Ручные топки применяются в твердотопливных котлах мощностью не более 1 МВт, либо по спецзаказу возможно исполнение котлов с ручными топками с поворотными колосниками мощностью до 2,5 МВт. В ручных топках топливо подается на топочную решетку, под слой топлива подается воздух и равномерно распределяется по всей толщине слоя. Длина колосниковой решетки с ручным обслуживанием не превышает 2-2,5 м, иначе кочегару было бы трудно забрасывать топливо и чистить шлак.
Ручные топки котлов состоят из колосниковой провальной либо стальной беспровальной решетки, которая делит топку на топочное пространство, в котором происходит сжигание слоя топлива и зольник. Топочным пространством называется - объем, ограниченный снизу слоем горящего топлива, сверху и с боков - поверхностью нагрева котла.
Через загрузочное отверстие, закрываемое топочной дверкой, твердое топливо вручную периодически забрасывается на топочную решетку, которая поддерживает слой горящего топлива. Под топочной решеткой находится зольный короб, куда проваливается зола и шлак. Воздух для горения в топку может поступать естественным путем за счет создаваемого в ней разрежения или под давлением с помощью дутьевого вентилятора. Количество подаваемого воздуха регулируют воздушным шибером.
Существует два вида топочной решетки:
- чугунная колосниковая решетка провального типа;
- стальная охлаждаемая решетка беспровального типа.
Чугунная решетка состоит из чугунных колосников, опирающихся на подколосниковые балки. Зола, образующаяся при горении, проваливается сквозь отверстия в колосниках и собирается в бункере. Для очистки топки котла от шлака часть решетки выполняют в виде поворотных колосников. При повороте их рукояткой в полотне решетки образуется отверстие, через которое удаляемый шлак сбрасывается в бункер. Наличие нижнего зажигания топлива создает хорошие условия для его воспламенения. Возможен вариант топки без поворотных колосников, в этом случае в случае необходимости шлак выгребается через топочную дверцу.
Колосниковая решетка имеет отверстия - прозоры, ширина которых выбирается в зависимости от марки и качества угля. Общая площадь прозоров - живое сечение колосниковой решетки:
- для каменного угля 1/2..1/4 всей площади колосниковой решетки;
- для бурого угля 1/3..1/5 всей площади колосниковой решетки;
- для антрацита 1/8..1/12 всей площади колосниковой решетки.
Стальная охлаждаемая решетка беспровального типа состоит из труб, охлаждаемых водой и вваренных между ними пластин с отверстиями через которые подается воздух. Количество и диаметр отверстий также можно изменять в зависимости от вида и марки сжигаемого топлива. Шлак в беспровальных топках выгребается через топочную дверцу.
Ручные топки котлов крайне просты и дешевы и в то же время достаточно надежны, в них могут сжигаться все разновидности твердого топлива - дрова и торф (при умеренной влажности), бурые и каменные угли и антрациты (при умеренном содержании мелочи). К недостаткам относят большую затрату физического труда машиниста в процессе эксплуатации. Вследствие ручного обслуживания топки котла тепловая мощность ее ограничена, а периодичность загрузки топлива, приводит к значительным потерям тепла. Механические потери топлива вследствие провала его через колосники при шуровке и чистке топки, а также со шлаками, удаляемыми из нее, достигают иногда значительных размеров. Поэтому коэффициент полезного действия топок с ручным обслуживанием очень сильно зависит от соблюдения правил эксплуатации, а это их тщательная загрузка и шуровка слоя горящего топлива, регулировка подачи слоя топлива.
В ручных топках необходимо поддерживать толщину слоя топлива не менее трех толщин кусков сжигаемого топлива. Слой топлива должен быть тем толще, чем крупнее куски топлива и чем труднее оно горит. Толщина слоя для углей колеблется от 100 до 300 мм в зависимости от размеров кусков и сорта угля. Большую толшину слоя тоже недопустимо применять, так как увеличится химический и механический недожег.
