книги из ГПНТБ / Мейкляр, М. В. Паровые котлы электростанций [учеб. пособие]

6-2. Пылеприготовительные установки с молотковыми мельницами

Типы мельниц и их конструкция. В СССР наиболь­ шее распространение получили описанные выше шаро­ вые барабанные мельницы (ШБМ) с частотой вращения 18—25 об/мин. За границей широко применяют средне-

cf ^ Iп

0

Рис. 6-9. Схемы молотковых мельниц.

90

хедные шаровые и среднеходные валковые мельницы с частотой вращения 100—300 об/мин. Для мягких, т. е. легко размалываемых топлив у нас применяют быстро­

поступает в вертикальную шахту, по которой поднима­ ется прошедший через мельницу воздух. Топливо пода­ ется в шахту на і—і,о м выше мельницы и при падении подсушивается.

91

Часть крупных кусков угля выбрасывается билами с та­

кальная шахта с верхней горизонтальной плитой являет­ ся одним из основных элементов пылеприготовительного устройства. В ней производится подсушка топлива, се­ парация крупных частиц и перемешивание пыли с воз­ духом. Сечение шахты определяют при проектировании с таким расчетом, чтобы обеспечить оптимальную ско­ рость поднимающегося в ней воздуха.

•где УЖW ■fi&'гяу

Рис. 6-11. Упрощенная схема пылеприготовителыюй установки с молотковой мельницей, шахтным сепаратором и подачей топочных

92

Условия работы шахты могут ухудшиться при размо­ ле в мельнице топлива, отличающегося от проектного. Так, при размоле угля повышенной влажности необхо­ димо подавать в мельницу большее количество воздуха для подсушки топлива. При этом возрастает скорость воздуха в шахте, из-за чего угрубляется помол вводи­ мой в топку котла угольной пыли, и возрастает потеря тепла от механического недожога топлива.

В верхней части шахты пылевоздушная смесь пово­ рачивается и, двигаясь почти горизонтально, входит в топочную камеру через горелку.

Для подсушки топлива и его движения в вертикаль­ ной шахте используется только часть необходимого для гсрения воздуха (первичный воздух). Остальной воздух (вторичный) вводится в топку отдельно от топлива.

Подсушка топлива топочными газами. Чем больше влажность топлива, тем больше требуется первичного воздуха и тем меньше количество вторичного. Но пода­ ча в качестве первичного более 45% всего вводимого в топку воздуха считается нежелательной. Поэтому для подсушки наиболее влажных топлив (например, торфа, подмосковного и других бурых углей) иногда исполь­ зуются не только горячий воздух из воздухоподогрева­ теля, но и высоконагретые газы, отбираемые из топоч­ ной камеры или из газоходов котла.

Одна из схем подачи топочных газов в молотковую мельницу приведена на рис. 6-11. Газы отбираются че­ рез окно в нижней части боковой стены топки. В смеси­ тельной камере происходит перемешивание газов с го­ рячим воздухом, отводимым из воздухоподогревателя.

Движение газов из топки в мельницу и затем через шахтный сепаратор снова в топку возможно благодаря тому, что била мельницы, вращаясь, создают небольшое разрежение.

При уменьшении влажности топлива добавка топоч­ ных газов становится ненужной. Тогда смесительную камеру отключают шиберами.

Мельницы с центробежным сепаратором. Молотко­ вые углеразмольные мельницы могут обеспечивать бо­ лее тонкий размол топлива, если вместо простой сепарационной шахты установить над ними центробежный сепаратор, близкий по конструкции изображенному на рис. 6-4. Такой сепаратор обычно расположен непосред­ ственно над мельницей (рис. 6-12). Из сепаратора вся

93

пылевоздушная смесь проходит через мельничный вен­ тилятор и затем разветвляется по двум или трем пылепроводам, подающим ее к горелкам.

При снижении влажности топлива приходится умень­ шать подачу в мельницу горячего воздуха. Чтобы не

ции молотковых мельниц определяется следующими об­ стоятельствами.

