как установка работает с экономайзерной частью.
tB = температура воздуха в помещении, принимаемая ранной 20 С.
32

Vr = 9.379 м’'кг.
Сг = 0,320+19,1. 10-6(160+20) = 0,323 кал,м’°С.
Подставляя данные величины, имеем:
Q2 = 9,379 • 0,323(160 — 20) = 425 кал/кг.
или
q2—
—т Ю0 = 7,18°/осх> 7,2°/0.
092а
Потери от химической и механической неполноты сгорания топлива
для бурого угля (см. табл. 4);
Чз+Ч4=8°/о-
Потери тепла в окружающую среду (см. табл . 5)
Топкой qj=l°’o.
Котлом q* = 6%.
Пароперегревателем q = 2° ’о.
Экономайзером qg = 1°/0.
Общая потеря тепла в окружающую среду будет:
q5=qj + q^+qn5e + q|=l+6 + 2+l = 100/0.
Коэфициент полезного действия установки будет:
100-(q2+q8+q4+q5)==100-(7,2+8+10)=74,8<>/0.
12.Исnapиteльность топлива
д
и——=
QpVy . кг пара
в І—tB
кг топлива’
где: Qp = 5922 кал/кг,
•Пк.у. = 0,748,
і — теплосодержание пара при 13 атм. и te = 320° С
равно 738,1 кал/кг,
te — температура воды при поступлении в экономайзер 40° С.
•Так как температура точки росы при парциальном давлении
водяных
паров в уходящих газах из экономайзера
В.П
Ѵв.п.
Vс.г . 4" Ѵв.п.
0,579 _ 0,579
9,379 — 9,379
= 0,06 атм.
равна 35,8°С, то дополнительный подогрев питательной воды против 40°С
не требуется.
33

Подставляя данные величины, имеем:
5922-0,748
~
ot-
И =--------------- = 6,35.
7381 -40
13,. Часовой
расход топлива
оД
В,= — кг,час,
1И•
где Д=1330 кг/час есть полный расход пара при максимально дли­
тельной мощности локомобиля.
Подставляя величины, имеем:
о ЬЗЗО
,
В. =-- - -- =210 кг/час. .
6.35
14. Расчет топки
Тепло, внесенное в топку с холодным воздухом:
Qb=атV0CbtB=1 •35 •6 •0,311•20=50,4 кал/кг.
б) Коэфициент эффективности топки
1___Qp^T + Qb
• It---- --------------------- - ,
Qp.
где -qT — коэфициент полезного действия топки =
= 100-(д84-44+ql)__ 100-(8+1)_0gj
100
100
5922:0,91+ 50.4
5922
в) Теоретическая температура горения в топке.
Qfi 1
рЧт,
Vг.Сг.
где ѴГСГ= 8,449 (0,322 -f - 20,1 • 10“61800) = 8,449 - 0,358 =
= 3,02 кал/кг СС.
При подсчете теплоемкости мы задавались предварительно Тг=1800°С;
т __ 5922-0,918 =180 с
3,02
34

г) Температура в топке.
Принимаем коэфициент прямой отдачи топки а = 0,22, тогда темпе­
ратура в топке будет:
Тт = ТГ (1—а) = 1800 (1—0,22)= 1400° С
д) Тепловое напряжение колосниковой решетки.
Проверим тепловое напряжение колосниковой решетки при R = 1,3 мI2
(нормальная решетка).
Q"B
5922-210
«
—-—
=——
—
95а000 кал/м3** час.
R
1-3
/
Пример 4
Тепловой расчет топки к локомобильному котлу П-1, отапливаемому
бурым углем
Вся общая расчетная часть по локомобилю П-1 аналогична 'тако­
вой по локомобилю ЛМ-ѴІІІ до момента определения коэфициента
полезного действия установки (см. пример 3).
Коэфициент полезного действия установки
Потеря тепла с уходящими газами:
Q2=VrCr (Ту—tB)кал/кг,
где: Ту — температура уходящих газов из локомобиля принимается рав­
ной 340 °C, так как установка работает без экономайзерной
части.
fB = 20°C,
Ѵг = 8,449 м3/кг,
Сг = 0,3 22+ 20,1 • ІО"6 (340 — 20) = 0,329 кал/м3 °C.
Подставляя данные величины, имеем:
Q3 = 8,449 - 0,329 (340 —20) = 888 кал/кг;
Q.,
или
q3 =—+ 100 = 888:5922- 100 = 15%,
*л
z"\ i1
/U’
I
ЧР
Чз+
= 8'%; qJ=1%; q« = 8%; q^=2%.
Общая потеря тепла в окружающую среду:
As=ql+q*+q"e =1+8+2=11%.
Коэфициент полезного действия установки будет:
100—(q3+q3+q4+q5)=ЮО —(15+8+11)=66%;
Испарите л ь ность топлива
Д
гл________*к.у.
и—о
—-
-------- кг
пара/кг топлива.
D’
1—tB
Qp = 5922 кал.кг
"Пк.у == 0,66
І—740 кал/кг при 13 атм. и tne=326°C
tB=40°С.
.................. "
35

