Размол топлива

В процессе размола топлива образуется смесь мельчайших пылинок (от нескольких микрометров) с более крупными (размером до 300—500 мкм). Основными качественными характеристиками пыли являются ее тонкость помола и влажность. Согласно ГОСТ 3584-73 тонкость пыли характеризуется остатком на ситах с ячейками 90, 200 и 1000 мкм. Остаток обозначается буквойR. Так, обозначение R₉₀ = 10% указывает, что на сите с размером ячеек 90 мкм остается 10 % пыли, а вся остальная пыль проходит через это сито. При расчетах мельничных устройств тонкость пыли определяется остатком на сите 90 мкм, R₉₀.

Представление о фракционном составе пыли дает так называемая зерновая характеристика, которая может быть построена на основе определения остатков пыли на ряде сит. Вид зерновой характеристики показан на рис. 7.3. Зерновая характеристика описывается уравнением

(7.8)

гдеR_x — полный остаток на сите с размером ячеек сита х мкм; b — коэффициент тонкости измельчения: b = (4- 40) 10³; п—коэффициент полидисперсности пыли: п= 0, 7-1, 5 (зависит от типа мельничного устройства).

Размольные свойства топлива, т. е. сопротивляемость топлива размолу, характеризуют коэффициентом размолоспособности. Лабораторный относительный коэффициент размолоспособности К_л.о— это отношение расхода электроэнергии при размоле угля, принятого за эталон, к расходу электроэнергии при размоле данного угля, находящегося в воздушно-сухом состоянии; размол сравниваемых топлив производится от одинаковой крупности до одной и той же тонкости помола. Практически коэффициент К_л.о показывает, во сколько раз производительность мельницы при размоле данного угля больше, чем при размоле эталонного топлива, за которое в СССР принимается топливо, близкое по свойствам к АШ.

Целесообразная тонкость помола топлива находится в зависимости от стоимости топлива и его реакционной способности, характеризуемой в основном выходом летучих. С повышением выхода летучих, способствующих более интенсивному горению топлива, применяют более грубый помол. Тонкость помола для различных углей выбирают на основе технико-экономических соображений. Уменьшение размеров пылинки приводит к росту удельной площади поверхности топлива, что благоприятствует его горению, однако это связано с увеличением расхода энергии на пыле- приготовление. С угрублением помола расход энергии на пылеприготовление уменьшается, однако увеличивается потеря теплоты от механического недожога. Выбор наиболее целесообразной тонкости помола решается в каждом конкретном случае сравнением затрат на пылеприготовление Qpacx, руб., с потерей теплоты от механического недожога Q m.h, выраженной по стоимости топлива в рублях (рис. 7.4). По сумме кривых Q_paCx и Q_m. h находится оптимальная тонкость помола, соответствующая минимальным затратам.

Потери теплоты от механического недожога в основном зависят от содержания в пыли грубых фракций, количество которых для ALU, полуантрацитов, тощих и каменных углей определяется остатками на сите 200 мкм, а для бурых углей и сланцев — 1000 мкм.

Для получения минимальных потерь с механическим недожогом рекомендуются, с учетом выхода летучих, следующие остатки пыли на ситах:

Для размола топлива применяют различные мельничные устройства, исиользующие в работе принципы удара и раскалывания, раздавливания и истирания. В отличие от дробилок, где кратность измельчения, т. е. отношение размеров куска до измельчения и после, доходит до 20, в мельницах эта величина достигает 200—500.

Для приготовления угольной пыли применяют следующие мельничные устройства: тихоходная шаровая барабанная мельница ШБМ; среднеходная мельница СМ; быстроходная молотковая мельница ММ; быстроходная мельница- вентилятор MB.

Шаровая барабанная мельница Мель ницапредставляет собой цилиндрический барабан диаметром 2—4 м при длине 2, 6—10 м, выложенный внутри волнистыми броневыми плитами из марганцовистой стали. До 25—35 % объема барабана заполнено стальными шарами диаметром 25—60 мм. Размол топлива в ШБМ осуществляется в основном по принципу удара, а также истирания. Частота вращения барабана 0, 267—0, 384 с^-1 (16—23 об/мин). При вращении барабана шары поднимаются на определенную высоту, затем падают и разбивают кусочки угля. Частично пыль в мельнице получается и за счет истирания угля при перекатывании шаров.

Для подсушки или частичной досушки топлива в мельницу подается горячий воздух или газовоздушная смесь с температурой не выше 450 °С. Эти газы служат также для выноса пыли из мельницы. Такая шаровая барабанная мельница называетсявентилируемой. Выпускаются также барабанные мельницы с механической выгрузкой мельничного продукта ШБММ.

