СИСТЕМЫ ТОПЛИВОПРИГОТОВЛЕНИЯ
Процесс подготовки твердого топлива для сжигания в камерных топках сложен, определяется рядом свойств (крупностью кусков, влажностью и т. п.) и состоит из следующих стадий: удаления металла и щепы с предварительным грубым дроблением в дробильной установке, подсушки и размола в системе приготовления пыли, подачи готовой пыли в топочные устройства. Выбор оборудования топливоприготовительных устройств и его эксплуатация зависят от фракционного состава (т. е. распределения кусков угля по размерам). Для определения количества кусков определенного размера в общей массе топлива отобранную пробу просеивают через набор сит, сетки которых имеют ячейки с линейными размерами 150, 100, 50, 25, 13, 6, 3 и 0,5 мм. Кривая зависимости остатка на сите от размера ячейки, выраженная в процентах от массы, называется зерновой характеристикой (рис. 9.6). Зерновая характеристика угля зависит от сорта топлива и условий добычи. Максимальным размером куска в массе топлива считается такой, при котором остаток на сите этого размера составляет 1 %.
Измельчение топлива в пыль происходит в основном за счет удара, раздавливания и истирания. В различных типах дробилок и мельниц эти способы разрушения кусочков топлива сочетаются по-разному. Удельный расход электроэнергии на помол зависит от механических свойств топлива. Его непосредственное определение затруднено, и поэтому оценку размольных свойств топлива ведут по лабораторному коэффициенту размолоспособности Кпо- Эталонное топливо — уголь AllI. Оба сорта топлива размалывают в воздушно-сухом состоянии в лабораторных стандартных мельницах от одинаковой крупности до одинаковой тонкости пыли. Коэффициент размолоспособности практически всегда больше единицы.
Схема подачи топлива в дробилку показана на рис. 9.7. В дробильную установку топливо из бункера сырого угля 1 подается ленточным транспортером 2. Из слоя угля 3, движущегося по ленте, с помощью щепоуловителя 4, выполненного в виде гребенки, улавливаются деревянные включения, а с помощью электромагнитов 5, установленных в конце транспортера, извлекается металл, который с магнитного сепаратора попадает в бункер 7. Очищенное от металла топливо поступает на грохот 6, где происходит разделение мелких фракций от крупных. Мелкие фракции осыпаются в бункер 8, крупные — в бункер 9 и из него направляются в дробилку 10.
Грохоты бывают неподвижные и подвижные. Они выполнены из отдельных колосников, расположенных на определенном расстоянии друг от друга, или из решетки (сита) с определенным размером отверстий. Неподвижные грохоты имеют обычно угол наклона колосников к горизонту 40°, подвижные — приводятся в колебательное движение специальным механизмом и имеют меньший угол наклона. Крупные куски угля, отделенные на грохоте, направляются в дробилку для измельчения. Показателем дробления служит кратность дробления, рассчитываемая как отношение максимальных размеров кусков угля до и после дробления /=/нач//кон. Кратность дробления зависит от конструкции дробилок и может колебаться от 4 до 20. Наиболее распространенными типами дробилок являются валковые с параллельно расположенными ошипованными или гладкими валками и молотковые (рис. 9.8). Дробление угли в валковых дробилках происходит за счет раздавливания и раскалывания до максимального размера дробленого угля, равного зазору между валками.
После дробилок уголь направляется в мельницы для подсушки и измельчения его в пыль с размером частичек в зависимости от вида топлива и типа топочного устройства от 1 мкм до 300—500 мкм. В энергетике для размола топлива применяют четыре типа мельниц: мельничные вентиляторы (MB), среднеходные валковые (ВСМ), быстроходные молотковые (ММ) и шаровые барабанные (ШБМ) (рис. 9.9). Тип мельниц выбирают в зависимости от физических свойств топлива (коэффициента раз- молоспособности, выхода летучих) и мощности котельного агрегата. Выбранная конструкция мельницы должна обеспечить надежную и экономичную работу котельного агрегата при минимальных капиталовложениях.
Быстроходная мельница-вентилятор состоит из колеса с лопатками, бронированного корпуса и сепаратора и обычно применяется для высоковлажньгх мягких бурых углей с большим выходом летучих и торфа. Сырой уголь подводится с торца мелющего колеса и за счет удара о лопатки измельчается. Валковая среднеходная мельница с горизонтальным столом состоит из двух валков, стола и корпуса. При вращении горизонтальной тарелки, в которой за счет усилия, создаваемого пружинами, прижимаются валки, последние катятся, подминая под себя топливо, и, раздавливая, измельчают его.
Быстроходная молотковая мельница состоит из вращающегося ротора, на котором на шпонках укреплены диски с шарнирно прикрепленными билами и кожуха, Топливо подается на вращающийся ротор 3 (см. рис. 9.9, в и г) и размельчается ударами бил 3. В этих мельницах обычно размалывают сравнительно мягкие и имеюшие значительный выход летучих топлива. При подаче топлива по оси мельницы (рис. 9.9, в) они называются аксимальными, при подаче по касательной к корпусу мельницы (рпс. 9.9, г)—тангенциальными. Шаровая барабанная мельница (см. рис. 9.9, б) состоит из цилиндра (барабана) диаметром 2—4 м и длиной 3—Юм, частично заполненного шарами диаметром 30—60 мм. Внутренние стенки барабана покрыты толстыми плитами (броней). При вращении барабана частотой 16— 25 мин-1 шары, поднимаясь на определенную высоту, падают. Размол топлива происходит за счет удара шаров и вследствие истирания перемещающимися шарами. Шаровые барабанные мельницы пригодны для размола углей всех сортов, однако применяются только для трудноразмалываемых топлив и топлив, требующих тонкого помола, так как имеют высокую стоимость и большой расход электроэнергии на помол.