Подставляя данные величины, имеем:
5922*0,66
гго
И= —- -------
—
= 0,00-
740—40
Часовой расход топлива
R-А
,
7Г кг/час,
ігде: Д = 1Чдв;
Na —максимально -длительная мощность = 38 л. с ., в — удельный рас­
ход пара на элсч при максимально-длительной мощности =
= 8,6-^ -;
элсч
Д = 38. 8,6 =327 кг/час.; В
^1 = 58,6 кг/час.
5,58
1
Расчет топки
а) Тепло, внесенное в топку с холодным воздухом:
QB =®т Vo Св tB = 1,35’6’0,311-20 = 50,4 кал/кг.
/)) Коэфициент эффективности топки:
! QpTir+QB
г"=~о;
= Iю(-+^+-й) = іоо-О -і- г>
100
100
t
5922^0,91+50,4 =
г
5922
Теоретическая температура горения в топке:
T_Qpr«l
г Ѵгсг9
.где:
Vr Сг =8,449 (0,322 + 20,1 - Ю“б 1765) = 8,449-0,358 =
= 3,02 кал/кг°С.
При подсчете теплоемкости мы задавались предварительно:
Тг = 1765°С; Тг = _5922‘0»90.
—
1765°С.
3,02
Г) Температура в топке.
Принимаем коэфициент прямой отдачи топки а = 0,22, тогда темпе­
ратура в топке будет:
Тт =Тт (1—а) = 1765(1— 0,22)= 1380°С.
д) Тепловое напряжение колосниковой решетки.
Проверяем тепловое напряжение колосниковой решетки, у которого
R=0,56 м2.
qhB 5922-58,6
+"—
лТл =620000 кал/м2 час,
т. е. напряжение не выходит из норм табл. 4 (900 000 кал/м2 час).
36

Расчет дутьевой установки к котлам ЛМ-УІП и П-І
(см. примеры 3 и 4).
Подача воздуха в топки осуществляется дутьевым вентилятором,
производительность которого покрывает максимально кратковременную
інагрузку локомобильной станции.
Резервом является паровое дутье.
Потребная производительность вентилятора
U =1,1-1,25 (Вх-|-В2)ат Ѵом8/час,
где;
1,1 — коэфициент, учитывающий потери воздуха в возду­
хопроводе.
1,25-— коэфициент, учитывающий запас на форсировку ра­
боты локомобилей против максимально-длительной
нагрузки,
В1 = 210 кг “расход топлива локомобилей ЛМ-ѴШ при макси­
мально длительной нагрузке.
а =1,35—избыток воздуха в топке .
Ѵо = 6 м8/кг — количество воздуха, теоретически необходимое дли
сгорания 1 кг топлива.
Подставляя данные величины, имеем:
U=l,l. 1,25.210.1,35.6 = 2340 м3/кг.
Потребный статический напор вентилятора
Необходимое давление воздуха под топочной решеткой по норме
ГЭП при максимальной нагрузке равно 60 мм вод. столба.
Сопротивление в воздуховоде при максимальной нагрузке будет
20 мм вод. столба.
Следовательно, потребный статический напор вентилятора Нет —
—
60-]-20 = 80 мм вод. столба.
Выбор вентилятора по каталогу ЦАГИ
Вышеприведенным условиям будет удовлетворять вентилятор среднего
давления No 4 следующей характеристики:
а) производительность U = 3000 м3 1 час,
б) полный напор Н =НСТ4-Нд = 95-| -5 = 100 мм вод. ст.,
в) число оборотов п = 1370 обор/мин.,
г) потребная мощность W = 1,6 квт.,
д) потребная расчетная мощность мотора
1,2 X 1,6 = 1,92 квт.
Соединение мотора с вентилятором производится непосредственно на
одной оси.
37

ГЛАВА VI
ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ топок
ДЛЯ СЖИГАНИЯ МЕСТНЫХ топлив
1. Горение местных топлив в топках для каменного угля
Местные виды топлива характеризуются низкими теплотворными спо­
собностями, повышенной влажностью, а некоторые из них, как, например,
бурые угли, высокой зольностью.
В обычных ручных колосниковых топках, рассчитанных на сжигание
каменного угля, местные топлива горят очень плохо.
Например, сырые дрова при заброске их во внутреннюю топку локо­
мобиля поглощают от раскаленного слоя топлива значительное количество
тепла на испарение содержащейся в них влаги, вследствие чего темпе­
ратура Топочного пространства снижается. Выделяющиеся из дров горю­
чие летучие, не находя в топочном пространстве нужной для их полного
сгорания температуры, образуют в топке коптящее пламя и частично уно­
сятся несгоревшими в дымовую трубу, что в конечном результате приводит
к пониженной паропроизводительности котла и большому пережогу топ­
лива.
Это же явление будет наблюдаться при сгорании бурого угля во
внутренней топке. Кроме того, высокая зольность бурого угля вынудит
производить продолжительные очистки топки от шлаков. При таких
очистках в открытую дверку топки будет поступать большое количество
излишнего воздуха, бесполезно уносящего тепло топки в дымовую трубу,
вызывая при этом дополнительный пережог топлива.
Приведенные примеры показывают необходимость создания особых
конструкций топок для сжигания местных топлив.
2. Подсушка топлива -
Высокая влажность местного топлива требует больших затрат тепла
на его подсушку. Если заимствовать тепло на подсушку у части топлива,
вступившего в 3-ю фазу горения, то это вызовет более. или менее зна­
чительное понижение температуры топочного пространства со всеми вред­
ными последствиями, о которых говорилось в двух вышеприведенных
примерах. Поэтому в большинстве топок, предназначенных для сжигания
местных топлив, надо стремиться к созданию особых конструктивных
частей (предтопок, шахт), предназначенных для осуществления подсушки
топлива.
3. Развитие топочного пространства
Как уже указывалось выше, в главе III, при горении местных топлив
фазы горения: подсушка, возгонка летучих, горение кокса и выжиг
протекают почти параллельно, перекрывая друг друга.
Во многих слоях топлива процесс подсушки развивается одновременно
с горением. В горящем слое топлива присутствует влага. Наличие
влаги в горящем слое является существенным препятствием к повыше-
38