Положительной особенностью ШБМ является её универсальность. ШБМ пригодны для размола с одновременной сушкой как мягких топлив с повышенной влажностью, так и твердых топлив, например АШ. В ШБМ возможно получать пыль любой тонкости; возможно достижение большой единичной мощности агрегата. В ШБМ отсутствует опасность аварии при попадании в мельницу вместе с углем металлических частей.

К недостаткам ШБМ относятся громоздкость и сложность обору­дования; значительный удельный расход энергии на пылеприготовленне, доходящий при работе на АШ до 25—35 кВт*ч на 1 т пыли. В связи с высоким коэффициентом холостого хода (характеризующим затраты энергии на вращение барабана без топлива), доходящим для ШБМ до 95 %, потребляемая мельницей мощность практически не зависит от нагрузки. Поэтому для снижения удельного расхода электроэнергии ШБМ следует использовать на режиме максимально возможной производительности. Недостатком ШБМ является также значительный износ металла (шаров) при ее работе (при приготовлении 1 т пыли АШ истирается около 400 г металла). Металлический порошок попадает в угольную пыль, что уменьшает температуру плавкости золы.

Для вентилируемых мельниц различают две производительности: размольную и сушильную Размольная производительность мельницы — это количество топлива, которое можно в ней размолоть до заданной тонкости пыли, а сушильная—это количество топлива, которое может быть высушено в процессе размола при снижении влажности с W до влажности пыли W^пт.

Частота вращения барабана мельницы n_б должна быть меньше критическойn_кр, об/мин, при которой шары «прилипают» к стенке.

Шаровая барабанная мельница наиболее целесообразна для размола малореакционныхтрудноразчалываемых топлив АШ, тощих, твердых каменных углей и отходов углеобогащения для котлов производитель­ностью более 30 т/ч Наибольшее применение ШБМ находят в системах пылеприготовления с промежуточным пылевым бункером Одна из таких схем при подаче пыли горячим воздухом показана на рис 7.6Для отделения готовой пыли из крупных частиц угля, вынесенных из мельницы вместе с пылью, служат сепараторы (рис 7 6) Выпавшие в сепараторе частицы направляются в мельницу для дальнейшего размола, а пылевоздушная смесь поступает в циклон, где пыль отделяется от воздуха. Слабо запыленный воздух отсасывается из циклона эксгаустером, а пыль поступает в пылевой бункер. В системах пылеприготовления с прямым вдуваннем циклоны не устанавливаются, ибо пыле-воздушная смесь подается непосредственно в топку. По тракту системы пылеприготовления для взрывоопасных топлив предусматривается установка предохранительных взрывных клапанов.

Мельницы среднеходные. В среднеходных мельницах размол топлива происходит по принципу раздавливания. Движущаяся часть мельницы вращается с частотой 0, 834—2, 50 с^-1 (50—150 об/мин). Мельницы этого типа выполняют различной конструкции: шаровые, валковые (роликовые), маятниковые.

Мельница шаровая среднеходная МШС. Размол топлива осуществляется здесь шарами, катящимися между двумя кольцами: верхним — неподвижным и нижним — приводимым во вра­щение от электродвигателя. Диаметр шаров 270—750 мм; число шаров 9—12. Поступающий в нижнюю часть мельницы горячий воздух захва­тывает пыль п направляет ее в сепаратор, откуда крупные частицы возвращаются к шарам, а мелкие направляются к топке. При размоле топлива шары и обойма, в которой помещаются шары, изнашиваются, что ухудшает размол топлива. Производительность таких МШС 3, 5— 50 т/ч.

Мельница валковая среднеходная МВС. Раз малываемое топливо поступает на вращающийся плоский стол, по которому перекатываются два конических валка. Попадая под валки, топливо раздавливается, подхватывается горячим (до 350 °С) первичным воздухом и выносится в сепаратор. Из сепаратора крупные фракции топлива возвращаются на размольный стол, а подсушенная угольная пыль направляется к горелкам. Среднеходные мельницы пригодны для каменных углей с малой влажностью и большим коэффициентом трения. Они имеют ряд преимуществ по сравнению с ШБМ (меньше расход электроэнергии, меньше масса). Номинальная производительность МВС 3, 8—14 т/ч.

Быстроходные мельницы. В быстроходных мельницах размол топ­лива происходит в основном по принципу удара. Мельницам этого типа относятся молотковые мельницы ММ и мельницы-вентиляторы MB.

