ТЕОРИЯ ГОРЕНИЯ И ТОПОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ УГЛЕРАЗМОЛЬНЫХ МЕЛЬНИЦ

Углеразмольные мельницы различаются по применяемому принципу измельчения топлива и по величине частоты вращения подвижной части мельницы. В существующих типах мельниц размол происходит по прин­ципу удара мелющих тел по частицам топлива, либо по принципу раз­давливания кусков угля, зажатых между вращающейся и неподвижной

Частью мельницы, либо по принципу истирания угольных частиц, по которым перемещается прижатое мелющее тело.

По частоте вращения мельницы подразделяются на тихоходные, в которых частота вращения составляет 16—24 об/мин, среднеходные— 50—300 об/мин и быстроходные — 600—1500 об/мин.

Основные типы мельниц, применяемых в теплоэнергетике: шаровые барабанные мельницы (обозначаются ШБМ), молотковые мельницы (ММ), среднеходные мельницы (СМ), быстроходно-бильные мельницы ((ББМ) и мельницы-вентиляторы,(М-В).

В шаровых барабанных мельницах при вращении барабана за счет центробежных сил шары поднимаются вверх и, достигнув некоторой максимальной высоты, отрываются от стенки барабана и по параболе падают вниз на угольный слой, производя работу измельчения топлива. Таким образом, в ШБМ размол происходит главным образом за счет удара падающих стальных шаров на практически неподвижное относи­тельно шаров топливо, лежащее на внутренней броневой поверхности барабана; кроме размола ударом в ШБМ имеет место также измель­чение за счет истирания перекатывающихся после удара шаров по слою топлива. По частоте вращения ШБМ относятся к тихоходным мель­ницам.

В молотковых мельницах измельчение осуществляется главным об­разом за счет удара быстровращающихся шарнирно закрепленных на роторе мельницы мелющих тел — стальных молотков по частицам то­плива, поступающим с небольшой скоростью в пространство между молотками и неподвижным корпусом мельницы; кроме размола ударом в молотковых мельницах частично размол происходит также за счет раздавливания и истирания частиц топлива молотками мельницы. По частоте вращения молотковые мельницы относятся к классу быстро­ходных мельниц, в них частота вращения ротора составляет от 600 до 1000 об/мин.

В среднеходных мельницах, получивших свое название в связи с тем, что в них частота вращения ротора находится в пределах 100— 300 об/мин (т. е. является средней между частотой в тихоходных и бы­строходных мельницах), измельчение осуществляется по принципу раз­давливания за счет воздействия на куски топлива (расположенные на вращающемся размольном столе) прижимаемых с большой силой ме­лющих тел — стальных шаров или валков.

В быстроходно-бильных мельницах размол осуществляется, как и в молотковых, в основном за счет удара вращающихся, неподвижно за­крепленных на роторе мелющих тел — стальных бил о частицы топлива, поступающего в пространство между ротором и неподвижным корпу­сом мельницы. Частично размол в быстроходно-бильной мельнице осу­ществляется и за счет истирания топлива наружными гранями бил. По частоте вращения быстроходно-бильные мельницы относятся к бы­строходным, в них частота вращения ротора составляет обычно 1500 об/мин.

Мельницы-вентиляторы выполняют одновременно роль и вентиля­тора, подсасывающего сушильный агент — топочные газы к мельничной установке, и собственно мельницы.

Размол топлива в мельницах-вентиляторах осуществляется прак­тически по принципу чистого удара мелющих элементов — лопаток ро - 244

1 — электродвигатель; 2, 3 — зубчатые муфты; 4 — соединительный вал; 5 — приводные ролнки; б—опорные подшипники качения; 7___________________ опорные ро-

Лики; 8 — гладкие цилиндрические венцы; 9—барабан мельницы; 10 — углеподающий патрубок; // — пылевыдающий патрубок - 12— цилиндриче­ская часть барабана; 13 — торцевые стенки. '

310

Тора о частицы топлива, поступающего вместе с сушильным газом ко »сасу мельницы-вентилятора.

По частоте вращения мельницы-вентиляторы относятся к классу быстроходных мельниц, в них скорость вращения ротора составляет ве­личину от 600 до 1500 об/мин.

Шаровые барабанные мельницы

Шаровые барабанные мельницы выполняются как вен­тилируемые, так и невентилируемые или слабовентилируемые. На рис. 13-1 ,и 13-2 представлена конструкция вентилируемой ШБМ: с двух­ступенчатым зубчатым приводом (рис. 13-1), с фрикционным приводом (рис. 13-2).

Мельница представляет собой цилиндрический стальной барабан, закрытый с обеих сторон торцевыми стенками конической формы. Тол­щина стенок корпуса барабана составляет 20—25 мм, диаметр корпу­са— от 1,5 до 4 м и длина цилиндрической части — от 2,5 до 12 м. Барабан заполняется на 15—30% своего объема мелющими телами, чаще всего стальными шарами диаметром от 25 до 75 мм. Для защиты от износа барабан изнутри покрывается броневыми плитами из марган­цовистой стали толщиной около 100 мм (рис. 13-3). Броневые плиты имеют фигурный профиль, чаще всего волнистой формы, иногда ступен­чатой; применяют также броню «каблучковую», т. е. с коническими вы­ступами и броню с карманами. Между барабаном и броневыми плита­ми для уменьшения шума прокладывается слой асбеста толщиной 10— 15 мм. Снаружи барабан покрывается слоем войлока толщиной 40— 70 мм, играющим роль тепловой, и звуковой изоляции, а поверх войло­ка— металлическим кожухом толщиной 2 мм,

В конструкции барабана с зубчатым приводом (рис. 13-1) торце­вые крышки имеют снаружи полые цапфы 3, с помощью которых бара­бан опирается на коренные подшипники скользящего типа 5. На вход­ной стороне барабана цапфа имеет уступы (упоры) для фиксации по­ложения мельницы, цапфа выходной торцевой стенки упоров не имеет, чем обеспечивается свободное расширение барабана, нагреваемого во время работы за счет горячего сушильного агента.

