Паровые котлы ТЭС

Оборудование систем пылеприготовления

Основной установкой любой пылесистемы является углеразмольная мельница. В табл. 3.1 приведены не­которые характеристики наиболее распространенных мельниц для размола топлива. Они различаются по применяемому принципу измельчения топлива и по ча­стоте вращения подвижной части мельницы. Наиболее широкое распространение получили шаровые барабан­ные (ШБМ) и молотковые (ММ) мельницы, причем в ШБМ размалывают преимущественно топливо с от­носительно малым выходом летучих веществ, а ММ используются при размоле молодых каменных и бурых углей, торфа и сланцев. На долю этих видов мельниц приходится около 98% размалываемых твердых топлив. Размол некоторых видов каменных углей более эко­номично происходит с применением валковых средне - ходных мельниц. В отдельных случаях при размоле «мягких» (с /гл. о>1,5) сильно влажных бурых углей используется мельница-вентилятор.

Шаровая барабанная мельница состоит из бараба­на диаметром 2—4 м и длиной 3—10 м, частично за­полненного стальными шарами диаметром 30—60 мм (рис. 3.8). Внутренние стенки барабана покрыты бро­невыми плитами. Сверху корпус барабана имеет тепло - и звукоизоляцию. Сырое топливо вместе с горячим воздухом поступает внутрь барабана через входной патрубок. Барабан приводится во вращение от электри­ческого двигателя через редуктор и ведомую шестерню, ■находящуюся на барабане.

Оптимальная производительность мельницы полу­чается при частоте вращения где Лир = крйтйческая частота вращения мельницы, с-1, когда шары за счет центробежных сил «прилипа­ют» к стенкам барабана

0,705

УДб'

Где Дб — диаметр' барабана мельницы, м.

При оптимальной частоте вращения барабана мель­ницы шары поднимаются вдоль стенки, а затем от­рываются и падают вниз. Размол топлива происходит за счет удара падающих шаров по топливу и пере­тирания топлива между шарами. Готовая пыль посто­янно удаляется из мельницы вентилирующим агентом - воздухом.

Размольная производительность мельницы Вм су­щественно зависит от диаметра и длины барабана, од­нако с увеличением диаметра Дб сильно возрастает мощность двигателя мельницы Л/М~Д3б.

Кроме размольной, выделяют сушильную произво­дительность мельницы, т. е. такое количество топлива, которое может быть подсушено в мельнице от исход­ной влажности до требуемой влажности пыли WnjI. Размольная и сушильная производительность мельни­цы должны быть одинаковыми. Это достигается регу­лированием количества сушильного агента на входе в мельницу и его температуры.

Мощность, затрачиваемая на вращение мельницы N„, практически не зависит от загрузки топлива из-за большой массы шаров и самого барабана мельницы. Поэтому с уменьшением количества размалываемого топлива удельный расход энергии на размол 9V, кВт - ч/кг, возрастает, так как

9P=N„/BM.

Таблица 3.1

Характеристики основных углеразнольных мельниц

Шаровая барабанная Валковая ереднеходная Ліолотковая Быстроходнобильная -Мельница-вентилятор

Удар, истирание Раздваивание

Удар Удар Удар

0,25—0,42 (15—25) 0,85—1,3 (50—80) 12,5—16,3 (750—980)

25 (1500) 12—24,5 (735—1470)

Тихоходная Среднеходная

Быстроходная

В связи с этим ШБМ целесообразно эксплуатиро­вать с полной загрузкой.

Процесс размола топлива неизбежно сопровождает­ся износом шаров и брони барабана. Степень износа определяется абразивными свойствами угля, которые характеризуются относительным коэффициентом абра­зивное™ йаор, равным отношению действительного из­носа к значению, взятому за эталон [0,3 г/(кВт-ч)].

Исследования показали, что две относительные ха­рактеристики &л. о и АаОр связаны между собой (рис. 3.9). Более твердые топлива по условиям размо­ла отличаются одновременно и более высокой степенью абразивного износа мелющих органов [72].

Восполнение потери массы шаров производят си­стематической догрузкой мельницы новыми шарами че­рез входной патрубок ее в процессе работы. Мельницы этого типа пригодны для размола углей всех сортов и в этом смысле универсальны, они не боятся попа­дания металлических частей. Но вместе с тем они вы­дают пыль, как правлло, с коэффициентом полидисперс­ности я<1 и в силу этого, а также своей громоздкости отличаются большим удельным расходом энергии на размол (15—25 кВт-ч/т на каменных углях и до 35 кВт-ч/т на антрацитах). Применение ШБМ в пыле - системах с промежуточным бункером пыли экономиче­ски оправдано только при размоле высокоабразивных, малореакционных топлив при 10% и £л.0<1,1. 1

Молотковая мельница состоит из стального корпу­са, покрытого изнутри гладкими броневыми плитами толщиной 20—30 мм, и ротора с укрепленными на нем дисками. С дисками на шарнирах соединены билодер - жатели и била. Во время работы мельницы окружная скорость бил достигает 50—60 м/с, и происходит на­чальное дробление кусков топлива, затем частицы топ­лива ударяются о броню и дополнительно истираются в зазоре между билами и корпусом. Обычно молот­ковая мельница компонуется вместе с сепаратором пыли и представляет собой единую установку (рис. 3.10).

