Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Затраты энергии на размол топлива





При измельчении того или иного материала можно установить определяющие величины, которые могут достаточно точно характеризовать затрату энергии на размол. Применительно к размолу топлива в мельницах используют закон Реттингера: работа, затраченная на измельчение материала, пропорциональна вновь полученной поверхности:

, (4.36)

где Э – энергия, затраченная на размол топлива, кВт×ч/кг; N – расходуемая мощность, кВт; В – расход топлива, кг/ч; А – удельный расход электроэнергии на измельчение материала, отнесенный к 1 м2 поверхности, кВт×ч/м2; fпл – конечная поверхность 1 кг/пыли, м2/кг; fдр – первоначальная поверхность дробленки в м2/кг.

Поскольку fпл >> fдр, энергия Э » Аfпл. Удельный расход энергии определен для большинства видов топлив, поэтому можно рассчитать затраты, если известна поверхность пыли. Поверхность пыли можно определить по следующей формуле, м2/кг,

, (4.37)

где rтл»1700 - 1840 кг/м3.

Среднее значение фактора формы кф»1,75. В основном поверхность пыли определяется ее мелкими фракциями. Возникновение механического недожога антрацитов и каменных углей в камерной топке связано с содержанием грубых фракций с размером более 250-300 мкм с Vг < 25 % и более 500-600 мкм Vг < 30 %.

 

4.6. Системы пылеприготовления

На современных тепловых электростанциях твердое топливо сжигается во взвешенном состоянии в факеле. Для превращения крупных кусков угля в пригодную для сжигания угольную пыль твердое топливо сначала проходит процесс подготовки в системе пылеприготовления, заключающийся в предварительном дроблении, подсушке и размоле топлива.

Твердое топливо поступает на электростанцию в виде кусков размером до 200 мм и более и до подачи в мельницы проходит подготовку к размолу (4.9).



 

Рис. 4.9. Схема предварительной подготовки топлива: 1 – приемный бункер; 2 – решетка; 3 – питатель; 4 – наклонный транспортер; 5 – магнитный сепаратор; 6 – щепоуловитель; 7 – грохот; 8 – дробилка; 9 – транспортер; 10 – приемный бункер котла

На тракте подачи сырого топлива (рис. 4.9) в целях извлечения из него металлических предметов устанавливают магнитные сепараторы для предотвращения поломки механизмов. С помощью щепоуловителей удаляют щепу, тем самым предотвращая забивание механизмов. Освобожденный от металлических предметов уголь подвергают грохочению, т.е. пропускают его через качающиеся сита-решетки с размером отверстий 10-15 мм. Крупные куски подаются в дробилки, где измельчаются до размера не более 10-15 мм. Из грохота дробленка транспортерами подается в расположенные в парогенераторном помещении бункеры сырого топлива. Из бункера сырого топлива дробленый уголь поступает в систему пылеприготовления, где подвергается интенсивной подсушке и размолу, в результате чего получается угольная пыль.

Рис. 4.10. Индивидуальная схема пылеприготовления: 1 – бункер сырого угля; 2 – отсекающий шибер; 3 – питатель угля; 4 – течка сырого угля; 5 – углеразмольная мельница; 6 – сепаратор пыли; 7 – пылепровод; 8 – горелка; 9 – паровой котел; 10 – дутьевой вентилятор; 11 – воздухоподогре-ватель; 12 – тракт первичного воздуха; 13 – тракт вторичного воздуха; 14 – короб вторичного воздуха; 15 – подача холодного воздуха; 16 – взрывной клапан; 17 – клапан–мигалка; 18 – автомати-ческий быстроотсекающий шибер

Системы пылеприготовления разделяются на центральные и индивидуальные. На центральных – пыль получают для всех котлов ТЭС в оборудовании, установленном в отдельном зале, а транспорт пыли к котлам обеспечивается пылепроводами. При индивидуальной системе пылеприготовления (рис. 4.10) пыль получают в оборудовании, размещенном непосредственно у каждого котла. Центральные пылесистемы оказываются экономичнее, особенно при подготовке влажных бурых углей, однако имеют сложное оборудование и менее надежны в эксплуатации. Индивидуальные системы используются как более простые и надежные.