нию температуры самого горящего слоя. Части слоя топлива со значи­
тельным содержанием влаги характеризуются низкими температурами
горения, при которых полное сгорание в слое становится невозможным.
Летучие, богатые горючими составными частями, начинают возгораться в
пределах топочного пространства, где повышенная влажность топлива не
может уже столь сильно тормозить развитие высоких температур.
Таким образом одновременность фаз горения местного топлива и вы­
сокий выход летучих переносят значительную часть процесса горения
из слоя топлива в топочное пространство. Появляется необходимость в
развитии топочного пространства до таких размеров, чтобы весь процесс
горения летучих заканчивался в пределах самого топочного пространства
до соприкосновения их с холодными стенками котла. Конфигурация то­
почного пространства должна способствовать хорошему перемешиванию
горючих газов с воздухом, необходимым для их горения.
4. Развитие площади колосниковой решетки
Низкая теплотворная способность местных топлив заставляет стремить­
ся к развитию площади колосниковой решетки. В самом деле, норма
теплонапряжения зеркала горения для каменных углей составляет
700 X ІО3 кал/м3 час, а для торфа и дров 1100 X 10s кал/м2 час.
При переводе котла на отопление местным топливом (торфом или
дровами) при условии сохранения прежней производительности котла
пришлось бы увеличить площадь колосниковой решетки на
./ 1100—700 .\
(“ТоІ------ 100,) = 57%.
5. Повышение температуры топочного пространства
Для обеспечения полного сгорания летучих горючих, выделяющихся
в большом количестве при горении местных топлив, и поддержания
устойчивого режима работы всей топки в целом, стремятся поддерживать
температуру топочного пространства равномерной и не снижать ее вели­
чины ниже значений, приведенных в табл. 3 .
В топках, расположенных под водотрубными котлами, достигают
этого путем устройства дополнительных перекрывающий сводиков, пре­
граждающих путь лучам к холодным поверхностям котла, благодаря
чему уменьшается коэфициент прямой отдачи топки и увеличивается дей­
ствительная температура горения (см. стр . 21).
Топки для сгорания местных топлив под жаротрубными и локомобиль­
ными котлами не удается разместить внутри самих котлов, ввиду необ­
ходимости значительных размеров топочного пространства и площади
колосниковой решетки; их сооружают отдельно, вынося за габариты
котла. Топочное пространство выносных топок отделено кладкой от
холодных лучевоспринимающих поверхностей котла.
Аккумулирующая способность кладки и незначительный коэфициент
прямой отдачи этих топок способствуют созданию равномерной и срав­
зд

нительно высокой температуры топочного пространства, необходимой
для устойчивого горения.
6. Удаление золы
Некоторые из местных топлив — бурые угли и торф
—
отличаются
высоким содержанием золы.
Удаление золы через топочные дверцы способствует значительному
притоку в топку излишнего холодного воздуха, бесполезно уносящего
тепло топки в дымовую трубу. Во избежание этого в топках, предна­
значенных для сжигания высокозольных топлив, часть колосников устра­
ивается подвижными.
Шлаки проваливаются сквозь них в зольный бункер, минуя топочные
дверцы.
7. Классификация топок
Ручные топки для сжигания местных топлив могут быть подразделены:
1) по конструкции на:
а) шахтные,
б) горизонтальные;
2) по своему расположению относительно котла — на нижние (под
котлом), выносные (перед котлом) и приставные.
Нижние топки устраиваются под цилиндрическими и водотрубными
котлами. Они имеют над собой поверхность нагрева котла. Выносные
топки помещаются перед жаротрубными и локомобильными котлами и пред­
ставляют собой отдельную камеру, сложенную из кирпича, в которой
все топочное пространство окружено кирпичной кладкой.
Приставные топки применяются также только для жаротрубных и
локомобильных котлов при сжигании в них высокосортных бурых уг­
лей или сухих дров (см. рис. 10).
ГЛАВА VII
ШАХТНЫЕ ТОПКИ
1. Принцип действия
Конструкция шахтной топки представлена на рис. 11 . Топливо загру­
жается в предтопок (А), который отделен от топочного пространства
отсекающим сводом (Б).
Подготовленное в предтопке топливо сползает на наклонную колос­
никовую решетку (В), где и возгорается.
При употреблении некоторых сортов местных топлив (торфа, дре­
весных отбросов) для шуровки слоя топлива в случае его зависания
устраивается шуровочное окно (Г). Наклонная колосниковая решетка закан­
чивается горизонтальной дожигательной решеткой (Д). Для удаления
шлаков и растопки между наклонными и горизонтальными колосниками
оставляется прорез 150—200 мм.
4G

Разрез по СВ
Г
Процесс горения в шахтной топке характеризуется постоянством
толщины слоя топлива, отсутствием прорывов холодного воздуха при за­
грузке топлива в шахту, непрерывным опусканием слоя топлива под вли­
янием собственного веса.
Находясь в шахте, топливо почти не подвергается тепловым воздей­
ствиям со стороны горящего слоя топлива. Таким образом шахта иг­
рает роль бункера, обеспечивая непрерывное питание топки свежим топ­
ливом. Возможность создания в шахте некоторых запасов топлива об­
легчает работу по загрузке топлива и препятствует проникновению хо­
лодного воздуха в топку.
42

Горение дров в шахтной топке с наклонными ко­
лосниками, При выходе дров из шахты начинается процесс горения.
Шуровка дров в шахтных топках проивводится относительно редко, а
некоторые конструкции топок позволяют обходиться без шуровки, поэто­
му дрова продвигаются более или менее равномерно вниз под действием
тяжести собственного веса.
Топливный слой по своей длине получает различную подготовку к
горению* Каждому участку слоя соответствует вполне определенная фаза
горения. В топке происходит фазовый процесс горения . В начале колос­
никовой решетки происходит подсушка дров и возгонка летучих. В сред­
ней части решетки — активный процесс горения. В конце решетки —
выжиг шлака.
Конструкция шахтной топки для дров к локомобилям ЛМ-ѴІІ
дана на рис. 12 .
Тепло на подготовку топлива заимствуется за счет лучеиспускания
пламени топочного пространства^ Горение топлива начинается с поверх*
Рис. 12. Шахтная топка для дров к локомобилю^ЛМ-ѴП
ности слоя, постепенно распространяясь на глубину. К концу наклонной
решетки она захватывает всю толщину слоя топлива. В уступе между
наклонными и горизонтальными колосниками задерживается раскаленная
масса древесного угля и образуется очаг горения большой силы, под­
держивающий устойчивое горение в топке.
Воздух подводится обычно тремя зонами: 1) под верхнюю часть на­
клонной решетки, где протекают подготовительные процессы, 2) под
43