Неподвижные углеподающий 12 и пылевыдающий 13 патрубки со­единяются с вращающимися полыми цапфами барабана с помощью сальниковых уплотнений 14 с войлочными или фетровыми кольцами. На углеподающем цатрубке располагается штуцер 15 возврата из сепа­ратора крупных фракций пыли.

Для предотвращения забивания соединительных патрубков мель­ницы углем или пылью они располагаются под углом 45° и выполня­ются эллиптического или чаще корытообразного сечения. Скорость су­шильного агента в мельнице колеблется от 1 до 3,5 м/с, сопротивление мельницы с патрубками составляет от 1 до 3 кПа (от 100 до 300 мм вод. ст.). Сушка топлива происходит в процессе размола за счет тепла сушильного агента — горячего воздуха или смеси горячего воздуха с топочным газом, а вынос продуктов размола осуществляется отрабо­танным сушильным агентом. Температура сушильного агента перед под­шипником входной горловины мельницы не должна быть выше 450°С.

В ШБМ с фрикционным приводом барабан опирается с помощью расположенных на концах его двух гладких цилиндрических венцов 8 (приводных колес) на четыре ролика, из которых два приводных 5 и два опорных 7 (рис. 13-2). Коренные подшипники здесь отсутствуют,
торцевые стенки 13 разгружены и имеют более легкую конструк­цию. Вал 4 с приводными роли­ками с помощью муфты 2 соеди­няется либо с редуктором при электродвигателе с обычной ча­стотой вращения 730 об/мин, либо, как показано на рис. 13-2, — непосредственно с валом тихоходного электродвигателя 1, имеющего 100—150 об/мин. Фрикционный привод более эко­номичен, чем зубчатый, так как вместо трения скольжения в ко­ренных подшипниках ШБМ с зубчатым приводом здесь имеет место трение качения в фрикционных передачах. Для удовлетворительной работы фрикционного привода требуется тщательная шлифовка фрик­ционных колес и роликов и высококачественный монтаж оборудования.

В невентилируемой шаровой барабанной мельнице (НШБМ), схе­ма которой дана на рис. 13-4, сушка топлива ведется в отдельных су­шильных устройствах и в мельницу поступает уже подсушенный уголь («сутонка»); продукт же размола выгружается из мельни­цы механическим путем. Из­мельчение топлива в НШБМ происходит в основном за счет удара падающих стальных ша­ров на угольную массу и отча­сти за счет раздавливания и истирания угля перекатываю­щейся массой шаров в нижней части барабана.

По мере износа шаров производится периодическое добавление новых шаров в ба­рабан на ходу мельницы через воронку на углеподающем па­трубке. Эффективность процес­са измельчения определяется высотой падения шаров в ба­рабане кп. ш - На рис. 13-5,а, б, в, г показана траектория па­дающих шаров в барабане.

Чем больше высота падения шаров, тем выше эффект размола, т. е. тем больше производительность мельницы Вш, но одновременно в несколько большей степени возраста­ет затрата мощности и удельный расход электроэнергии на размол *9М, равный отношению мощности к производительности Вм.

Высота падения шаров в барабане в свою очередь зависит от сле­дующих четырех основных факторов:

Частоты вращения барабана п&, об/м;

Степени заполнения барабана шарами *фб, под которой понимают отношение объема шаровой загрузки ко всему объему барабана Уб,

, Сш/Рн. Ш

Где йш — общая масса шаровой загрузки, т; рн. ш=4,9 т/м3— насыпная плотность шаров;

Профиля или формы брони; диаметра барабана 1>б.

С повышением частоты вращения барабана высота падения шаров сна­чала возрастает, достигает максимального значения при оптималь­

Ной частоте вращения Яб. опт, при дальнейшем увеличении частоты вра­щения Лп. ш уменьшается, а при достижении так называемой критиче­ской частоты вращения якр падает до нуля.

Под критической частотой вращения барабана понимают такую ча­стоту вращения, при которой действующая на шары сила тяжести уравновешивается центробежной силой, в результате чего стальные шары вместе с углем прижимаются к внутренней поверхности бараба­на и как бы «прилипают» к ней, вращаясь вместе с барабаном как одно целое. Поскольку при якр прекращается падение шаров внутри барабана, прекращается также и процесс измельчения топлива и про­изводительность мельницы падает до нуля.

Критическая частота вращения барабана /гкр может быть найдена из соотношения, выражающего равенство действующих на шар сил — центробежной Р=т'№ї, ІІІь и силы тяжести шара где т —

Масса шара, кг; №Кр — критическая частота вращения, равная

%5 = Оъ!2 — радиус барабана, м; £=9,81 м/с2 — ускорение силы тяжести. Из равенства

1790

£ СЛЄДУЄТ гкр = - щ - ИЛИ

(13-1)

Рабочая или оптимальная частота вращения барабана я0Пт мень­ше, чем якр; при Яопт отрыв шаров от внутренней поверхности барабана происходит в некоторой точке А (рис. 13-5,6), характеризуемой опти­мальным углом отрыва а0цт, при котором высота падения шара и соот­ветственно эффект размола максимальны.

Условие равенства центробежной силы Р и составляющей силы тяжести дпара в точке А имеет вид (рис. 13-5,6):

С учетом соотношения

Л2опт— —^— СОЭ Лопт>

Откуда

Пот = / ^—|/^COS Яопт ИЛИ Яопт—-/2кр |/^cos аопт. (13-2)

Для барабана с волнистой броней при степени заполнения ^6^0,20 максимальная высота падения шара имеет место при а0пт~55°, чему соответствует значение

Cos а0Пт » cos 55° = 0,58 и л0Пт= пкр 1/^0,58 = 0,76/гкр, или с учетом (13-1) получаем:

(13-2а)

Или кривой - фб. опт ==^(ЯбМкр) (см. рис. 13-6, кривая а).

