Паровые котлы ТЭС

Характеристики угольной пыли. оптимальная степень размола

Полученная после размола в мельнице угольная пыль представляет собой полидис­персный порошок с размером частиц до 300 — 500 мкм, а при грубом размоле бурых углей — до 1 мм. Мельчайшие пылинки адсорбируют на своей поверхности значительное количест­во воздуха. Овеженасыпанная пыль имеет ПЛОТНОСТЬ Рвас—500-S-600 кг/м3; со временем она слеживается и плотность увеличивается до 800—900 кг/м3. В смеси с воздухом пыль об­ладает высокой текучестью и легко транспор­тируется по трубопроводам.

Ситовой анализ пыли. Качество пыли ха­рактеризуется тонкостью размола и соотно­шением фракций. Эти характеристики опреде­ляют методом ситового анализа. Для этого отобранную порцию пыли просеивают через 4—5 сит с постепенно убывающим размером ячеек сита. В энергетике СССР сито характе­ризуется размером его ячейки в свету, выра­женным в микрометрах. По принятой методи­ке ситового анализа пыли за суммарный остаток на сите принимают общее количество частиц с размером больше, чем размер ячейки данного сита х, мкм, и выражают его в про­центах первоначальной массы навески. Этот остаток обозначают через Rx. Сюда входит как остаток пыли на данном сите, так и на расположенных выше ситах с большим раз­мером ячейки.

С помощью сит возможно рассеивать толь­ко пыль с размером зерен более 40 мкм. Мелкие фракции легко цепляются за шерохо­ватости материала сетки, механически соеди­няются друг с другом. Поэтому анализ фрак­ционного состава мельчайшей пыли произво­дят методом отвеивания на воздушном клас­сификаторе.

Для наглядности и удобства использова­ния результаты рассева пыли изображают гра­фически в виде зерновой характеристики пы­ли. Если по оси абсцисс отложить размеры ячеек сит х, а по оси ординат суммарные остатки на ситах Rx, то такая характеристика

Называется интегральной зерновой характери­стикой или характеристикой полных остатков (рис. 3.5). Характеристика строится с приме­нением стандартного набора сит и метода воздушной классификации в области мельчай­ших фракций. Такой анализ пыли довольно длителен и громоздок.

Анализ многочисленных зерновых характе­ристик размола различных видов топлива по­казал, что все кривые описываются уравне­нием

Rx=me~bxn, (3.2)

Где b и п — постоянные для данного топлива и данного метода размола величины, которые оказываются неизвестными при размоле све­жей пыли (их можно определить, сделав рас­сев навески пыли на двух ситах; чаще всего в этих целях используют сита с размером ячейки л—90 и 200 мкм).

Очень большое значение имеет коэффи­циент п, называемый коэффициентом полидис­персности пыли. Он характеризует структуру пыли, ее распределение по фракциям. Это видно, если продифференцировать по х урав­нение (3.2):

У = — = 1 QGbnx" ~ = Rxbnxn -1. (3.3)

Тогда ордината у, % /мкм, на графике '{рис. 3.6) характеризует процентное содержа­ние пылинок размером х. При п> 1 кривая имеет максимум в зоне х=5^-25 мкм. В та­кой пыли оказывается относительно мало мельчайших фракций. При п= 1 и п< 1, на­оборот, наибольшее количество частиц пыли приходится на очень мелкие фракции. Потери от механического недожога в ^рпке в основ­ном зависят от количества крупных частиц в пыли (размером более 250 мкм).

Затраты энергии на размол пыли. При из­мельчении того или другого материала можно установить определяющие величины, которые могут достаточно точно характеризовать за­трату энергии на размол. Применительно к размолу топлива в мельницах используют закон Риттингера, который формулируется следующим образом: работа, затраченная на измельчение материала, пропорциональна вновь полученной поверхности

(3 4)

Где Э — энергия, затраченная на размол топ­лива, кВт-ч/кг; N — мощность, расходуемая на измельчение топлива, кВт; В — производи­тельность углеразмольной мельницы, кг/ч; /от, hл — первоначальная поверхность 1 кг топлива (дробленки) и конечная поверхность полученного 1 кг пыли, м2/кг; А — удельный расход электроэнергии на измельчение мате­риала, отнесенный к 1 м2 вновь образующейся поверхности, кВт-ч/м2.

Реально поверхность /пл^/др и выраже­ние (3.4) можно упростить:

D^AU л. (3.5)

Удельный расход энергии А определен для большинства видов топлива, поэтому можно рассчитать затраты энергии на размол топли­ва, если будет известна поверхность пыли.

Поверхность пыли. Теоретическую поверх­ность пыли, состоящей из пылинок различных размеров, согласно рис. 3.6 при заданном коэффициенте полидисперсности п, но имею­щих форму шара или куба, можно определить по следующей упрощенной формуле:

, 450-103 1 Л ШОУ/" /or.