Индивидуальные системы являются более простыми и надежными. Из бункера сырого угля топливо (рис. 4.10) подается питателем на размол в мельницу. Сюда же поступает часть горячего воздуха с температурой 250-400 °С. После отделения грубых фракций топлива в сепараторе готовая пыль вместе с увлажненным после удаления влаги воздухом при температуре 80-130 °С поступает по пылепроводам в горелки. Оставшаяся часть горячего воздуха (вторичный воздух) поступает в горелки по отдельному каналу. Количество первичного воздуха определяется качеством топлива, прежде всего его влажностью, и составляет 0,3-0,5 от общего расхода воздуха. Жесткая связь системы пылеприготовления с котлом повышает требования к надежности пылесистемы. Установленное количество мельниц должно быть не менее трех, а число всех работающих, кроме одной, должно обеспечивать 90 % нагрузки котла.

Сопротивление тракта от мельницы до горелок преодолевается за счет напора вентилятора, в связи с чем пылесистема находится под небольшим избыточным давлением (1-2,5 кПа). Достоинства схемы с прямым вдуванием пыли заключается в ее простоте, компактности пылеприготовительного оборудования, небольшом расходе электроэнергии на транспорт пыли, простой системе автоматизации подачи топлив.

Особенностью центральной (рис. 4.9) схемы является отделение готовой пыли от транспортирующего воздуха в циклоне. Пыль направляется в промежуточный бункер (рис.4.11), из которого специальными питателями подается в пылепроводы. Увлажненный воздух после циклона имеет температуру 80-100 °С и содержит 10-15 % самой мелкой угольной пыли. Его мельничным вентилятором подают в короб первичного воздуха, откуда он распределяется по пылепроводам. Мельничный вентилятор создает разряжение в системе, что исключает выброс пыли. Наличие промежуточного бункера снимает необходимость согласования производительности мельницы и котла.

Рис. 4.11. Схема пылеприготовления с промежуточным бункером пыли:

1 – бункер сырого угля; 2 – отсекающий шибер; 3 – питатель угля; 4 – течка сырого угля;

5 – углеразмольная мельница; 6 – сепаратор пыли; 7 – пылепровод; 8 – горелка;

9 – паровой котел; 10 – дутьевой вентилятор; 11 – воздухоподогреватель; 12 – тракт первичного воздуха; 13 – тракт вторичного воздуха; 14 – короб вторичного воздуха;

15 – подача холодного воздуха; 16 – взрывной клапан; 17 – клапан мигалка;

18 – автоматический быстроотсекающий шибер; 19 – устройство для сушки топлива;

20 – течка возврата грубых фракций; 21 – циклон; 22 – бункер пыли; 23 – питатель пыли;

24 – смеситель; 25 – короб первичного воздуха; 26 – мельничный вентилятор;

27 – реверсивный пылевой шнек; 28 – влажный сушильный агент с мелкой пылью;

29 – измеритель расхода; 30 – клапан присадки холодного воздуха

 

Недостатки схемы в сложности и громоздкости оборудования, в повышенном гидравлическом сопротивлении системы и повышенных затратах на транспорт пыли. Однако благодаря обеспечению высокой надежности данные схемы получили широкое распространение.

 

4.7. Пылеприготовительное оборудование

Шаровая барабанная мельница

Шаровая барабанная мельница (ШБМ) представляет собой цилиндрический барабан диаметром от 1,5 до 4 м и длиной от 2,5 до 12 м (рис. 4.12). Барабан на 1/3 объема заполняется шарами диаметром от 25 до 75 мм. Для защиты от износа барабан изнутри покрывается плитами из марганцовистой стали. Броневые плиты имеют фигурный профиль, чаще всего волнистый. Между барабаном и броневыми плитами для уменьшения шума прокладывают слой асбеста. Снаружи барабан покрывается слоем войлока (тепловая и звуковая изоляция), а поверх войлока - металлическим кожухом.

 

Рис. 4.12. Шаровая барабанная мельница (общий вид и разрез): 1 – большой патрубок; 2 – опорный подшипник; 3 – барабан мельницы с тепло- и звукоизоляцией; 4 – выходной патрубок; 5 – большая шестерня; 6 – редуктор; 7 – электродвигатель

 

При вращении барабана за счет центробежных сил шары поднимаются вверх и, достигнув некоторой максимальной высоты, отрываются от стенки и падают на слой угля. Размол происходит главным образом за счет удара падающих металлических шаров и частично за счет истирания от перекатывающихся после падения шаров.