Таким образом, полученное выше для волнистой брони значение Яб. оптМкР=0,76, отвечающее степени заполнения барабана ■фб. опт=0,20, является частным случаем общей зависимости (13-3). При меньших значениях Яб/якр значение - фб-опт соответственно увеличивается, а при больших — уменьшается.

Для каблучковой брони сохраняется та же закономерность изме­нения г1)0пт от Яб/Якр при несколько иных числовых соотношениях (рис. 13-6, кривая б).

На практике оптимальные значения относительной частоты враще­ния барабана (попт/пкр) находятся в пределах 0,74—0,80 для волни­стой брони и 0,60—0,67 для каблучковой, причем большие значения относятся к мельницам большой мощности.

Влияние диаметра и длины барабана на производительность мель­ницы и затрату мощности выражается по-разному. С увеличением дли­ны барабана пропорционально растет производительность Вш и рас - 250

Ходуемая мощность Л^м; с увеличением же диаметра барабана эф­фективность размола резко возрастает: производительность — пропор­ционально £>б2,4, а расходуемая мощность — пропорционально 1>3б. Это связано с тем, что с увеличением 1)б сильно увеличивается высота па­дения шаров (рис. 13-5,г), а следовательно, и полезная работа измель­чения топлива и энергия на подъем шаров, но удельный расход энергии С ростом 1>б и /1п. ш несколько повышается.

На работу ШБМ существенное влияние оказывает режим вентиля­ции. При малых скоростях воздуха вынос пыли из барабана затруднен, происходит переизмельчение пыли и падение производительности мель­ницы. С ростом скорости вентиляции вынос пыли усиливается и про­изводительность мельницы возрастает до некоторого максимального значения. При чрезмерно больших скоростях вентилирующего агента имеет место вынос наряду с готовыми частицами пыли и крупных ку­сочков угля. В результате сильно перегружается сепаратор и весь цир­куляционный контур «мельница — сепаратор — труба возврата — мель­ница», что ведет к резкому возрастанию сопротивления пылесистемы и снижению .производительности.

Опытами установлено, что оптимальный. режим вентиляции, отве­чающий минимальному суммарному расходу электроэнергии на размол и пневмотранспорт, достигается при «напряжении» объема барабана, т. е. расходе вентилирующего агента на 1 ,м3 объема барабана! равном

Яопт=--Уба°пт = 1100- 1300 (м3/ч)/м3.

Следовательно, оптимальная производительность мельничного вен­тилятора Умв. опт, м3/ч, связана с объемом барабана Vб, м3 соотноше­нием

УМВ, опт ЯощУбар. (13-4)

Зависимость коэффициента вентиляции /(вен = 5м/5м, опт от сноше­ния Я/Яопт или Умв/Умв. опт, где 5м, опт — оптимальная производитель­ность мельницы, отвечающая значению Яопт (Умв. опт), показана на рис. 13-7, из которого видно, что при уменьшении напряжения объема барабана или производительности мельничного вентилятора ниже оптимального значения производительность мельницы резко снижается, а при повышении сверх оптимального—- очень слабо возрастает.

Оптимальный расход воздуха через лылесистему при расчетной или максимально-длительной производительности мельницы[6], т. е. необхо­димая производительность мельничного вентилятора, отвечающая оптимальному режиму вентиляции барабана ШБМ, при котором дости­гается минимальный суммарный удельный расход энергии на размол и пневмотранспорт, определяется по следующей эмпирической формуле:

Кмв опт =-^^^(ЮОО^ + ЗбК,.^3/^), (13-5)

Пб У иб

Где Уб — в м3, пб — в об/мин, Об — В м.

При фактическом расходе воздуха через барабан, равном опти­мальному, т. е. При Vмв/УМВ. опт— 1 /Свен=1 И Э0бих = Э1^ (рис. 13-7).

Если производительность мельничного вентилятора (МВ) не будет равна оптимальной, а будет больше или меньше Кмв. опт, то нарушатся оптимальные условия работы ШБМ.

При производительностях, меньших Умв. опт, с переходом от меньших к боль­шим до достижения оптимальной произво­дительности имеет место возрастание рас­хода мощности на пневмотранспорт А^пн, резкий рост производительности мельницы 5м. При этом удельный расход энергии на пневмотранспорт ЭШ1=Мт1/Вм слабо возра­стает, и так как мощность, затрачиваемая на размол Л^рзм, остается постоянной, то удельный расход энергии на размол *9рзм= = Мр3м/£м резко снижается, суммарный расход энергии на пылеприготовление Зобщ=<9рзм + Зпн снижается до, отве­

Чающему оптимальному режиму вентиляции (рис. 13-7).

При производительностях, больших Умв. опт, с переходом от оптимального расхо­да воздуха к большим значениям А^пн резко растет, и так как Вш растет очень слабо, то Эпп=Мпн/Вм резко возрастает; удельный расход энергии на размол Эрзи—Мрзм/Вы очень слабо снижается, а общий удельный расход Зобщ = Зрзм + Зпн увеличивается сверх Э™ (рис. 13-7).

Таким образом, только при ^Мв/^мв, опт ~ VI ^общ составляет мини­мальную величину *3^, что отвечает оптимальному режиму работы мельницы по вентиляции.

По найденной величине Кмв. опт по условиям оптимального режи­ма вентиляции барабана ШБМ выбирается мельничный вентилятор.

Пылепроводы системы пылеприготовления и пылетранспорта рас­считываются по производительности мельничного вентилятора с учетом рекомендуемых в них скоростей.

