Сгорание твердого топлива - угля, торфа, дров, отходов деревообработки и сельского хозяйства - сопровождается образованием продуктов сгорания: золы и шлака. Зола имеет две формы: летучую, уходящую вместе с дымовыми газами, и так называемый провал - порошкообразный остаток, проваливающийся в холодную часть топки. Шлак - это находящаяся в топливе минеральная масса, расплавленная под воздействием высоких температур.
Для нормального функционирования котельной установки зола и шлак должны своевременно удаляться от котла и из котельной. Система шлакозолоудаления - это система механизмов, оборудования, золо-, шлако- и пульпопроводов для удаления продуктов сгорания и транспортировки их за пределы котельной.
Существует раздельное и совместное удаление золы и шлака. Более распространено совместное золошлакоудаление, не требующее дополнительных затрат. Раздельное удаление применяют в тех случаях, когда есть потребители золы (в качестве удобрения в сельском хозяйстве) или шлака (для производства стройматериалов).
По характеру движущей силы шлак может удаляться следующими способами:
- ручное и механическое шлакоудаление (механизмы),
- гидравлическое шлакоудаление (вода),
- пневматическое шлакоудаление (воздух),
- комбинированные способы.
Ручной способ удаления шлака применяется в небольших немеханизированных котельных с ручной загрузкой топлива. Шлак удаляется через золовую дверцу и далее из котельной - на тележках или вагонетках. Перед выгрузкой его из шлакового бункера он предварительно заливается водой.
Шлакоудаление механическим способом осуществляется при помощи механизмов периодического или непрерывного действия. Это могут быть скреперные установки, перемещающие шлак горизонтально и с подъемом, скребковые и шнековые транспортеры. Шлак при этом предварительно гасится водой. Для борьбы с запылением применяется вытяжная вентиляция и герметизация узлов пересыпки.
Гидравлический способ шлакоудаления использует воду в качестве движущей силы, для чего применяют различные аппараты и насосы. Различают:
- системы с шлакоотстойниками,
- системы с побудительными соплами,
- системы с багерными насосами,
- системы с гидроаппаратами Москалькова.
Системы с шлакоотстойниками основаны на принципе самотека. Шлак из шлаковых ванн подается по самотечному каналу в шлаковую камеру, где происходит его осаждение. Осевший шлак грейферным краном грузится в самосвалы и отправляется в шлаковые отвалы или потребителю.
Самотечная система с побудительными соплами применяется для совместного и раздельного удаления золы и шлака в котлах любой мощности. Шлак из шлаковых ванн при помощи смывных сопел подается в самотечный канал. Установленные по всей его длине побудительные сопла осуществляют дальнейшее продвижение шлака для отгрузки и вывоза его за пределы котельной. Количество сопел и их размеры подбираются так, чтобы затем шлаковая пульпа двигалась под действием сил тяжести.
Система с багерными насосами может осуществлять шлакоудаление на большие расстояния от котлов любой мощности. Багерный насос предназначен для перекачки шлаковой пульпы. Шлак по шлаковому каналу самотеком направляется на металлоуловители и шлакодробилку, а затем багерным насосом по пульпопроводу перекачивается в шлакоотвал или потребителю.
Гидроаппарат Москалькова - это водоструйный эжектор, где смешиваются шлак и вода и под напором транспортируются далее. Перед гидроаппартом устанавливается металлоуловитель. Дробилки в этой системе не нужны, так как шлак разбивается с помощью эжектирующей воды. Шлак к гидроаппарату поступает также по самотечным каналам.
Механогидравлический способ соединяет механический и гидравлический способы шлакоудаления. По использованию механического оборудования различают системы периодического и непрерывного шлакозолоудаления.
В системе периодического шлакоудаления задействованы скреперные подъемники, канатные скреперы и винтовые транспортеры. Для непрерывного шлакоудаления используют скребковые, винтовые и роторные транспортеры.
Скребковый транспортер подает шлак из шлаковых ванн до шлакодробилок. Затем шлак самотеком поступает к багерному насосу, перед которым во избежание поломок и повреждений устанавливаются металлоуловители. Багерным насосом шлаковая пульпа направляется на отвал. Это метод обеспечивает непрерывность и дает возможность автоматизации шлакоудаления.
Винтовой конвейер представляет собой движущийся шнек, посредством которого шлак из шлаковых ванн подается через шлакодробилку и металлоуловители к багерному насосу. Насос по пульпопроводу направляет шлак в места отвала или потребителю.
Механогидравлическое шлакоудаление может также осуществляться с помощью скрепера. От сухого этот способ отличается тем, что канал, по которому перемещается скрепер, заполнен водой.
Движущей силой в пневматических системах шлакоудаления является воздух. Шлакоудаление может происходить за счет сжатого воздуха (напорная система), за счет вакуума (вакуумная система) или за счет их комбинации.
В напорной системе давление в пневмопроводах создается компрессорами, вентиляторами, винтовыми и камерными насосами, установленными в начале системы. Шлак поступает через приемную насадку в пневмопровод, куда под давлением подается воздух, который и транспортирует шлак до сборного бункера. Здесь аэросмесь разделяется, воздух через очистители уходит в атмосферу, а шлак через питатели выгружается.
В вакуумной системе специальные насосы, расположенные в конце системы, создают вакуум. Шлак поступает в пневмопровод, куда засасывается воздух, который транспортирует его до циклона, затем в бункер. Шлакоудаление через пневматическую систему требует предварительного измельчения шлака в дробилках.
К комбинированному пневмогидравлическому способу относится система с эрлифтом.
В современном котлостроении все большее применение находит пневматическое шлакоудаление, так как при механическом способе происходит быстрое изнашивание частей механизмов, а в гидравлическом требуется наличие значительного расхода воды.