Основным параметром, определяющим эффектив­ность размола, является окружная скорость била. Про­изводительность мельницы пропорциональна кубу окружной скорости. С увеличением частоты вращения или диаметра ротора существенно растет производи­тельность мельницы, но одновременно увеличиваются динамические нагрузки на ротор, что ведет к значи­тельному утяжелению* мельницы и росту затрат энер­гии. С повышением загрузки мельницы топливом по­требляемая мощность растет вначале относительно мед­ленно, а затем достаточно быстро. Удельный расход энергии на размол [см. (3.11)] имеет пологий мини­мум при определенной загрузке мельницы топливом, что позволяет изменять в довольно широком диапазоне нагрузку мельницы без заметного ухудшения экономи­ческих показателей размола. Поэтому ММ в отличие от ШБМ могут участвовать'в регулировании нагрузки парового котла.

Молотковые мельницы рекомендуются для размо­ла углей с &л. о5=1,1, допускающих сжигание относи­тельно грубой пыли (бурые угли, каменные угли с вы­ходом летучих веществ Fr>28%, а также торф и

/ — молотковая мельница, 2 — сепаратор пылн; 5—ввод сырого топлива; 4 — течка возврата грубой пыли; 5 — предохрани тель­ный клапан.

Сланцы). При размоле этих топлив ММ имеют в 1,5—2 раза меньший удельный расход энергии, чем ШБМ (8—12 кВт-ч/т). Для размола отдельных видов углей иногда используют другие типы мельниц: средне - ходные, быстроходно-бильные и мельницы-вентиляторы.

Среднеходные мельницы работают обычно в систе­мах с прямым вдуванием пыли и используются для углей умеренной твердости с относительно невысокой влажностью и малым содержанием высокотвердых фракций (колчедана) в его минеральной части. Мель­ницы этого класса начали серийно изготовляться у нас в виде валковых среднеходных (МВС) для размола экибастузских каменных углей.

Общим недостатком среднеходных мельниц являет­ся их чувствительность к попаданию вместе с топли­вом металлических предметов, неравномерность износа размалывающих элементов и сложность ремонта. Их преимуществом является сравнительно небольшой удельный расход электроэнергии на размол (12— 15 кВт-ч/т), компактность, меньший уровень вибрации и шума.

Для размола мягких бурых углей (&п. о>1,5) с вы­сокой влажностью применяют мельницу-вентилятор. Ро­тор мельницы имеет мельничное колесо с закрепленны­ми на нем лопатками-билами. Размол топлива происхо - цит за счет удара по нему вращающихся с большой скоростью лопаток-бил. Лопатки создают за мельницей относительно небольшой напор (1200—1500 Па), по­этому эта мельница не требует установки специального мельничного вентилятора. Особенностью этих мельниц является простота конструкции, компактность, малые капитальные затраты. Но производительность одной мельницы невелика — от 3,5 до 45 т/ч по бурому углю (при #90=55% и о=1,7)-

К основным элементам системы пылеприготовле­ния относятся также сепараторы, циклоны, питатели сырого угля и пыли, бункера.

Сепаратор служит для регулирования тонкости выдаваемой мельницей пыли. Для отделения мелких фракций пыли от грубых в сепараторах используют центробежные, инерционные и гравитационные силы. От совершенства работы сепаратора зависит качество пыли, поступающей в горелки парового котла. Обычно к каждому типу мельницы подбирается соответствую­щий по характеристикам сепаратор. Наиболее распро­странены центробежные и инерционные сепараторы (рис. 3.11).

Центробежный сепаратор (рис. 3.11,а) представля­ет собой два вставленных один в другой конуса. Пы - левоздушный поток подводится к сепаратору снизу со скоростью 15—20 м/с. В кольцевом зазоре между ко­нусами за счет увеличения сечения скорость падает до 5—6 м/с и происходит гравитационная сепарация. Наиболее грубые фракции возвращаются вдоль стенок конуса в мельницу. На входе во внутренний конус с помощью поворотных лопаток поток закручивается, создавая центробежный эффект. Изменением угла по­ворота лопаток достигается нужная тонкость пыли на выходе.

В инерционном сепараторе (рис. 3.11,6) разделение фракций пыли достигается изменением направления потока пылевоздушной смеси, т. е. использованием инерционных сил. Изменение положения шибера со­здает диапазон регулирования в пределах Д^90=10н - 15%. Сепараторы инерционного типа применяются в со­четании с ММ при размоле бурых углей, сланцев, фре­зерного торфа для получения грубой пыли с i?9O>40%.

Циклон применяется в схеме с промежуточным бункером пыли для отделения готовой пыли от транс­портирующего воздуха (рис. 3.12). Отделение прои:- ходит за счет центробежного эффекта, а также при повороте воздушного 'потока в центральную отводную трубу. Коэффициент, полезного действия циклонов со­ставляет 80—93% и растет с уменьшением диаметра.

Питатели сырого угля устанавливают для равно­мерной и регулируемой подачи топлива в углеразмоль - ные мельницы, производительность питателя выбирают с запасом 20% к расчетной производительности мель - /_ корпус; 2 — регулирующий патрубок с лопатками; 3 — внут­ренний цилиндр; 4 — взрывной клапан; 5 — выход транспорти­рующего агента (воздуха); 6 — подводящий патрубок.

Ницы. На электростанциях находят применение ленточ ные (для сухих углей) и скребковые (для влажных, склонных к замазыванию углей) питатели угля.

Питатели пыли устанавливают под бункером пыли - для регулирования подачи ее в пылепроводы. Наиболее употребительны в энергетических установках шнекозые и лопастные питатели. Регулирование производитель­ности питателей осуществляется изменением час го. Ы' вращения электродвигателей, работающих на постоян­ном токе.

Бункера пыли являются емкостью для хранения, определенного запаса топлива. Объем пылевого бун­кера определяют, исходя из работы парового котла с номинальной нагрузкой в течение 2—3 ч при^отклю - ченной пылесистеме и сохранением минимальной высо­ты слоя пыли в бункере не менее 3 м для равномер­ной загрузки пылепитателей.