Удельный расход электроэнергии на размол при заданном режиме вентиляции ШБМ меняется от производительности мельницы по закону гиперболы, снижаясь с повышением Вш. Такой характер изменения Зрзм при размоле в ШБМ связан с тем, что мощность А^рзм, затрачивае­мая на вращение ШБМ, практически остается неизменной с измене­нием Вш (рис. 13-8). При максимальном, т. е. расчетном значении про-

Расч г> макс о

. „ или Вш удельный расход энергии

На размол будет наименьшим (рис. 13-8, точка Л).

При схеме пылеприготовления с прямым вдуванием ШБМ эконо­мично работает лишь на базовых парогенераторах, работающих с по­стоянной паропроизводительностью (несущих постоянную нагрузку).

Область применения шаровых барабанных мельниц весьма широ­ка, они применяются для парогенераторов любой паропроизводительно- 252

Шаровые барабанные мельницы

Сти )(от 20 т/ч и выше) и являются уни­версальными мельницами, пригодными для размола всех видов твердых топлив, не боятся износа, просты и надежны в эксплуатации. Однако из-за повышен­ного расхода электроэнергии на размол и значительной металлоемкости шаровые барабанные мельницы применяются для размола твердых топлив, которые в дру­гих мельницах не могут размалываться.

Область рационального применения шаровых барабанных мельниц:

Очень твердые, абразивные угли с низким /сл0, например донецкий АШ (/Сло =0,95), кизеловский Г (кЛо='1);

Низкореакционные угли с малым выходом летучих, требующие очень тонкого помола (последний может быть достигнут без больших за­трат на ремонт только в шаровых барабанных мельницах). Сюда отно­сится топливо марки АШ с выходом летучих Уг=4%, размалывае­мое до тонкости помола ^эо=7%; тощий уголь с Уг=12%, размалывае­мый до Я9о= 10%;

Угли с большим содержанием серы и золы, которые в мельницах других типов вызывают сильный износ мелющих элементов (из-за вы­сокой твердости серного колчедана и породы). Сюда относится, напри­мер, отход при мокром обогащении кизеловского каменного угля марки

=9,5%,

ППМ, в котором общее содержание серы составляет в том числе колчеданной 5рк = 8%-

В табл. 13-1 приведены основные конструктивные характеристики десяти типоразмеров обычных вентилируемых шаровых барабанных мельниц, .выпускаемых Сызранским заводом тяжелого машиностроения, а также семидесятитонной шаровой барабанной мельницы ШБММ 70 с механической выгрузкой мельничного продукта. Под типоразмером ШБМ понимают комплекс цифр, включающий диаметр и длину бара­бана (см) и частоту вращения барабана (об/мин). Например, типораз­мер ШБМ 400/800/16,7 означает: шаровая барабанная мельница с диа­мером 400 см, длиной барабана 800 см и частотой вращения барабана 16,7 об/мин.

Молотковые мельницы

Молотковые мельницы относятся к классу быстроходных. Частота (вращения ротора находится в пределах от 600 до 1000 оборотов в минуту. Молотковая мельница (рис. 13-9—її З-11) состоит из стального корпуса толщиной 10—15 мм, покрытого изнутри гладкими броневыми плитами толщиной 20—30 мм, и ротора, представляющего собой вал, на котором на шпонках укреплен ряд дисков, дистанционируемых по длине вала установочными втулками. К дискам на шарнирах свободно п-одвешиваются билодержатели, к другим концам которых шарнирно же крепятся била. Это закрепление производится чаще всего с помощ'ью пальцев с заплечиками (рис. 13-12), что обеспечивает надежное соеди­нение. В молотковых мельницах большой мощности вал выполняется полым и охлаждается изнутри водой. Опорами вала служат два само - устанавливающихся роликовых подшипника качения. Подшипник со стороны двигателя является опорно-упорным и вал расширяется в. про- 254

К;

Сл

СЛ

Рис. 13-10. Тангенциаль­ная молотковая мель­ница. 1 — корпус мельницы; 2 — ротор; 3 — вал; 4 — била; 5 — билодержатели; 6 — опорные подшипники; 7 — электродвигатель; 8 — со­единительная муфта; 9 — подвод и отвод охлаждаю­щей вал воды; 10 — шор­ная рама.

Тивоположную сторону, Для уплотнения мест прохода вала через кор­пус мельницы к последнему крепятся коробки разъемной конструкции, в которые по трубке подается воздух от нагнетательной стороны дутье­вого вентилятора.

В зависимости от способа подвода горячего сушильного агента к мельнице различают молотковые мельницы — аксиальные ММА (с аксиальным подводом воздуха вдоль оси ротора с торцов м-ельницы) (рис. 13-9) либо тангенциальные — ММТ (с тангенциальным подводом воздуха вдоль одной из продольных стенок корпуса мельницы по каса­тельной к окружности ротора) (рис. 13-10, 13-11,6,в). В тангенциальных

Рис. 13-11. Схемы подачи горячего воздуха и ввода сырого топлива в молотковую

Мельницу.

А — аксиальная подача горячего воздуха: 1 — молотковая мельница; 2 — сепаратор пыли; 3 — ввод сырого топлива; 6 — тангенциальная подача горячего воздуха с вводом сырого топлива в сепара - ционную шахту: 1 — молотковая мельница; 2 — сепарационная шахта; 3—ввод сырого топлива; в — тангенциальная подача горячего воздуха с вводом сырого топлива в короб горячего воздуха: 1. — молотковая мельница; 2 — сепарационная шахта; 3 — ввод сырого топлива.

Молотковых мельницах подвод сушильного агента часто осуществляют в общей течке с «сырым топливом (рис. 13-11,б).

