Мельничные устройства для приготовления угольной пыли

2

Оглавление.

1. Оглавление.

2. Пылеприготовление.

3. Основные схемы пылеприготовления.

4. Системы пылеприготовления

5. Оборудование пылеприготовительных установок.

6. Схемы пылеприготовительных установок.

7. Список используемой литературы.

Пылеприготовление.

Твёрдое топливо при сжигании в камерных топках предварительно измельчают и в виде пыли вдувают в топочную камеру, где оно сгорает, находясь в потоке газов во взвешенном состоянии. Превращением кускового топлива в угольную пыль достигается многократное увеличение поверхности реагирования. Так, если кусочек угля диаметром 20мм раздробить на частицы размером 40мкм, то суммарная площадь поверхности полученных пылинок будет в 500 раз больше поверхности исходной частицы. При увеличении поверхности реагирования существенно улучшаются условия сжигания.

Основные преимущества сжигания топлива в виде пыли заключаются в следующем:

1)     Возможность сжигания с достаточно высоким КПД  любого топлива, включая малореакционные антрациты, а также высоковлажные и высокозольные угли и отходы углеобогащения;

2)     Практически неограниченная по условиям сжигания топлива единичная мощность котла;

3)     Полная механизация топочного процесса, легкость регулирования, возможность полной автоматизации топочного устройства;

4)     Отсутствие подвижных деталей в топке, что повышает эксплуатационную  надежность агрегата.

Недостатками сжигания топлива в пылевидном состоянии являются:

1)     Сложность, громоздкость и в большинстве случаев высокая стоимость оборудования пылеприготовления, а также значительный расход на приготовление пыли электроэнергии (антрацит – 25-30кВт/ч)

2)     Низкие объёмные плотности тепловыделения в камере горения, находящиеся при факельном сжигании пыли в пределах  qv= 0,1 – 0,3МВт/м3. Последнее обуславливается малой массовой концентрацией топлива в единице объёма такой топки (20-30г/м3), а также неблагоприятными условиями подвода окислителя к поверхности реагирования и отвода продуктов сгорания вследствие низкой относительной скорости горящих частиц в газовоздушном потоке.

Основные схемы пылеприготовления.

Приготовление угольной пыли из кускового топлива производится в системе специальных устройств, в которых последовательно осуществляется первоначальное грубое дробление топлива на куски размером в несколько десятков миллиметров, сушка  и размол до пылевидного состояния с размером частиц в несколько десятков или сотен микрометров.

Для переработки кускового твёрдого топлива в пылевидное состояние выполняются следующие основные операции: первичная обработка, сушка, размол, отделение в процессе размола  готовой пыли от неготовой, требующей дополнительного размола. Также выполняются ряд  вспомогательный операций.

Первичная обработка топлива заключается в отделении металлических предметов и цепы, случайно попавшие в топливо, грохочении и дроблении его, отделении серного колчедана.

Сушка сырого топлива необходима для повышения эффективности его размола, обеспечения надёжного зажигания топливной пыли в топке и улучшения условий хранения и транспорта пыли. Влажное топливо плохо размалывается  в мельнице, а пыль с высокой влажностью трудно зажигается, горит неустойчиво и легко гаснет. Кроме того ухудшается её сыпучесть, она зависает в бункерах, в которых хранится, и забивает трубопроводы, в которых её транспортируют. Требуемая степень подсушки определяется родом топлива, а также системой и схемой установки для приготовления пыли. Процесс сушки совмещают с размолом топлива и осуществляют в самой мельнице горячим воздухом, подаваемым из воздухоподогревателя котельного агрегата.

Размол топлива является целевой операцией пылеприготовления. При размоле кратность уменьшения частиц достигается 100-200 и более. В результате процесса размола, совмещённого с сушкой, из топлива размером куска порядка 15-20 мм должно быть получено пылевидное топливо надлежащих тонкости размола и влажности, пригодное для эффективного и экономичного сжигания в факельном процессе.

Вспомогательные операции заключаются в транспортировании, взвешивании, подаче и распределении сырого топлива и пыли на различных этапах процесса пылеприготовления.

Системы пылеприготовления.

Различают две системы пылеприготовления: индивидуальную и центральную.