Эффективность процесса измельчения определяется высотой падения шаров в барабане. Высота падения зависит от частоты вращения, степени заполнения барабана шарами, профиля или формы барабана, от диаметра барабана. С повышением частоты вращения степень измельчения сначала возрастает, достигает оптимального значения, а потом начинает падать и при достижении критического значения падает до нуля.

Критическая скорость достигается при условии равенства силы тяжести и центробежной силы:

. (4.38)

 

Окружная скорость связана с числом оборотов соотношением

. (4.39)

Тогда критическое число оборотов шаровой барабанной мельницы, при котором практически прекращается размол топлива, составит, об/мин,

. (4.40)

Оптимальное число оборотов для ШБМ с волнистой броневой плитой достигается, когда шары падают с высоты ~ 2/3 от диаметра барабана, и составляет, об/мин,

. (4.41)

 

Сушка топлива происходит в процессе размола за счет тепла сушильного агента – чаще всего горячего воздуха или смеси воздуха с продуктами сгорания. На работу ШБМ существенное влияние оказывает режим вентиляции. При малых скоростях вынос пыли затруднен, при больших скоростях имеет место выноса крупных частиц. ШБМ являются универсальными мельницами, пригодными для размола любых топлив. Однако из-за повышенного расхода электроэнергии на размол и значительной металлоемкости ШБМ применяют для размола твердых топлив, которые в других мельницах не могут размалываться.

Молотковые мельницы

Молотковые мельницы относятся к классу быстроходных (рис. 4.13). Частота вращения ротора находится в пределах от 600 до 1000 об/мин. Молотковая мельница состоит из стального корпуса (10-15 мм), покрытого изнутри гладкими броневыми листами, ротора, представляющего собой вал, на котором установлены диски. К дискам на шарнирах подвешиваются билодержатели, к другим концам на шарнирах крепятся била.

В молотковых мельницах размол пыли осуществляется за счет удара бил о поступающие в мельницу куски угля, а также за счет истирающего действия в зазоре между корпусом и билами. Недостатком является быстрый износ бил, требующий частой их замены. Область применения молотковых мельниц весьма значительна в связи с большей их экономичностью по сравнению с барабанными (удельный расход энергии в 1,5 раза меньше). Применяются для размола большой группы высокореакционных топлив, для которых эффективное воспламенение и выгорание может быть обеспечено при более грубом помоле по сравнению с ШБМ.

Рис. 4.13. Компоновка молотковой мельницы с центробежным сепаратором пыли: 1 – молотковая мельница; 2 – сепаратор пыли; 3 – ввод сырого топлива; 4 – течка возврата грубой пыли; 5 – предохранительный клапан

Среднеходные мельницы

Среднеходные мельницы выполняются либо шаровыми, либо валковыми. Измельчение топлива в среднеходных мельницах происходит раздавливанием кусков угля на вращающемся радиальном столе за счет прижимаемых к слою угля вращающихся стальных шаров.

Среднеходная валковая мельница (рис. 4.14) состоит из нижнего кольца, вращающего с частотой 100-300 об/мин, неподвижного верхнего кольца и размалывающих шаров диаметром от 190 до 270 мм. Давление шаров на топливный слой осуществляется за счет массы шаров и верхнего кольца и главным образом за счет действия пружин, нажимающих на верхнее кольцо с усилием от 180 до 600 кг на каждый шар. Среднеходные мельницы являются компактными размольными устройствами, по экономичности размола находятся на уровне молотковых мельниц. Недостатками является сложность их конструкции и повышенные затраты на ремонт с износом мелющих органов. Область рационального их применения ограничивается относительно мягкими сухими каменными углями.

Мельницы-вентиляторы

Мельницы-вентиляторы (рис. 4.15) представляют собой центробежные вентиляторы простейшей конструкции с плоскими радиально расположенными лопатками, приспособленные для одновременной работы и как вентиляторы, и как мельницы. Основные части: стальной корпус, покрытый изнутри брусчатыми броневыми плитами, и ротор, состоящий из мелющего колеса с лопатками. К лопаткам крепятся била, непосредственно ударяющие по угольным частицам. Мельницы-вентиляторы применяют для размола мягких влажных бурых углей и фрезерного торфа при производительности более 3,5 кг/с (12 т/ч). Достоинства – простота конструкции, недостаток – ограниченность области применения и недостаточная экономичность (на уровне ШБМ).