Применяют также комбинированный подвод горячего воздуха, одну часть — аксиально, а другую — тангенциально, тогда мельницы обозна­чаются ММАТ. Молотковые аксиальные мельницы характеризуются бо­лее значительной, чем в тангенциальных, самовентиляцией мельницы, меньшей склонностью к завалу топливом при перегрузке. Молотковые тангенциальные мельницы — большей компактностью (короче вал), меньшим удельным расходом энергии и меньшим, более равномерным износом бил; недостатки — меньшая самовентиляция и большая склон­ность к завалу. В молотковых аксиально-тангенциальных мельницах совмещаются свойства тех и других мельниц.

В молотковых мельницах размол топлива осуществляется за счет удара бил о поступающие в мельницу куски угля, а также за счет исти­рающего действия бил по углю в пространстве между билами и корпу­сом мельницы. Недостатком молотковых мельниц является быстрый износ бил, требующий частой их замены. Наиболее изнашиваемые уча­стки бил подвергают наплавке твердым сплавом, что в два-три раза увеличивает срок их службы. Компонуют молотковые мельницы для парогенераторов малой мощности с гравитационными (шахтными) се­параторами, особенно при размо­ле фрезторфа; для парогенерато­ров большой мощности 0>200-т - 300 т/ч — с центробежными сепа­раторами (при размоле каменных углей, требующих относительно тонкого помола) либо с инерци­онными (при размоле бурых уг­лей и сланцев, допускающих бо­лее грубый помол).

Различают молотковые мель­ницы с «открытым» и «закрытым» ротором. В мельницах с откры­тым ротором (или с открытым корпусом) выходная часть корпу­са, через которую из мельницы выходит размолотый уголь с воз­духом в сепаратор, полностью от­крыта, а примыкающая продольная стенка корпуса расположена вертикально до фланца для присоединения сепаратора (рис. 13-10, 13-116, в). В молотковых мельницах с «закрытым» корпусом выходная часть мельницы перекрывается до половины диаметра броневой поверх­ностью корпуса (рис. 13-11,а). В молотковых мельницах с закрытым корпусом получается несколько лучшая равномерность помола (более высокий п).

На эффективность процесса размола влияют: диаметр, длина и ча­стота вращения ротора, энергетическая загрузка мельницы. С увеличе­нием длины ротора Ь и частоты вращения производительность мельни­цы растет пропорционально Ь и третьей степени окружной скорости бил Мб, т. е. пропорционально /)3 и п3, а потребляемая мельницей рабо­чая мощность Л/м и мощность холостого хода Л/х. х растут пропорцио­нально длине ротора Ь и произве­дению (£)4д3).

Относительная мощность мель­ницы Л/*, под которой понимают от­ношение мощности при полной за­грузке мельницы углем Л/м к мощно­сти холостого хода Л/х. х, потребляе­мой при вращении мельницы без угля, при среднем расходе воздуха, является важной характеристикой, влияющей на производительность мельницы и расход энергии. С ро­стом Л/* пропорционально увеличи­вается рабочая мощность и растет производительность мельницы.

Величина N г зависит в первую очередь от окружной скорости бил «б (рис. 13-13), а также от абразивности топлива, диаметра ротора О и степени открытия корпуса мельницы. Оптимальное значение относи­тельной -мощности Л/гопт, отвечающее наименьшему удельному расходу энергии на размол, определяется по соотношению

•^гопт::=1^гоСаб^Скон5 (13-6)

В формуле:

Саб и /(кон — поправочные коэффициенты, учитывающие: первый — абразивность топлива, второй — тип сепаратора, диаметр и степень от­крытия ротора:

Л^гО — «исходная» относительная МОЩНОСТЬ при Саб=1 И /Скон=1, зависящая от Мб и типа сепаратора (рис. 43-13, кривые 1 и 2).

Для малоабразивных топлив Саб=1, для абразивных — 0,8. Коэф­фициент /(кон растет с ростом И и колеблется в пределах:

Для молотковых мельниц с гравитационным сепаратором 0,6—0,95

Для молотковых мельниц с открытым ротором с инерционным сепа­ратором......... 0,8—1,15

Для молотковых мельниц с закрытым ротором с центробежным се­паратором...... 1,15—1,95

Для МОЛОТКОВЫХ мельниц большой МОЩНОСТИ при Мб>63 м/с чис­ловое значение Л/гопт составляет (при Саб = /(кон= 1), 1,7—1,8

(рис. 13-13). Верхняя кривая (рис. 13-13) показывает зависимость от и©

Максимальной относительной мощности Д1макс^ ПрИ 'Превышении которой может произойти завал мельницы топливом, пе­регрузка и отключение электродвигателя.

На работу молотковых мельниц влияет также удельная энергетическая нагрузка на ротор А/уд=А/м/^р, кВт/м2, где /:'p=DpLp—горизонтальное сечение ротора. При превышении установленных опытом предельных значений Л^уд резка усиливается износ бил и возникает опас­ность перегрузки и завала мельницы углем. Максимальные значения А/уд со­ставляют 25—50 кВт/м2, причем меньшая величина относится к молотковым мель­ницам с большой частотой вращения.

На рис. 13-14 дана характерная для молотковых мельниц зависи­мость потребляемой мощности и удельного расхода электроэнергии на размол Эм от производительности мельницы Вм. С повышением про­изводительности мельницы потребляемая мощность возрастает от А^х. х» сначала медленно (см. пологий участок ГА кривой а), в точке А дости­гает значения Л^м. опт=^гоптА/х. х, а затем быстро нарастает до А/Ммакс = отвечающей области перегрузки мельницы, при которой

Происходит завал ротора мельницы топливом и автоматическое отклю­чение электродвигателя мельницы. В соответствии с указанным харак­тером роста удельный расход электроэнергии с ростом Вм сначала снижается, достигает минимального значения 3^ин в точке £), отвеча­ющей относительной мощности Л/гопт и соответственно оптимальной производительности мельницы Бм. опт. При дальнейшем росте произво­дительности удельный расход энергии возрастает.