Молотковая мельница является упрощенным пылеприготовительным устройством, непосредственно устанавливаемым у топки. В располо­женной над ней шахте (сепараторе) совмещаются подсушка и сепарация топлива. Схема действия такой мельниц. Топливо через течку 1 поступает в мельницу на быстро вращающиеся била 2, которыми оно размалывается и вы­брасывается в шахту 3. Одновременно с размолом происходит подсушка топлива, для чего в мельницу подается сушильный агент — воздух или газовоздушная смесь. Тонкая пыль вместе с воздухом через амбразуру сепарирующей шахты 4 поступает в топку 5, а крупные частицы выпадают из потока и снова попадают в мельницу. В молотковую мельницу подается до 60— 80 % общего количества воздуха; остальной воздух подают непосредственно в топку. Шахта над мельницей является простейшим гравитационным сепаратором, где отсеивание пыли происходит под действием силы тяжести. Скорость потока здесь 3— 4 м/с. Изменение скорости воздуха в шахте вызывает измедадий конеч­ной тонкости пыли, выходящей из шахты в топку.

Кроме гравитационного (шахтного) сепаратора, для молотковых мельниц применяют также инерционные и центробежные сепараторы, обеспечивающие более тонкий помол. Инерционные сепараторы применяют совместно с быстроходными мельницами при размоле бурых углей и сланцев. Центробежные сепараторы используют совместно с молотковыми мельницами большой производительности при размоле бурых и каменных углей. Они используются также в системе ШБМ.

В молотковые мельницы допускается подача сушильного агента при температуре 350—450 °С (большие значения для мельниц сD> > 1500 мм, имеющих водоохлаждаемые валы). Установка молотковых мельниц выполняется по индивидуальной схеме пылеприготовления с прямым вдуванием.

Молотковые мельницы выпускают в основном двух типов: аксиальные ММА и тангенциальные ММТ, различающиеся по способу подвода воздуха, а также аксиально-тангенциальные молотковые мельницы ММАТ.

Молотковая мельница с аксиальным (осевым) подводом сушильного агента. На роторе мельницы на билодержателях укреплены съемные била, изготовленные из отбеленного чугуна или марганцовистой стали. Корпус мельницы изнутри защищен съемной броней. Воздух подводится к мельнице аксиально с двух сторон. Частота вращения бил 12, 27—16, 35 с^-1(735—980 об/мин). Производительность мельниц ММА по бурому углю 2, 7—24 т/ч (0, 85—7, 54 кг/с).

Основными недостатками молотковых мельниц являются сравни­тельно быстрый износ бил и необходимость замены их через 300— 600 ч работы. В связи с этим молотковые мельницы применяют для относительно мягких топлив, для которых допускается грубый помол с остатком R₉₀=25- 40 %. Расход электроэнергии на тонну помола 5—12 кВт-ч,

Молотковые мельницы являются простым и достаточно надежным устройством, нашедшим широкое примененне для размола бурых углей, сланца, фрезерного торфа и каменных углей с выходом летучих более 30 %. Их устанавливают к котлам производительностью более 12 т/ч, включая современные мощные установки.

Мельница-вентилятор MB показана на рис. 7.12. Наряду с размолом топлива она осуществляет подсос сушильного агента, а также транспорт пылевоздушной смеси к горелкам. Ротор вентилятора выполнен с накладными броневыми билами на лопатках. Стенки корпуса также защищены внутри броневыми плитами.

Топливо вместе с сушильным агентом—топочными газами с тем­пературой 900—1000°С поступает во включенную перед мельницей шахту, где частично подсушивается при движении вниз. При этом топочные газы охлаждаются до допустимой перед мельницей температуры 300—400 °С, для чего в шахту подводится горячий воздух. Вместе с сушильным агентом топливо засасывается ротором с частотой враще­ния 9, 84—24, 5 с-' (590—1470 об/мин) и размалывается билами. При этом происходит также подсушка топлива После отделения в сепараторе крупных частиц пыль поступает к горелкам.

Основной положительной особенностью MB является их высокая вентилирующая способность, позволяющая осуществить совместно с размолом и сушку высоковлажных топлив без применения специальных вентиляторов. Недостатками MB являются значительный износ металла лопаток и брони корпуса (50—70 г на тонну угля), а также уменьшение подачи сушильного агента при увеличении нагрузки по топливу.

Мельницы-вентиляторы используют для легко размалываемых топлив (бурый уголь и фрезерный торф). Расход энергии на помол 6— 10 кВт-ч/т. Производительность мельниц-вентиляторов по бурому углю 3, 6—70 т/ч (1-19, 5 кг/с).

30 ТЕПЛОВАЯ СХЕМА КОТЛА