среднюю часть, на которой осуществляется активный процесс горения,
3) под дожигательную решетку — а, через зонную дверцу —• б (см. рис . 12).
Чем более влажное топливо сжигается на решетке, тем больше долж­
ны быть размеры очага горения для поддержания устойчивого горения
в топке, тем меньшее количество воздуха должно подводиться к верх­
ней и средней зонам. В конце наклонной решетки шлак лежит довольно
тонким слоем и представляет малое сопротивление проходу воздуха.
При открытых дверцах нижней зоны подвода воздуха в топку врывается
большое количество воздуха, во много раз превышающее необходимое
количество его для выжига шлака. Однако избыток воздуха горению
вреда не приносит,, так как используется для дожигания горючих газов,
выделяющихся из средней части наклонной решетки.
Горение кускового торфа в шахтной топке с на­
клонными колосниками. Шахтные топки, работающие на торфу,
приходится часто шуровать/особенно при сжигании в них шлакующихся
торфов с легкоплавкой золой. При внешнем воздействии на процесс
горения (шуровке) и затяжном характере течения отдельных фаз горения
происходит бесфазовое горение в средней части наклонной решетки. Од­
нако в начале решетки торф подвергается только начальным подготови­
тельным фазам горения: подсушке и возгонке летучих, а в конце решет-
«и — завершающей фазе горения — выжигу шлака (см. рис . 11).
В самом деле шуровка и перемешивание лежащего на решетке топ­
лива вызывают лишь принудительное его перемещение только вниз.
Поэтому начало решетки всегда остается заполненным свежими порциями
топлива, почти непрерывно поступающего из шахты. Шуровки топлива
не могут сдвинуть далеко на конец решетки ни значительных количеств
свежего топлива, ни топлива, горящего на середине решетки, вследствие
чего конечный участок решетки находится почти всегда заполненным выго­
рающим шлаком.
Подготовка торфа при выходе из шахты происходит не только за
счет лучеиспускания пламени, но отчасти за счет воздействия дымовых
газов, образующихся от горения небольшого объема топлива на пере­
ходе от шахты к наклонной решетке (см. рис . 11), поддерживаемого
воздухом, проникающим через шуровочное отверстие.
Средняя часть решетки из-за толстого слоя раскаленного топлива
работает так называемым генераторным режимом с выделением газов,
очень богатых горючими составными частями СО, Н3 и СН4.
Одновременно в средней части решетки, благодаря бесфазовому ре­
жиму горения, наблюдается интенсивная возгонка летучих, вызываемая
высокой температурой соседних горящих кусков топлива. Они не успева­
ют сгорать во время движения в слое и выходят в топочное пространство.
'Таким образом над
средней частью решетки в топочном пространстве
содержится большое количество горючих газов.
Горение древесных отходов, фрезерного торфа, луз­
ги в шахтных топках со ступенчатыми колосниками.
Процесс горения в шахтной топке со ступенчатой наклонной решеткой
{рис. 13) отличается от процесса горения в топках с наклонными колос­
никами направлением распространения горения. Благодаря образованию
44

слоевых очагов горения, у каждой ступени горение идет главным обра­
зом по направлению из глубины слоя к его поверхности. В каждом
очаге горения последовательно протекают все фазы горения от подсуш­
ки до выжига шлаков. В шахтных топках с крупными ступенями основ -
ное каличество топлива сгорает в оча-
гах. В топках с мелкими ступенями
основное горение идет в верхнем топ­
ливном слое.
В остальном процесс горения топлива
в шахтной топке со ступенчатыми
колосниками мало отличается от опи­
санного выше процесса горения торфа.
В средней части наклонной решетки
со ступенчатыми колосниками также
наблюдается бесфазное горение.
3. Конструирование топочного
пространства
Как уже указывалось выше, над
средней частью наклонной колосниковой
решетки выделяются горючие газы,
особенно в большом количестве при
бесфазном характере горения.
Для их полного дожигания необхо­
димо выполнять требования, йзложенные
в главе VII настоящей брошюры,
развивать топочное пространство, повы­
Рис. 13. Шахтная топка со ступен­
чатой решеткой для древесных
отходов к локомобилю П-3
шать температуру горения в топке и
подводить достаточное количество воз­
духа. При конструировании щахтных топок следует стремиться вначале
сжигать горючие газы, а затем создавать условия, благоприятные для
передачи тепла от пламенного факела к поверхности нагрева котла.
С этой целью в нижних шахтных топках топочное пространство
подразделяют на две части: одну — расположенную над топливным слоем
и защищенную огневым козырьком от поверхности нагрева котла, и дрУ"
гую — расположенную под поверхностью нагрева котла. В первой части
топочного пространства, называемой „камерой смешения*, осуществляется
полное перемешивание горючих газов с воздухом и сгорание их. Во вто­
рой „камере догорания" —происходит догорание этой смеси и передача
наиболее возможного количества лучистой теплоты поверхности нагрева
котла (см. рис . 5).
В выносных шахтных топках объем топочного пространства устраи­
вается относительно небольшим (см. рис. 12), что вполне допустимо, так
как объем жаровой трубы может рассматриваться как дополнительное
топочное пространство. Для выносных шахтных топок отпадает необхо­
димость деления топки на камеры смешения и догорания газов так кяк
роль последней с успехом выполняет жаровая труба.
45