В связи с тем, что кривая Зм в зоне 3“акс имеет довольно пологий характер, говорят не о точке, а о зоне оптимальной экономичности ММ, охватывающей достаточно широкий диапазон изменения нагрузки мель­ницы. Поэтому в молотковых мельницах довольно широкие отклонения от 5м. опт не вызывают существенного увеличения Эт благодаря чему ММ экономично работают при колебаниях нагрузки на парогенераторе и мельнице.

Существенное влияние на эффективность процесса размола в мо­лотковой мельнице оказывает вентиляция ротора мельницы и организа­ция возврата из сепаратора. Скорость вентиляции №С'а, м/с, определя­ется соотношением

V'

М/с.

3600/)р1р

В формуле:

V"с. а — расход сушильного агента за мельницей, м3/ч;

1)р/ф — продольное сечение ротора, м2.

Зависимость коэффициента вентиляции /Свент, показывающего от­носительный рост производительности молотковой мельницы от скоро­сти вентиляции ротора № с. а, показана на рис.

13-

15. Рекомендуемые оптимальные значения №с. а составляют при размоле каменных углей и центробежных сепараторах 2—3 м/с, 'при инерционных сепараторах — 3,5—4,5 м/с.

Область применения молотковых мельниц весьма значительна в связи с большей их экономичностью по сравнению с барабанными (удельный расход энергии на размол пример­но в 1,5 раза меньше). Молотковые мельницы широко применяются для парогенераторов лю­бой производительности, от 12 т/ч и выше, для размола большой группы высокореакционных

Топлив, для которых эффективное воспламенение и выгорание может быть обеспечено при более грубом помоле. Сюда относятся: бурые угли, каменные угли с /сЛо>1 и 1/г>28%, сланцы и фрезторф.

Достоинствами молотковых мельниц являются простота конструк­ции и компактность пылеприготовительной установки, а также более вы­сокая экономичность размола, связанная с тем, что пыль имеет более высокий, чем в барабанных мельницах, коэффициент полидисперсности.

В табл. 13-2 и 13-3 приведены основные конструктивные характери­стики типоразмеров аксиальных и тангенциальных молотковых мельниц, выпускаемых Черновицким машиностроительным заводом и Сызран - ским заводом теплого машиностроения. Пол тИпбрЯЗМ'брбМ' МбЛвТКвЕвЙ мельницы понимают комплекс цифр, включающий диаметр, длину ро­тора (мм) и частоту вращения (об/мин). Например, типоразмер ММ 1500/3230/735 означает: мельница с /)р=1500 мм, Ьр — 3230 мм и Пр—735 об/мин.

Кроме наиболее распространенных мельниц — шаровых барабанных и молотковых в теплоэнергетике применяются следующие типы мельниц: среднеходные, быстроходно-бильные и мельницы-вентиляторы.

Среднеходные мельницы

Среднеходные мельницы выполняются шаровыми (МШС) либо валковыми (МВС). Измельчение топлива в среднеходных мельни­цах происходит раздавливанием кусков угля на вращающемся радиаль-

Ном столе за счет прижимаемых к слою угля вращающихся стальных шаров в среднеходной шаровой мельнице или конических валков в сред - неходной валковой мельнице.

Среднеходная шаровая мельница (рис. 13-16) состоит из нижнего кольца, вращающегося с частотой 100—300 об/мин, неподвижного верх­него кольца и размалывающих стальных шаров диаметром от 190 до 270 мм. Шары укладываются между кольцами с зазором 15—20 мм. Давление шаров на топливный слой осуществляется за счет массы ша-

Ров и верхнего кольца и главным образом за счет действия трех или че­тырех пружин, нажимающих на верхнее кольцо с усилием от 180 до 600 кг на каждый шар. Нижнее кольцо устанавливается на ярме-тарел­ке (размольном столе), расположенном на валу, который приводится в движение от электродвигателя через редуктор.

Тарельчатым питателем по течке топливо подается внутрь мельни­цы на вращающуюся нижнюю тарелку и под действием центробежной силы частицы топлива отжимаются к шарам. Сюда же поступает и воз­врат топлива из установленного на валу мельницы вращающегося сепа-

1 ~ размольный стол; 2 — мелющий валок; 3 — нажимная пружина; 4 — подпорное кольцо; 5 — воз­душный короб; 6—карман для отхода; 7 — редуктор; 8 — кольцевой канал; 9 — вращающийся се­паратор; Ю — электродвигатель привода сепаратора.

Ратора. Измельченное под шарами топливо сбрасывается с нижнего кольца и падает навстречу поднимающемуся через кольцевой зазор потоку горячего воздуха, вводимому через сопла со скоростью от 30 до 50 м/с и транспортирующему размолотое топливо вверх к сепаратору. Во вращающемся сепараторе происходит выпадение крупных частиц, которые возвращаются в зону размола мельницы. Воздух же с готовой пылью выносится вверх и направляется далее в зависимости от схемы пылеприготовления либо^в пылепроводы к горелкам, либо в циклон.

Применяющиеся иногда двухрядная и трехрядная шаровые мель­ницы отличаются от однорядной лишь наличием второго и соответствен­но третьего ряда шаров (или второго и третьего яруса размола).