Где рТл — удельная плотность размалываемого топлива, кг/м3; обычно ртл=1700-^1840 кг/м3.

Для определения действительной поверхно­сти в расчет вводится коэффициент формы частиц йф. Среднее значение коэффициента формы дл^ угольной пыли принимают кф= =1,75, тогда действительная поверхность пы­ли їил—кфіт.

В основном поверхность пыли определяет­ся ее мелкими фракциями. Возникновение механического недожога топлива • в камерной топке связано, как правило, с содержанием грубых фракций (более 250—300 мкм для антрацитов и каменных углей с выходом лету­чих веществ Vr<25% и более 500—600 мкм при 1/г>30%). Из этого следует, что жела­тельно иметь пыль с показателем п> 1, с не­значительным количеством фракций малых размеров (менее 25 мкм) и малым содержа­нием грубых фракций.

Влажность пыли. Важной характеристикой пыли является ее влажность №пл, %. Повы­шение влажности пыли сверх рекомендуемых значений ведет к снижению производительности котла, к затруднениям транспорта пыли: поте­ря текучести и слеживание пыли в бункерах, забивание пылепитателей, замазывание течек и т. п. Вместе с тем пересушенная пыль бурых и каменных углей склонна к самовозгоранию при доступе воздуха в местах ее хранения или скопления, а пылевоздушная смесь взрыво­опасна. Определяющей величиной для выбора влажности пыли принята гигроскопическая влажность топлива Wm (см. § 2.3).

Взрываемость пыли. Взрыв в объеме, за­полненном взвешенной в воздухе угольной пылью, будет тем интенсивнее, чем больше удельная поверхность пыли (чем мельче фрак­ции) и чем выше выход летучих веществ. Су­щественное значение имеет температура сме­си. Наиболее опасными являются концентра­ции пыли от 0,3 до 0,6 кг на 1 м3 воздуха.

Воспламенение объема аэропыли сопровождается резким ростом температуры и давления. Оборудование пылесистем не рассчитано на восприятие давления взры­ва. Для уменьшения силы взрыва служат предохрани­тельные клапаны, которые при росте давления выбрасы­вают часть смеси из системы. Предельное содержание 02 в сушильном агенте, ниже которого топливная пыль не взрывается, составляет для торфяной и сланцевой пыли 16%, бурых углей 18%, каменных углей 19%. Уменьшение содержания 02 достигается за счет ис­пользования для сушки топлива смеси горячего возду­ха с продуктами сгорания. Вероятность взрыва также снижается по мере уменьшения выхода летучих ве­ществ из топлива. При их выходе менее 8% топливо становится невзрывоопасным. Высокая температура пы - левоздушного потока способствует образованию взрыво­опасной смеси, поэтому температура аэропыли за мель­ницей также строго регламентирована. Для пыли боль­шинства топлив она не должна превышать 70—80°С (топливо с большим выходом летучих веществ), в дру­гих случаях — не выше 130°С.

Оптимальная степень размола. Для оценки размольных свойств топлива введено понятие о лабораторном относительном коэффициенте размолоспособности k л. о, под которым пони­мают отношение удельных расходов электро­энергии при размоле в стандартной лабора­торной мельнице эталв^ного (твердого) и ис­пытуемого топлива при «условии, что оба топ­лива имеют одинаковый начальный размер частиц и одинаковую характеристику размо­лотой пыли, т. е.

/Зисп - (3.7)

В промышленных углеразмольных мельни­цах условия размола топлива отличаются от лабораторных начальной влажностью и круп­ностью поступающего топлива, поэтому коэф­фициент размолоспособности рабочего топли­ва &рзм отличается от лабораторного &л. о-

Из формулы (3.4) следует, что угрубление размола пыли обеспечивает экономию энергии на пылеприготовление ДЭПЛ, но неизбежное увеличение в такой пыли крупных фракций ведет к затягиванию процесса горения в топ­ке и росту потерь с недожогом топлива ДЯТЛ. Следовательно, для каждого вида топлива с учетом его характеристик должна существо­вать область оптимальных значений тонкости размола, когда сумма затрат на размол этого топлива в мельнице Эи и стоимость потерь от механического недожога его в топочной каме­ре <7тл будут минимальными. Если выразить эти величины в одних единицах измерения, на­пример в рублях на тонну пыли, то можно произвести их сопоставление на одном графи­ке (рис. 3.7). Оценку тонкости размола пыли обычно производят по остатку на сите Для нахождения экономически выгодного зна­чениям^ проводят совместные испытания

Парового котла и системы пылеприготовления при разной степени размола топлива.

Более существенное влияние на выбор

Оказывают выход летучих веществ Vr, тип мельницы и сепаратора пыли. Влияние по­следних выражается через коэффициент поли­дисперсности п. Экономически выгодную тон­кость размола топлива оценивают по формуле,

/?®т = 4+0,8/гУг. (3.8)