4. Примеры топок
На рис. 13 показана выносная шахтная топка с наклонной ступенча­
той решеткой для сжигания древесных отходов к локомобилю П-3 .
Регулируя наклон подколосниковых балок с помощью шпилек (а), можно
добиться более или менее удовлетворительного перемещения топлива
вдоль колосниковой решетки под действием собственного веса.
На рис. 4 показана выносная шахтная топка с наклонными колосни­
ками для сжигания древесных отбросов к локомобилю П-1 . Под на­
клонной решеткой поставлена короткая
дожигательная решетка (а). Объем то­
почного пространства выносной топки
невелик. Его дополняет развитая паро­
возная топка (б) локомобиля.
На рис. И показана выносная шахт­
ная топка с наклонными колосниками
для сжигания кускового торфа к локо­
мобилю Вольфа 120 л. с. При сжига­
нии сухого торфа топливо сжигается
более тонким слоем за счет наращи­
вания свода Б. Откатная горловина
имеет футеровку из огнеупорного кир­
пича толщиной в 1/2 кирпича и обечайку
в 1'4 кирпича. Фундамент топки и
обмуровка ее отделены от фундамента
локомобиля промежутком, засыпанным
песком.
ис. 14. Шахтная топка для дров
На рИС< ]2 показана выносная шахт-
к локомобилю П 3
гная топка для дров к локомобилю
ЛМ-Ѵ . На чертеже ясно видна система трехзонного подвода дутья и
зонные дверцы.
На рис. 14 показана выносная шахтная топка к локомобилю П-3
для сжигания дров.
На рис. 15 показана выносная шахтная топка к тому же локомобилю
для сжигания фрезерного торфа. В отличие от дровяной шахтной топки
она снабжена шуровочным отверстием.
На рис. 16 представлена выносная шахтная топка для сжигания кус­
кового торфа к вертикальному котлу Шухова. Объем топочного про­
странства ее мал, так как этот котел имеет внутреннюю топку значитель­
ных размеров. По существу эта шахтная топка является предтопком,
в котором осуществляются подготовительные фазы горения.
На рис. 8 показана шахтная топка для дров под котел Бабкок-Виль-
кокс поверхностью нагрева 135 м3. Камера смешения (а) отделена от
камеры догорания газов (б) огневым козырьком (в).
На рис. 9 показана шахтная топка для сжигания древесных отбросов
под котел Шухова-Берлина поверхностью нагрева 175 м3.
На рис. 5 представлена нижняя шахтная топка для торфа под котел
Ярроу поверхностью нагрева 375 м3 с развитой дожигательной решет-
46

Ч
Ч
Р
а
з
р
е
з
Д
-
8
Г
і
Р
а
з
р
е
з
В
С
47

Рис. 16. Шахтная топка для торфа под
котел Шухова поверхностью нагрева 25 м2
Разрез С- С
л
л
43

кой (а) и отстойной камерой (б), предназначенной для скопления золы
и уноса несгоревших частей топлива. Очистка ее производится через
окно (в). Торф с высокой влажностью и тугоплавкой золой. Поэтому
применительно к данному сорту топлива топка выдвинута далеко впе­
ред с целью уменьшения прямой отдачи тепла сильно развитой повер-
хности нагрева котла.
ГЛАВА VIII
ТОПКИ С ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ КОЛОСНИКОВОЙ РЕШЕТКОЙ
1. Процесс горения
Каждая порция свежезаброшенного местного топлива на слой горя*
щего топлива проходит сперва почти одновременно первые две фазы
горения: подсушку и возгонку летучих. В первый момент после заброс*
ки топлива выделяется очень много летучих, воздуха для горения нехва-
тает.
В топке наблюдается появление продуктов неполного сгорания и
сопутствующие им сажа и дымообразование. При третьей фазе горения
потребность в воздухе для процесса горения уменьшается, количество же
его в этот момент, напротив, из-за уменьшения сопротивления топливного
слоя возрастает.
Таким образом, условия поступления воздуха в топку находятся в
полном противоречии с потребностью воздуха для процесса горения, в
результате чего кочегару приходится вести упорную борьбу с неполнотой
химического горения. При незначительном напряжении колосниковой
решетки это более или менее удается; при форсированной работе топки
и высоком напряжении решетки приходится прибегать к устройству для
ввода в топку вторичного добавочного воздуха для дожигания выделяю*
щихся летучих веществ.
Вторым недостатком этого типа топки по сравнению с шахтной яв*
ляется возможность систематического проникновения в топку холодного
воздуха через топочную дверцу, открываемую во время загрузки топлива
или чистки топки. Топочное пространство охлаждается . Взвешенный в
топочном пространстве углерод, температура воспламенения которого
достигает 700°С, не будет весь сгорать, способствуя образованию сажи
и дыма.
2. Конструирование топочного объема
Для успешного сжигания местных видов топлива при кон*
струировании топок с горизонтальной решеткой необходимо учитывать
требования, изложенные в главе VII настоящей брошюры: развитие
топочного пространства, подвод достаточного количества воздуха, умень*
шение прямой отдачи тепла топкой.
Последнее требование может считаться выполненным для всех вынос*
ных топок, поскольку все топочное пространство их окружено кирпичной
кладкой. В нижних топках с этой целью устраивают дополнительные
кирпичные сводики.
49