Мельница валковая среднеходная (рис. 13-17) состоит из вращаю­щейся плоской горизонтальной тарелки (размольный стол), по которой катятся на неподвижных осях два конических валка. Вращающейся с частотой 50—300 об/мин тарелкой топливо затягивается под валки. Давление валка на топливо, создаваемое в основном с помощью двух нажимных пружин, колеблется от 0,2 до 50 т. При холостом ходе мель­ницы между валками и тарелками имеется зазор порядка 1,5—5 мм. На­клон оси валка к горизонту составляет ~15°. Окружная скорость та­релки посередине обода валка составляет ~3 м/с. Для поддержания на тарелке определенного слоя топлива и предотвращения соскальзы­вания угля с тарелки служит подпорное кольцо, высота которого зави­сит от сорта угля и размера мельницы.

Диаметр валка составляет обычно ^в~0,7£)Ср, а ширина валка &в=0,2/)Ср, где £>Ср — средний диаметр тарелки размольного стола. Воз­дух подается из воздушной коробки в размольную полость мельницы через кольцевой канал, расположенный вокруг тарелки, со скоростью 20—30 м/с. Температура воздуха перед мельницей допускается до 350°С. Количество воздуха, вентилирующее мельницу, колеблется ОТ 1 ДО 3 м3/кг угля [8]. Поступающие из канала струи воздуха подхватывают размолотый уголь и выносят его к устанавливаемому над мельницей вращающемуся корзиночному сепаратору (рис. 13-17), в котором поток угля с воздухом сталкивается с вращающимися лопатками. За счет ме­ханического удара лопаток по угольным частицам происходит отбивание крупных фракций и возврат их вниз в полость размола мельницы. Гото­вая же пыль с воздухом проходит через корзинку сепаратора и по центральной трубе (при схеме под разрежением) отсасывается к мель­ничному вентилятору. Изменение частоты вращения корзиночного сепа­ратора, имеющего самостоятельный привод, позволяет менять тонкость помола, причем с повышением частоты вращения пыль получается более тонкая. Выпадающие из полости размола мельницы куски колчедана, металла, а также крупные куски угля попадают в особые карманы (рис. 13-17) для отхода, из которых они периодически удаляются. В связи с износом рабочей поверхности размалывающие валки снабжа­ются сменными бандажами, а тарелка бронируется съемными плитами из марганцовистой стали. Производительность мельницы тем больше, чем больше объем валка, причем несколько малых валков дают мень­шую производительность, чем один большой валок того же объема. В связи с этим современные конструкции валковых среднеходных мель­ниц имеют минимальное число валков — два.

Среднеходные мельницы являются компактными размольными устройствами, по экономичности размола находятся на уровне молотко­

Вых мельниц. Недостатками средиеходных мельниц являются лишь сложность их 'конструкции и повышенные затраты на ремонт, связанные с износом мелющих органов — шаров или валков и элементов размоль­ной плиты. В связи с этим область рационального применения средне - ходных мельниц ограничивается относительно мягкими сухими камен­ными углями (/сло>1,2); тонкость пыли при размоле в среднеходных мельницах составляет /?9о= Ю—35%; для размола высокосернистых и многозольных углей не пригодны. Среднеходные мельницы применяются для парогенераторов любой мощности (£)^12 т/ч).

В табл. 13-4 приведены основные конструктивные характеристики типоразмеров среднеходных валковых мельниц, выпускаемых Сызран- ским заводом тяжелого машиностроения. Обозначение типоразмера вал­ковой среднеходовой мельницы состоит из комплекса цифр, включаю­щих диаметр размольного стола. Например, типоразмер МВС-140 озна­чает: валковая среднеходная мельница с диаметром размольного стола £)р. с= 140 см.

Быстроходно-бильные мельницы

Быстроходно-бильная мельница (ББМ), называвшаяся ранее аэробильной (АМ), состоит из ротора и корпуса (рис. 13-18). Ро­тор мельницы состоит из вала, на котором насажено мельничное колесо с одним рядом бил, а также крыльчатка мельничного вентилятора.

Мельничное колесо (рис. 13-18,а) состоит из сидящей на валу сту­пицы 1, втулки 2, дисков 3 и прикрепленных к последним с помощью заклепок 4, 5, билодержателей 6 и бил 7. Кольца 8 служат для откло­нения пылевоздушного потока от билодержателей и защиты их от из­носа.

Билодержатели вклепаны между дисками в виде двух уголков со срезанными полками на участке входа их в просвет между дисками. Штифты (шпильки) 9 играют роль предохранительного устройства: при

Гаршй

Ваздук

Рис. 13-18. Быстроходно - бильная (аэробильная) мельница.

1 — питатель сырого угля;

2 — магнитный сепаратор;

3 — рукава для угля и горя­чего воздуха; 4 — мельнич­ное колесо; 5 — вал ротора; 6 — мельничный вентиля­тор; 7 — била мельницы; 8 — броня корпуса мельни­цы; 9 — пылеугольный се­паратор.

Попадании металлических предметов, заклинивающих ротор, шпильки срезаются, предохраняя мельницу от поломок. Со стороны консольного конца вала торцевой гайкой 10 диски 3 вместе с втулкой 2 прижимают­ся к ступице 1. Внутренняя цилиндрическая поверхность корпуса по­крывается броневыми плитами толщиной 30 мм, а торцевые стенки — листовой броней толщиной 12 мм. В 'качестве материала для бил при­меняется марганцовистая сталь, хорошо сопротивляющаяся износу.

Наружная торцевая стенка мельницы выполняется откидной, вра­щающейся на шарнирах.

Топливо из дискового питателя диаметром 600 мм, производитель­ностью 5 или 10 т/ч, пройдя магнитный сепаратор, улавливающий стальные предметы, поступает по двум рукавам в мельницу. Через эти рукава в мельницу подается также сушильный агент — горячий воздух.

Измельченный продукт вместе с сушильным агентом отсасывается из мельницы к сепаратору, из которого готовая пыль с воздухом посту­пает ко всасу мельничного вентилятора и последним нагнетается через пылепроводы к горелкам, а крупные частицы возвращаются в мельницу через угольные рукава.

