Камерные (циклонные) топки. Наибольшую скорость сгорания можно получить при использовании одновременно двух путей интенсификации процесса горения: уменьшение размера частиц и увеличения скорости их смывания потоком. Это осуществляется в вихревых или циклонных топках (см. рис. 4.4, в). В них используют довольно
мелкие частицы угля (обычно мельче 5 мм), а необходимый для горения воздух подают с огромными (до 100 м / с) скоростями по касательной к образующей циклона. В топке создается мощный вихрь, вовлекает доли в циркуляционный движение, в котором они интенсивно обдуваются потоком. Большая удельная поверхность мелких частиц, большие значения коэффициентов масовиддачи между потоком и частицами и высокие концентрации топлива в камере обеспечивают получение больших теплонапряжение объема топки, в результате чего в топке развиваются температуры, близкие к адиабатных (до 2000 ° С). Зола угля плавится, жидкий шлак, стекая по стенкам, тормозит движение частиц, налипают на его поверхность, что еще больше увеличивает скорость их смывания потоком, а видповидно, и коэффициент масовиддачи.
Поскольку центробежный эффект уменьшается с увеличением радиуса циклона, диаметр последнего обычно не превышает 2 м. Циклонные топки применяют обычно в котлах средней производительности, в которых устанавливают несколько передтопкив и общую камеру доспалювання. Технологические циклонные топочные камеры используют для сжигания серы (с целью получения 8О2 - сырья для производства Н28О4, при этом используется и теплота горения), для плавления и обжига руд и нерудных материалов (например, фосфоритов) и др.. В последнее время в циклонных топках осуществляют огневое обезвреживание сточных вод, то есть выжигание вредностей, содержащихся в воде, за счет подачи дополнительного (обычно газообразного или жидкого) топлива.
Топки со сжиганием в кипящем слое. Поскольку образование оксидов азота существенно уменьшается при понижении температуры, в последние годы энергетики проявляют все больший интерес к так называемому "низкотемпературного" (в отличие от "высокотемпературного" - с температурой 1100 ° С и выше) сжигание в псевдоожиженном слое, когда устойчивый и полное горение каменных и бурых углей удается обеспечить при 750-950 ° С. Этим перспективным топочным устройствам посвящены исследования многих ученых.
Преимуществом этого метода является возможность сжигания относительно мелких кусочков топлива (обычно мельче 5-10 мм) при скоростях воздуха ^ = 0,1 ^ 0,5 м / с.
Большая теплонапряжение объема обеспечивается в топках с кипящим слоем за счет высоких концентраций горючего и применения мелких частиц, циркулирующих в объеме слоя до полного их выгорания. Теплота горения интенсивно отводится из слоя размещенными в нем охлаждающими поверхностями, в результате чего газ в слое имеет температуру 750-950 ° С, а частицы горящего топлива, - на 100-200 ° С выше.
В энергетических топках кипящий слой на 95-99% состоит из инертных частиц золы или материала, специально прилагается (дробленого шамота, известняка). Концентрация топлива в слое не превышает нескольких процентов (при ее увеличении в продуктах сгорания появляются Н2 и С). Поэтому в кипящем слое можно сжигать чрезвычайно багатозольни материалы (отходы различных производств, вплоть до бытового мусора), которые не горят в других топочных устройствах.
Топки с кипящим слоем широко используются в промышленности для сжигания колчеданов с целью получения 8О2, обжига различных руд и их концентратов (цинковых, медных, никелевых, золотосодержащих) и др..