3. Область применения топок с горизонтальными колосниками
Топки с горизонтальной колосниковой решеткой могут считаться
почти универсальными. В них одинаково хорошо могут сгорать как
каменные угли, так и большинство местных видов топлива: бурый уголь,
кусковой торф и дрова.
Однако в силу изложенных выше недостатков этих топок нельзя
рекомендовать сжигать в них те виды местных топлив, которые успешно
сжигаются в более совершенных шахтных топках, а именно: дрова, кус­
ковой торф с тугоплавкой золой, древесные отходы, фрезерный торф.
Сжигание вышеперечисленного топлива в топках с горизонтальной
колосниковой решеткой можно допускать как вынужденное решение,
при неблагоприятных местных условиях для устройства шахтных топок,
как, например, при высоком уровне грунтовых вод и т. п.
Бурый уголь, как установлено авторами при испытаниях топок на
Хапчерангинской ЦЭС, не может удовлетворительно сжигаться в шахт­
ных топках даже в качестве присадка к дровам. Дожигательная решетка
заплавляется шлаками, спекающимися в громадный кусок — „козел",
извлечь который из шахтной топки не представляется возможным.
Значительные трудности представляет сжигание в шахтной топке
торфа с легкоплавкой золой, особенно при большом процентном содер­
жании ее в рабочей массе топлива.
Резюмируя сказанное выше, можно рекомендовать сжигание в топках
с горизонтальной колосниковой решеткой: во-первых, многозольного бу­
рого угля с тугоплавкой золой с применением подогретого дутья; во-
вторых, бурого угля с легкоплавкой золой (только в нижних топках)
с применением холодного или парового дутья; в-третьих, кускового
торфа с легкоплавкой золой с применением холодного дутья или в
качестве присадка к дровам.
Сжигание бурого угля с легкоплавкой золой для локомобильных и
жаротрубных котлов лучше производить в приставных удлиненных топках
с применением холодного или парового дутья.
4. Примеры топок
На рис. 7 показана нижняя топка под водотрубный котел системы
Шухова для сжигания подмосковного угля. Для удаления большого
количества золы и шлака, образуемого при сгорании подмосковного
угля, колосники одного ряда выполнены поворотными, под колосниковой
решеткой устроен золовой бункер для удаления золы. Если золу и шлак
удалять из топки через помещение котельной, то сернистые газы (под­
московный уголь содержит значительное количество серы) окажут вред­
ное влияние на здоровье обслуживающего персонала.
Топочное пространство развито и имеет значительную высоту. С целью
повышения температуры топочного пространства оно перекрыто двумя
кирпичными сводиками, уменьшающими отдачу тепла лучеиспусканием
поверхности нагрева котла. Для преодоления сопротивления горящего
слоя подмосковного угля под колосниковую решетку подведено холод­
ное дутье.
50

На рис 17 показана ’ нижняя топка под водотрубный котел Бабкок-
Вилькокс для сжигания' подмосковного угля, мало отличающаяся
вышеописанной.
Рис. 17. Топка для бурого угля под котел Бабкок -Вилькокс
На рис. 18 показана выносная топка под корнвалийский котел для
сжигания торфа.
Высокий уровень грунтовых вод заставил отказаться от устройства
зольного подвала и вернуться к устройству зольника, очищаемого через
зольниковую дверцу из котельного помещения. Топка соединена с жа­
ровой трубой горловиной с футеровкой из огнеупорного кирпича.
На рис. 19 показана выносная топка под ланкаширский котел для
сжигания подмосковного угля.
51

Рис. 18. Выносная топка
для торфа под корнва-
линекий котел
Рис. 19. Выносная топка для бурого угля к ланкаширскому котлу с поверх-
52
ностью нагрева 65 м2

ГЛАВА IX
ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ ТОПОК
Нижняя топка для бурого угля (рис. 7)
Обозначения Нормальный размер
Пределы изменения
а............................
b............................
с ........
е ....... .
1.................... .... .
. ................................
9
650
1800 '
2100
550
500—800
не меньше 1000
не меньше 2000
по местным условиям
не больше 2600
500—600
Выносная топка для торфа (рис. 18)
Обозначения Нормальный размер
Пределы изменения
а............................
650
500-800
b............................
500
не меньше 200
с............................
500
не меньше 300
1 ............................
2000
не больше 2500
S............................. ....
—
не меньше 500
Шахтная топка для торфа (рис. 15)
Обозначения
(
Нормальный
размер
Пределы изменения
Стандартные
размеры ширины
топки
а
615
800
1
2 800
не больше 3 000
1 000
с
—
150—200
1 200
d
—
не меньше 300
1 450
S
■■■
500—900
1 560
2 000
Шахтная топка для-дров (рис. 14)
Обозначе­
ния
Нормальный
размер
Пределы изменения
а
615
_
1
2800
не больше 3000
с
—
150—200
d
—
не меньше 300
.
S
—.
700—13С0
Ширина топки = длина полена + 100 — 150 мм
Стандартные
размеры ширины
топки
900
1200
1640
2270
53

ГЛАВА X
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ
ПО СЖИГАНИЮ МЕСТНОГО ТОПЛИВА
1. Подвод вторичного воздуха
При сжигании местного топлива выделяется большое количество
летучих. Так как большинство местных видов топлива сжигается толстым
слоем, то при горении их наблюдается установление генераторного ре­
жима и образование газов Н2СН4 и СО, т. е неполных продуктов сго­
рания.
В результате этих двух явлений в топочном пространстве скопляется
большое количество горючих газов и может случиться, что воздуха,
подведенного через колосниковую решетку, будет недостаточно для их
сгорания. В этом случае вводят добавочный воздух непосредственно в
топочное пространство и его называют вторичным.
Подвод вторичного воздуха необходим, например, для шахтных топок
с крупными ступенчатыми колосниками или ступенями. При этом темпе­
ратура воздуха должна быть не менее 200°С, для его активного учас­
тия в горении. В противном случае подвод его почти не достигает цели.
В небольших котельных установках осуществить такой подогрев вторич­
ного воздуха весьма затруднительно. При пропускании воздуха по кана­
лам в кладке топки температура его не повышается свыше 90°С и от
этого метода подогрева следует воздерживаться.
2. Дутье
Бурые угли и многозольный торф (особенно с легкоплавкой золой)
при сжигании выделяют большое количество золы и шлака, сильно уве­
личивают сопротивление горящего слоя проходу воздуха. Воздух пере­
стает поступать в нужном количестве в топку и она глохнет.
Увеличение искусственной тяги с помощью дымососа нежелательно,
с одной стороны, во избежание увеличенного присоса воздуха в котле,
борове, экономайзере, а с другой стороны, ввиду значительного уве­
личения поступления воздуха через открываемые топочные дверцы.
В этих случаях подводят воздух в зольник под давлением (создают,
дутье) или с помощью вентилятора, приводимого в движение электро­
двигателем, или засасывающим действием струи через диффузор.
Если топливо очень влажное, применяют воздушное дутье. Если при
этом зола топлива тугоплавка, устраивают воздушное дутье, подогревая
вдуваемый воздух в кожухе самой топки (за счет qj). При этом ко­
жух топки обязательно должен устраиваться двойным, иначе воздух
через неплотности кладки будет поступать вместо зольника в топочное
пространство, а сама топка глохнуть, как это имело место, например,
при испытании выносной топки, предложенной инж. Рязановским Н . И.
и Гирченко Л. В., для сжигания мардойского бурого угля под локомобиль­
ным котлом ЛМ-ѴШ на Хапчерангинском оловокомбинате (в Забайкалье).
54