Размол топлива в быстроходно-бильной мельнице происходит глав­ным образом по принципу удара по угольным частицам вращающихся с большой скоростью бил (Я|=1500 об/мин), а также, отчасти, за счет истирающего воздействия наружных торцевых граней бил. По экономич­ности быстроходно-бильные мельницы стоят несколько выше шаровых барабанных мельниц, но уступают молотковым мельницам. В связи с малой единичной производительностью, что является их недостатком, ББМ применяют только для парогенераторов малой мощности (от 6,5 до 50 т/ч).

Достоинства ББМ — простота конструкции, компактность, малые капитальные затраты. Компонуются ББМ либо с инерционным, либо с центробежным сепаратором. Применяются для размола относительно мягких (/сЛо=1,2) каменных углей и отходов обогащения.

В табл. 13-5 приведены основные конструктивные характеристики двух выпускаемых типоразмеров быстроходно-бильных мельниц, обозна­чаемых буквами А и Б.

Мельницы-вентиляторы

Мельницы - вентиляторы (М-В) представляют собой центро­бежные вентиляторы простейшей конструкции с плоскими радиально­расположенными лопатками, приспособленные для одновременной рабо­ты и как вентиляторы и как мельницы.

Основные части мельницы-вентилятора (рис. 13-19)—стальной корпус 1, покрытый изнутри брусчатыми броневыми плитками 2 толщи­ной 70—80 мм, и ротор, состоящий из мелющего колеса 3 с двенадцатью лопатками 6. Ротор закреплен консольно на валу 4, располо­женном в двух подшипниках роликового типа.

К лопаткам 1 мельничного колеса (рис. 13-19а) крепятся броневые била 2 толщиной 30—40 мм, непосредственно ударяющие по угольным частицам. Топливо, поступающее в мельницу, засасывается на бильные элементы ротора мельницы-вентилятора вместе с сушильным агентом (обычно — топочными газами с температурой 950—1100°С). В располо­женной перед мельницей-вентилятором нисходящей шахте происходит интенсивная сушка топлива со съемом большой доли внешней влаги,, а в зоне размола, т. е. между броневыми плитами-лопатками, идет до­полнительная подсушка и эффективный размол подсушенного топлива.

Размолотый продукт с охлажденным сушильным агентом нагнетает­ся крыльчаткой агрегата в сепаратор центробежного 8 или инерционно­го типа, из которого крупные частицы возвращаются в мельницу, а мел­кие газовым потоком выносятся по пылепроводам к горелкам. На вы­ходном конце трубы возврата крупных кусков из сепаратора устанав­ливается конусный клапан, с помощью которого регулируется количе­ство рециркулирующего газа, перепускаемого вместе с возвратом из сепаратора в низ топливоподводящей сушильной шахты, ко всасу мель­ницы — вентилятора.

При необходимости уменьшить интенсивность сушки рециркуляция охлажденного сушильного агента увеличивается. Улавливание метал­лических частей и колчедана осуществляется в особый ящик 10 внизу корпуса. С повышением производительности мельницы-вентилятора рас­тет ее диаметр, при этом ухудшается равномерность распределения топ­лива по лопаткам, усиливается местный износ лопаток и диска крыль­чатки, снижается экономичность размола.

Указанные отрицательные явления уменьшаются с переходом на двухступенчатый размол в мельнице-вентиляторе с предвключенным

Бильным ротором. Последний представляет собой несколько рядов мо­лотков, расположенных на валу мельницы-вентилятора (рис. 13-20). Под действием центробежных сил частично размолотое в первой ступени топ­ливо отбрасывается к наружной поверхности бильной части корпуса и с сушильным агентом по кольцевому зазору поступает равномерно по всей окружности приемной части вентилятора. Благодаря этому лопатки вентиляторного колеса равномерно нагружаются и предотвращается кон­центрированный удар топлива в диск.

Температура сушильного агента за сушильной шахтой, т. е. перед самой мельницей-вентилятором, не должна превышать 450—500°С. Со­держание С02 во влажной смеси перед мельницей достигает 2,5%, а содержание Ог с учетом испарения влаги топлива в сушильной шахте понижается ниже 15—16%, что делает установку взрывобезопасной (см. § 12-1).

Суммарный напор, развиваемый мельницей-вентилятором, состав­ляет 1—2 кПа (100—200 мм вод. ст.) и расходуется на преодоление со­противления сушильного тракта, находящегося под разрежением, и со­противления сепаратора, пылепроводов и горелок на нагнетательной

Стороне мельницы-вентилятора. Мельницы-вентиляторы применяются для размола мягких влажных бурых углей и фрезерного торфа в паро­генераторах любой производительности 5 кг/с (12 т/ч).

Единичная производительность мельницы-вентилятора на буром угле достигает 100 т/ч и более. Особенно целесообразно использование мельниц-вентиляторов для высоковлажных не очень твердых (л;Ло^1,2) бурых углей и лигнитов с приведенной влажностью ТГпР = 3,6ч - 7,2%-кг/МДж (15ч-30%[9]-кг/Мкал). Достоинства мельниц-вентилято­

Ров — простота конструкции, компактность. К недостаткам относится не­которая ограниченность области применения указанными выше топли­вами и недостаточная экономичность (на уровне ШБМ).

В табл. 13-6 приведены конструктивные характеристики типораз­меров мельниц-вентиляторов, выпускаемых Черновицким машинострои­тельным заводом. Типоразмер мельниц-вентиляторов состоит из трех цифр: первая обозначает диаметр ротора (мм), вторая — рабочую ши­рину лопатки (мм), третья — частоту вращения ротора (об/мин). На­пример, типоразмер М-В 2700/850/590 означает: /)р = 2700 мм, Ьяоп= = 850 мм, /гр = 590 об/мин.