При индивидуальной системе пылеприготовительные устройства размещают непосредственно перед фронтом котла, предназначая их для обслуживания только агрегата, перед которым они находятся.

При центральной системе приготовление пыли для всей котельной концентрируют на специальном пылезаводе. Готовую пыль подают в котельную и специальными транспортными устройствами распределяют по отдельным котлам.

Индивидуальная система пылеприготовления – требует меньших первоначальных затрат на сооружение и более простая и экономичная в эксплуатации.

Центральная система пылеприготовления применяют на мощных электрических станциях, когда требуется очень большое количество угольной пыли.

Оборудование пылеприготовительных установок.

Основным агрегатом пылеприготовительной установки является мельница.

Мельницами называют машины, в которых размалываются угли.

По принципу действия  мельницы классифицируют:

1)     Мельницы, работающие по принципу раздавливания. В этих мельницах топливо зажимается между металлическими телами и раздавливается до нужных размеров. По этому принципу работают среднеходовые валковые и среднеходовые шаровые мельницы.

2)     Мельницы работающие по принципу удара. Их подразделяют на следующие типы:

-шаровые барабанные мельницы, в которых происходит удар мелющего тела (шара) по топливу, лежащему на неподвижной относительно тела поверхности.

- шахтные мельницы.

- аэробильные мельницы.

(В последних двух типах мельниц происходит размол топлива с помощью быстро двигающейся металлической детали.)

- пневматические мельницы, в которых происходит удар быстро двигающегося топлива о неподвижную металлическую плиту.

По числу оборотов мельницы классифицируют:

Тихоходные мельницы – n = 18 – 25 об/мин ( ШБМ)

Среднеходные мельницы (работающие по принципу раздавливания) – n = 100 – 300 об/мин.

Быстроходные мельницы (аэробильные и шахтные) – n = 750 – 1500 об/мин.

Под эту классификацию не подходят пневмомельницы.

Работа мельниц может быть охарактеризована следующими показателями:

1)     Производительность по сырому топливу, т/ч.

2)     Тонина помола.

3)     Удельный расход энергии на размол, кВт ч/т

4)     Расход металла на т. сырого угля.

К мельницам предъявляются следующие требования:

1)     Продолжительность безаварийной работы.

2)     Минимальный расход энергии на помол, минимальный расход смазки, металла.

3)     Простота  обслуживания и легкость регулировки.

4)     Бесшумность работы и отсутствие вибрации.

5)     Небольшая стоимость ремонта.

Ни одно мельничное устройство не удовлетворяет сразу всем требованиям. Но при создании конструкций стремятся к удовлетворению максимального количества требований.

Схемы пылеприготовительных установок.

Распространены в основном три схемы индивидуальных пылеприготовительных установок:

1)     С шаровой барабанной мельницей и промежуточным бункером для хранения пыли.

2)     С быстроходной молотковой или среднеходной мельницей и непосредственной подачей пыли в топку.

3)     С мельницей вентилятором.

Все эти схемы носят название замкнутых, т.к. воздух или газовоздушная смесь, которые служат для транспорта и сушки в системе пылеприготовления, поступают затем в топку.

Также существуют разомкнутые схемы пылеприготовления, при которых воздух или газовоздушная смесь выбрасывается в атмосферу, пройдя предварительно тщательную очистку.

Шаровые барабанные мельницы.

Шаровые барабанные мельницы (ШБМ), широко используют на электростанциях ввиду большого диапазона размалываемых углей. В мельнице одновременно производится сушка топлива. Схема ШБМ  представлена на рис. 2

Диаметр барабана, в зависимости от производительности мельницы, равен 2 – 3 метрам, его длина 3 – 5 метра, толщина стенки барабана 25мм. Окружная скорость барабана при n=18 – 25 об/мин равна 3м/с.

Частота вращения, при которой шары «прилипают» к стенке барабана и прекращается их падение, называют критической:

                                          n =

где  D  -   диаметр барабана.

Установлено, что наибольшая производительность мельницы достигается при частоте вращения, составляющей 0,76 от критической.

При данной частоте вращения  и заданной форме брони высота подъёма шаров зависит от степени заполнения барабана шарами.  Оптимальная степень заполнения барабана шарами 15 – 27%

Расход брони и шаров составляет 0,15 – 0,4г/кг топлива.