Существующие в настоящее время системы пылеприготовления разделяют на центральные и индивидуальные. В центральных системах топливную пыль приготовляют в отдельных зданиях (пылезаводах) и используют для всех котельных агрегатов. Эти схемы из-за их сложности, высокой стоимости и недостаточной надежности не получили распространения. Приготовление пыли может производиться по замкнутой и разомкнутой схемам движения сушильных газов. В замкнутой схеме сушильные газы (горячий воздух, топочные газы), пройдя систему пылеприготовления вместе с водяными парами, сбрасываются в котел. При разомкнутой схеме сушильные газы с водяными парами сбрасываются в атмосферу.
Наиболее простыми являются замкнутые схемы пылеприготовления с прямым вдуванием (рис. 9.10). В них пыль из мельницы подается непосредственно в горелки котла. Производительность мельниц определяет нагрузка котла. В этих схемах обычно используются молотковые, среднеходовые мельницы и мельницы-вентиляторы. С шаровыми барабанными мельницами используются схемы пылеприготовления с промежуточным пылевым бункером (рис. 9.11, а). В указанных схемах в промбункере имеется определенный запас готовой пыли, что позволяет не связывать режим работы мельницы с нагрузкой котла. Мельницы могут работать на полной нагрузке, которая является наиболее экономичной. При высокой влажности топлива применяют индивидуальную систему пылеприготовления с разомкнутой схемой сушки и промежуточным бункером (см. рис. 9.11,6). Недостатком разомкнутой схемы являются потери 1—2 % готовой пыли и загрязнение атмосферного воздуха. По тракту системы пылеприготовления для всех углей, за исключением антрацитов, полуантрацитов, расположены взрывные клапаны. Основными элементами пылесистем кроме дробилок, мельниц и конвейеров являются сепараторы, затворы- мигалки, питатели для подачи угля или угольной пыли, пылепроводы.
Сепараторы служат для ной смеси с различным фракционным составом мелких фракций от крупных.
Простейшими типами сепараторов являются центробежные и инерционные. Центробежный сепаратор (рис. 9.12, а) представляет собой два вставленных один в другой конуса 3 и 4, каждый с рукавом для возврата крупной пыли. Пылевоздушная смесь подводится снизу в наружный конус, и здесь вследствие резкого изменения скорости воздуха выпадают наиболее крупные фракции и через горловину возвращаются в мельницу. В верхней части сепаратора пылевоздушная смесь закручивается на завихряющих лопатках 6, и во внутреннем конусе 4 отделяются крупные фракции пыли, которые через рукав 2 возвращаются в мельницу. Пыль фракционного состава, необходимого для эффективного сжигания, выходит через патрубок 5. Сепараторы такой конструкции применяются в сочетании с молотковыми (ММ) и шаровыми барабанными мельницами (ШБМ). В инерционном сепараторе (см. рис. 9.12, б) разделение фракций пыли достигается изменением направления потока пылевоздушной смеси, определяемого конфигурацией корпуса 8 и расположением внутренней перегородки 10, скоростью потока и положением шибера 9. Отделившиеся от потока крупные частицы возвращаются в мельницу по каналу, отделенному перегородкой 7 от канала поступления дробленого топлива. Мелкие фракции, годные для сжигания, уносятся воздухом в горелки или в промежуточный бункер,
При разомкнутой схеме пылеприготовления из сепаратора пылевоздушная смесь поступает в корпус циклона (рис. 9.13) по патрубку 1. В результате центробежного эффекта вращения потока пылеугольные фракции, отделившиеся в корпусе и на входе в лопатки 4, ссыпаются в бункер, а очищенный воздух
При накоплении слоя пыли в пылеподводящем патрубке его давление превысит усилие, создаваемое противовесом, клапан-мигалка откроется, выпустив часть пыли в бункер.
Бесперебойная и устойчивая работа топочной камеры, регулирование нагрузки котла в значительной мере зависят от работы питательной пыли. Подачу угольной пыли регулируют изменением частоты вращения питателей. Регулирование шиберами ненадежно и может привести к застреванию пыли в промежуточном бункере. У хорошо работающего питателя пыли производительность возрастает почти пропорционально числу оборотов. Для подачи определенного количества пыли из бункера в горелки котла используются различные типы питателей пыли. Наиболее распространенными являются шнековые (рис. 9.15, а) и лопастные (рис. 9.15, б) питатели пыли. В шнековом питателе горизонтальный винт (шнек) 1 при вращении от электродвигателя 3 забирает пыль из бункера 4 и переносит ее в другой конец цилиндрического корпуса, откуда ока по патрубку 2 ссыпается в отводящий трубопровод. Такие питатели просты в изготовлении и ремонте, однако не всегда обеспечивают необходимую равномерность подачи топлива. Поэтому в последнее время чаще применяют лопастные питатели. На вертикальном валу лопастного питателя одновременно вращаются два колеса 4 и 6, разделенных перегородкой с окном 5. Угольная пыль непрерывно взрыхляется ворошителем 1 и попадает через верхнее окно 3 на верхнее колесо. Лопасти этого колеса переносят пыль на противоположную сторону питателя, где через второе окно 5 пыль просыпается на нижнее колесо, снова переносится горизонтально на полоборота и через патрубок 7 выходит из питателя в отводящий трубопровод. Удовлетворительная равномерность подачи пыли любыми питателями обеспечивается лишь при достаточно большой высоте слоя пыли в промежуточном бункере.
