В отечественной литературе традиционно выделяют три метода сжигания твердых топлив: слоевой, вихревой и пылевидный (факельный) [1]. В зависимости от производительности котла, марки угля и условий работы котельного агрегата выбирается наиболее подходящий метод сжигания твердого топлива.
Слоевой метод сжигания нашел применение в энергетике, металлургии и химическом производстве. Процесс горения осуществляется (рис. 1) на подвижной или неподвижной колосниковой решетке, на которую подается твердое топливо в виде крупных кусков (δч = 0,003-0,05 м) [1]. Через слой топлива (подвижный или неподвижный) на решетке проходит принудительно подаваемый воздух. В результате горение топлива происходит в слое, а с поверхности слоя непрерывно выходят продукты сгорания.
В противоточной схеме сжигания (показанной на рис. 1) за счет встречного движения свежих кусков топлива, подающихся на решетку сверху и уходящих с поверхности дымовых газов свежее топливо подогревается, сушится и воспламеняется еще до попадания в слой.
Дополнительный прогрев свежих кусков топлива обеспечивается также и излучением слоя из факела [1].
В описанном методе сжигания обеспечивается высокая стабильность процесса горения (за счет значительного запаса топлива в слое), что позволяет сжигать топливо с различной влажностью и не требует сложной системы пылеприготовления. Скорость выгорания зависит в значительной степени от интенсивности (скорости) подвода воздуха. Увеличение скорости воздушного дутья позволяет форсировать процесс горения, снять ограничение, накладываемое диффузионной областью горения, и перевести процесс в кинетическую область. Это открывает возможность примерно пятидесятикратной интенсификации процесса горения, ограниченного только аэродинамической устойчивостью слоя, – началом уноса частиц топлива из слоя [1].
Применение слоевого метода сжигания ограничено паропроизводительностью котла (до 10 т/ч для бурых и каменных углей и до 20 т/ч для антрацитов). Кроме того, слоевые топки сложны, слабо поддаются механизации и автоматизации процесса управления [1]. Применение подвижной цепи вместо решетки снижает надежность топочного устройства.