Паровое дутье можно рекомендовать применять лишь при не особен­
но влажном топливе с легкоплавкой золой. Пар будет понижать темпе­
ратуру колосниковой решетки и способствовать уменьшении’
“лак0°6'
пазования. Расчет дутья достаточно ясно изложен в пРTMеР
теплового расчета топки (см. стр. 35). Необходимое давлен у
под колосниковой решеткой берется из табл. 4.
ГЛАВА XI
ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ТОПОК
Помимо красного и огнеупорного кирпича для сооружения выносной
топки требуется некоторое количество сортового железа и довольно
много чугунного литья (рис. И).
Каркас выносной топки (а) устраивается из углового железа, скреп­
ляемого косынками (б) из листового железа. Воронка загрузочной
коробки (в) и ее основание (г) изготовляются из листового и профиль­
ного железа. Топочный шибер (д) лучше отливать из чугуна.
Отливке также подлежат: наклонные и горизонтальные колосники
(е, ж), подколосниковые балки (з), зонные дверцы (и), заслонка шуро­
вочного отверстия (к),’противовес к топочному шиберу.
Подколосниковые балки наклонной решетки отливаются обычно пусто­
телыми для охлаждения их воздухом или водой.
Подробную спецификадию для выносной шахтной топки для сжигания
торфа см. в приложении 3.
Нижние шахтные и горизонтальные топки имеют обычно общую
обмуровку с котлом и вместе с тем и общий каркас, поэтому железа
для их изготовления расходуется меньше.
Выносные шахтные топки соединяются с жаровыми трубами жаротруб­
ных котлов и локомобилей с помощью откатных горловин. Они изготов­
ляются из листового железа на каркасе из углового или корытного
железа (см. рис. 11).
Внутри имеют футеровку из огнеупорного кирпича (л).
Каркас горловин крепится на раме (н) из корытного железа, опера-
ющейся четырьмя чугунными колесами (о) на рельсы (п). Во избежание
подсоса воздуха после установки горловины над топкой все прозоры (р)
между ними надлежит тщательно закладывать кирпичом и замазывать
огнеупорной глиной. Для наблюдения за процессом горения устраивается
гляделка: в футеровку горловины закладывается трубка (с), прикрываемая
заслонкой (т).
При конструировании горловины особое внимание следует обращать
на место сопряжения ее с жаровой трубой котла или локомобиля, так
называемую обечайку (у). Дело в том, что вибрации от паровой машины
передаются локомобильному котлу и расстраивают соединение: образуются
щели, в которые присасывается воздух.
Для шахтных топок со ступенчатой наклонной решеткой вместо гори­
зонтальных пустотелых подколосниковых балок отливаются две на­
клонных подколосниковых балки (рис. 20) с выступами для чугунных
ступенчатых колосников (рис. 21—22).
*
65

56

Рис. 23. Шахтная дровяная топка к ланкаширскому котлу Н -100 м«
В целях экономии огнеупорного кирпича, согласно инструкции,
разработанной Наркомлесом и одобренной СНК РСФСР, рекомендуется
футеровку боковых стенок выносных топок выкладывать в I кирпи і,
передней стенки в 1/2 кирпича и задней в 1 кирпич.
Зольник рекомендуется огнеупорным кирпичом не футеровать.
57

Футеровку обечайки достаточно делать в */4 кирпича, как показал
опыт эксплоатации Хапчерангинской ЦЭС.
При сжигании бурого угля и торфа с легкоплавкой золой, в целях
предупреждения прилипания шлака в зоне колосниковой решетки к фу.
теровке топки, как показали опытные работы авторов, рекомендуется в
этом месте футеровку заменять чугунными панелями, охлаждаемыми воз­
духом или водой.
На рис. 23 показаны основные элементы топок почти те же, что и
к шахтной топке, изображенной на рис. 11
—
из сортового железа и
чугунного литья.

ПРИЛОЖЕНИЯ
Теплосодержание насыщенного пара
Приложение 1
Давление кг/см3
Температура
Теплосодержание
пQПО 1/Л*Т ,k*F
абс Р
насыщенная °C
I1d}/U IVU•11IV1
1
2
99,1
119,6
638,9
646,5
з
132,9
651,0
4
142,9
655,4
•
5
6
151,1
158,1
656.6
658,5
7
164,2
660,0
8
169,3
661.3
9
174.5
662,4
10
179,0
663,3
11
183,2
664,1
12
187,1
664.7
13
14
190,7
194,1
665,4
665,8
15
197,4
666,3
Приложение 2
Теплосодержание перегретого пара
Рдтлг і
t°С
200°
220°
240°
260°
280°
ЗОЛ 320°
1
686,0
695,4
704,9
714.4
723,9
733,5
743,1
2
685,0
.
694,5
704,1
713.6
723,3
733,3
742,6
3
683,9
693.5
703,2
712,9
722,6
734,3
742.1
4
682,8
692,6
702,4
712,2
722,0
731,8
741,6
5
681,6
691,6
701,5
711,4
721,3
731,2
741,1
6
680,5
690,6
700,7
710,7
720,7
730,6
740,6
7
679,3
689,6
699,8
710,0
720,0
730,1
740,1
8
678,1
688,6
698,9
709,2
719,5
729,5
739,6
9
676,4
687,6
698,1
708,3
718.7
728,9
739.1
10
675,5
686,5
697,2
707,6
718,0
728,3
738.6
12
672,7
684,3
695,3
706,1
716,6
727,1
737,5
14
669,7
681,9
693,4
704,5
715,3
725,9
736.5
16
679.5
691.4
702,8
713,8
724,7
735,4
59