Рис. 4.14. Среднеходная шаровая мельница: 1 – сепаратор; 2 – приемный бункер; 3 – патрубок выгрузки топлива; 4 – шары; 5 – прижимной стол; 6 – подача сушильного агента; 7 – электродвигатель; 8 – направляющий аппарат сепаратора; 9 – выходной патрубок сепаратора

 

Рис. 4.15. Вентиляторная мельница:

1 – основной диск колеса; 2 – корпус; 3 – вал; 4 – нисходящая плита мельницы; 5 – броневые плиты; 6 – центробежный сепаратор пыли; 7 – клапан-мигалка на течке возврата;

8 – лопатки ротора; 9 – сборник для отходов

Сепараторы пыли

Существующие мельницы выдают в качестве размола не готовую пыль, а смесь мелких пылинок с некоторым количеством крупных частиц размером, достигающим 3-5 мм. Задачу отделения крупных частиц, направляемых в качестве возврата в мельницу для дополнительного измельчения, выполняют сепараторы. В молотковых, среднеходных мельницах сепараторы устанавливаются непосредственно на корпус мельницы. От шаровой барабанной мельницы сепараторы пространственно отделены.

Отделение в сепараторах крупных частиц проходит либо по гравитационному принципу при падении скорости потока, либо по центробежному принципу при сообщении потоку криволинейного движения (см. рис. 4.13).

Гравитационные (шахтные) сепараторы компонуются с молотковыми мельницами относительно низкой производительности – менее 20 т/ч. Отделение пыли в них происходит под действием гравитационных сил: при скорости потока 1,5-3 м/с из шахты выносятся пылинки с максимальным размером 0,3-0,7 мм. Более крупные выпадают из потока и возвращаются в зону размола мельницы. Для удовлетворительной работы гравитационного сепаратора в нем должно создаваться неравномерное поле скоростей, что и имеет место в молотковых мельницах за счет одностороннего поступления пылевоздушной смеси из мельницы в сепаратор и возврата с другой стороны шахты вместе с крупными пылинками части подсасываемого билами воздуха из шахты.

4.8. Сжигание высокореакционных топлив

Широкое применение сжигания пыли в факеле стало возможным лишь при установке в топочной камере охлаждаемых водой экранов, обеспечивающих защиту стенок топки от воздействия высокой температуры и предотвращающих шлакование конвективных поверхностей.

Экраны воспринимают тепло от раскаленных газов, снижают их температуру так, что при входе в конвективные пучки частицы пыли находятся уже в затвердевшем состоянии и не налипают на трубы.

При сжигании топлив с легкоплавкой золой необходимо охладить продукты сгорания в топочной камере настолько, чтобы температура газов перед фестоном была не выше температуры начала деформации золы. В противном случае произойдет шлакование поверхностей, расположенных за фестоном.

Пылеугольные топки, в которых выпадающая зола удаляется в твердом виде, называются топками с твердым шлакоудалением. Для охлаждения оседающих в топке шлаковых частиц нижнюю часть топки выполняют в виде холодной шлаковой воронки, имеющей сплошное экранирование стен. Наклон стенок воронки составляет 60°, что обеспечивает сползание гранулированного шлака. Недостатком пылеугольных топок с твердым шлакоудалением является вынос из топочной камеры основной массы золы топлива. Это определяет невозможность интенсификации теплообмена конвекций, так как скорость движения газового потока ограничивается условиями истирания труб золой.

При твердом шлакоудалении холодная воронка неблагоприятно влияет на процесс горения, так как зона низкой температуры оказывается в непосредственной близости от горелок. Поэтому стараются расположить горелки на достаточном удалении от холодной воронки, что увеличивает высоту топки.

При значительном экранировании топки затрудняется воспламенение, особенно малореакционных топлив. Поэтому при сжигании малореакционных топлив применяют зажигательный пояс, который представляет собой часть топочных экранов, утепленных огнеупорным покрытием в области горелок.

Для выбора рациональной конструкции целесообразно топлива подразделить на две группы: высокореакционные и низкореакционные. К первой группе относятся бурые угли, сланцы, торф, каменные угли с Vг > 28 % и kл.о>1,2. Сушка топлива в системе приготовления осуществляется горячим воздухом либо смесью воздуха и продуктов сгорания, отбираемыми из топки. Часть воздуха, используемая для сушки и транспорта пыли, называется первичным воздухом. Доля первичного воздуха зависит от влажности, выхода летучих веществ и реакционной способности топлива.

 









Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2019 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.