При излишней скорости воздуха в барабане уносится много грубой пыли, возвращаемой обратно из сепаратора. На это бесполезно расходуется электроэнергия, увеличивается сопротивление мельницы.  При малой скорости воздуха не вся готовая пыль будет удалятся из мельницы, она переизмельчается, что тоже приводит к перерасходу энергии.

«Нормальная» скорость воздуха, отнесенная к свободному сечению барабана, должна составлять 1 – 3,5 м/с.

Стальные шары,  находящиеся внутри барабана, захватываются волнистой поверхностью брони, подымаются и с некоторой высоты падают вниз. От удара шарами топливо измельчается. Обычно применяются шары диаметром 40мм и 30мм. Для различных топлив рекомендуется различный состав загружаемых шаров по их размерам. Загружается обычно смесь шаров.

Мельница имеет звуковую и тепловую изоляцию. Звуковая изоляция иногда осуществляется не войлоком, а пробковыми листами. Наружная обшивка осуществляется листовым железом толщиной 2 – 3 мм.

Броня служит для организации  подъёма шаров и может быть изготовлена из металла, резины, базальта и железобетона. Высота брони рекомендуется в пределах диаметра шара 30 – 40мм.

Преимущества ШБМ:

1.      Простота  устройства  и  пригодность для  размола  любых  сортов  углей  вплоть  до  самых  твердых, т. е.  универсальность  по  топливу.

2.      Возможность  применения  ее  на  относительно  большие  производительности.

3.      Надежность  в  эксплуатации,  длительность  работы  без  ремонта.

4.      Широкий  диапазон  регулирования  тонкости помола.

5.      Возможность  работы  с  высокоподогретым  воздухом,  следовательно,  пригодны  для  влажных  углей.

6.      Защищенность  от  попадания  в  нее металлических  предметов.

Недостатки ШБМ:

1.      Громоздкость ( занимает большую площадь).

2.      Большой вес.

3.      Большой расход металла на  сооружение.

4.      Значительный износ  металла.

5.      Относительно большой расход электроэнергии.

6.      Высокая  стоимость.

7.      Относительно большая потеря тепла в окружающую среду.

Несмотря на перечисленные недостатки, ШБМ широко используется на электростанциях.

Быстроходные молотковые мельницы.

В этих мельницах топливо измельчается главным образом за счет удара свободно качающихся молотков, а частично истирается между битами и корпусом (рис.  3).  Размол получается более грубым, чем в ШБМ. Поэтому молотковые мельницы используются для размола высокореакционных углей.

Применяются две конструкции этих мельниц: с тангенциальным подводом воздуха (ММТ) и аксиальным подводом (ММА). Топливо подают отдельно от воздуха. На горизонтальном валу мельницы расположены диски. На дисках закреплены свободно качающиеся билодержатели, на концах которых засажены била.

Основные мелющие элементы – била. Они подвержены интенсивному износу.  Основные недостатки мельницы – шумность работы и быстрый износ бил. ( Износ составляет 50-70 граммов на тонну размалываемого топлива.)

Число оборотов ротора от 780 до 1500 об/мин. Расход энергии на помол 10-12 кВт ч/т.

Производительность мельницы – это количество угля, которое может быть размолото на 1 м2 активного сечения ротора.

Мельницы – вентиляторы.

Эти мельницы отличаются тем, что в их схеме отсутствует вентилятор и била  жестко закреплены. Мельницы этого типа выполняют одновременно роль мелющего механизма и вентилятора, обеспечивая подсос сушильного агента к мельнице. Эта схема используется при размоле фрезерного торфа и «мягких» марок бурого угля. Для регулирования тонины помола применяются центробежные или инерционные сепараторы.

Иногда мельницы делают с предвключенной бильной частью (рис.4)

Тонкость помола в этих мельницах обычно R90= 50 – 65%.

Напор, создаваемый мельницей – вентилятором при числе оборотов 1500 об/мин, равен 1500 – 2000 Па.

Рабочий ресурс  мелющих лопаток до 2500 часов, брони корпуса – до 7000часов.

Список используемой литературы:

1.      Котельные установки промышленных предприятий - Сидельковский Л.Н. Юренев В.Н. 1988г.