Приложение 3
Спецификация на шахтную топку для кускового торфа
к локомобилю Вольфа мощностью 120 л. с.
С
г*
Коли­
чество Материал
Вес
No
No
Наименование
1 шт? Общий
1 Загрузочный аппарат.......................
1
—
—-
1645
2 Кожух горловины...............................
1
Ст. 0
820,5
820,5
3 Герметическая дверка.......................
•
3
Чугун
66,0
198.0
4 Балка под наклонный колосник . . .
•
35,1
35; 1
5 Колосник наклонный верхний . . . 22
и
10,35 226,6
6 Колосник »
»нижний. •
.
22
»
13,0
286,0
7 Колосник горизонтальный ................ 60
»
5,7
342,0
8 Балка под горизонтальный колосник
1
•
29,7
29,7
9 То же..................................................
2
■
35,1
70,2
10 Балка с водяным охлаждением . . .
2
я
63,3
126,6
11 Шуровочная дверка...........................
1
»
12,2
12,2
12 ‘ Гляделка ...............................................
1
л
4,8
4,8
13 Железное кольцо из листового же­
леза 10мм d=1600...............................
1
Ст. 0
2.4
2,4
14 Обечайка из листового железа
6мм d=988...........................................
1
15,7
15,7
15 Угольник No 7,5.......................... . . ■ 4
29,4
58,8
16 Угольник No10 ...................................
2
10,6
21,2
17 Угольник No 10.......................... •
.
.
2
і 5,8
31.6
18 Рудничный рельс No 6,5....................
2
45,0
90,0
19 Швеллер No 10................... ....
3
Ст. 3
50,5
151,5
20 Угольник No 10 .................... .
2
>
51,2
102,4
21 Швеллер No 160...................................
1
я
32,6
32,6
22 Угольник No 7,5...................................
9
20,7
41,4
23 Косынка 190x190; 6=10.................... 12
Ст. 0
0,28
3,4
24 Угольник No 10...................................
2
Ст. 3
50,0
100,0
25 Угольник No 10 ...................................
3
32,0
96,0
26 Угольник 65x65x8 ...........................
2
3,5
7,0
27 Угольник No5...................................... .
2і
*
0,3
0,6
28 Косынка 250x190; б= 10................
2
9
0,4
0,8
29 Рифленое железо.......................... •
1
Я
И,7
11,7
30 Угольник 65x65x8 ...............................
2
»
4,1
8,2
Отв, редактор К. П. Бойцов.__ ____ ____ ____ __
Техн, ред. Ю, Барсукова.
Л88240. Подп . к печ. 4/ѴІІ 1945 Сдано в пр-во 12.1Х.1944. Тир. 3000 экз.
Объем 33/4п. л. Уч-изд . 5 л, Плотн. наб . 48000зн. Формат 60X 921/іб Заказ 1072.
Ремесленное училище No 3. Москва, Хохловский, 7.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение................................................
Глава I. Виды топлива........................ 3
1. Древесное топливо
.. ..
3
2. Торф........................................ 4
3. Бурый уголь........................ 4
Глава II. Горение топлива................ 5
1. Химический состав топлива 5
2. Элементарный состав топлива 5
3. Пересчет состава топлива
.
6
4. Летучие вещества................ 6
5. Горение топлива
.
.....
8
6. Продукты сгорания топлива 8
7. Температура воспламенения 9
Глава III. Общие сведения о котлах
и ручных топках.10
1. Цилиндрические котлы
.
•
10
2. Батарейные котлы....................10
3. Жаротрубные котлы
... .
10
4. Локомобильные котлы
...
11
5. Водотрубные котлы
.. ..
11
6. Ручные топки............................16
Глава IV. Тепловые расчеты топок
.
16
Глава V. Примеры тепловых
расчетов.................... • 25
Пример 1. Тепловой расчет
шахтной торфяной топки к кот­
лу Шухова-Берлина поверх­
ностью нагрева 70 м3................ 25
Пример 2. Тепловой расчет
выносной шахтной дровяной
топки к ланкаширскому котлу
Н = 100 м3...................................29
Пример 3. Тепловой расчет
приставной топки к локомобилю
ЛМ-ѴІІІ, отапливаемому бурым
углем................30
Пример 4. Тепловой расчет
топки к локомобильному котлу
П-І, отапливаемому бѵрым
углем..................................
35
Глава VI. Основные принц и п ы
конструирования то­
пок для сжигания мест-
ных топлив............... 381*
1. Горение местных топлив в
топках для каменного угля 38
2. Подсушка топлива.................38
3. Развитие топочного прост­
ранства .........................................38
4. Развитие площади колосни­
ковой решетки.............39
5. Повышение температуры
топочного пространства . . 39
6. Удаление золы..................40
7. Классификация топок
...
40
Глава VII. Шахтные топки
.
.
40
1. Принцип действия.................40
2. Процесс горения в шахтной
топке........................................ 42
3. Конструирование топочного
пространства ......................... 45
4. Примеры топок................ .46
ГлаваVIII. Топки с горизон­
тальной колосни­
ковоирешеткои • . .
49
1. Процесс горения ................ 49
2. Конструирование топочного
объема........................................ 49
3. Область применения топок
с горизонтальными колосни­
ками ........................ .... 50
4. Примеры топок........................ 50
ГлаваIX. Основные размеры
топок................................ 53
Глава X. Дополнительные ме­
роприятия по сжига­
нию местного топлива 54
1. Подвод вторичного воздуха 54
2. Дутье................................ .
.
54
Глава XI. Основные элементы
топок................................ 55
Приложения
Приложение 1. Теплосодер­
жание насыщенного пара ... 59
Приложение 2. Теплосодер­
жание перегретого пара ... 59
Приложение 3. Спецификация
на шахтную топку для куско­
вого торфа к локомобилю
Вольфа мощностью 120 л. с.
.
60
Стр.
Стр.