1. Тонкость помола назначается из условий горения угля в топке. Чем больше выход летучих в топливе и меньше его зольность, тем грубее может быть помол. Слишком грубый помол увеличивает недожог топлива. Недопустим и слишком тонкий помол, при котором уве­ личивается загрузка электродвигателей мельниц.

2. С повышением производительности мельницы рас­ ход электроэнергии на размол резко возрастает. В боль­ шинстве случаев наиболее целесообразно вводить в ра­ боту все молотковые мельницы котла и работать с малой загрузкой топливом и меньшим расходом электроэнергии на размол, останавливая мельницы только для смены бил.

94

3.Для большинства мельниц наиболее благоприят­ ным считается зазор между билами и броней порядка 30 мм. При износе бил этот зазор возрастает и произво­ дительность мельниц снижается. Слишком частая смена бил увеличивает стоимость помола угля. Допустимый износ устанавливается опытным путем.

4.Скорость воздуха в мельничной шахте (сепара­ торе) регулируется в основном по условиям подсушки

топлива. С увеличением скорости воздуха производи­ тельность мельницы возрастает.

6-3. Сравнение различных пылеприготовительных устройств

Приготовление угольной пыли в молотковых мельни­ цах имеет ряд преимуществ по сравнению с приготовле­ нием пыли в установках с шаровыми мельницами. При молотковых мельницах снижается стоимость изготовле­ ния оборудования и почти вдвое уменьшается расход электроэнергии на помол топлива. Молотковые мельни­ цы не применяют в следующих случаях.

1.При сжигании антрацита и углей с малым выхо­ дом летучих, для которых требуется более тонкий по­ мол, чем тот, который можно получить в молотковых мельницах. В шаровых мельницах такой помол вполне достижим.

2.При сжигании очень твердых топлив (т. е. трудно

размалываемых), при размоле которых чрезмерно уве­ личивается износ бил. Увеличение износа шаров в ша­ ровых мельницах менее ощутимо.

Донецкий антрацит плохо воспламеняется и трудно размалывается. Следовательно, его размол в молотко­ вых мельницах был бы неприемлем по обоим показате­ лям. Но шаровые барабанные мельницы приходится применять и для размола некоторых легковоспламеняю­ щихся топлив. Таков, например, кизеловский каменный уголь, имеющий свыше 40% летучих, но относящийся

кнаиболее твердым топливам в СССР.

Вто же время, например, фрезерный торф можно из­ мельчать перед сжиганием только в молотковых мельни­

цах с шахтными сепараторами. Подача этого топлива в шаровую мельницу привела бы к ее быстрому «зама-

95

зыванию» и выходу из строя. Молотковые мельницы практически незаменимы и для богатых летучими мно­ гозольных топлив (например, сланцев), размол которых требует большого расхода электроэнергии.

Котлы ПК-14 производительностью 220 т/ч на 100 кгс/см2, снаб­ женные молотковыми мельницами с шахтными сепараторами, были предназначены для сжигания челябинского бурого угля, содержащего около 43% летучих веществ. Но вместо проектного топлива электро­ станция стала получать более дешевый экиб істузский каменный уголь, добываемый открытым способом. Этот уголь сжигали на су­ ществующих установках вполне устойчиво, но недостаточно экономич­ но. При содержании летучих порядка 32% была целесообразна тон­ кость помола угля, характеризуемая остатком 18—20% на сите с раз­ мерами отверстий 90 мкм, а мельничные установки были рассчитаны на помол с 55% остатка на этом сите. Утонение помола приводило к уменьшению скорости воздуха в шахтном сепараторе и резкому снижению производительности мельниц. Из-за этого приходилось ра­ ботать при чрезмерно грубом помоле топлива, вследствие чего потеря тепла от механического недожога превышала 5%.

Установка шаровых барабанных мельниц была бы сопряжена с большими затратами и длительным выводом котлов из строя. Было решено сохранить имевшиеся молотковые мельницы, но над каждой из них вместо обычной прямоугольной сепарационной шахты устано­ вить центробежный сепаратор и по две вихревые горелки.

Переделка дала возможность работать при желательной тонкости помола угольной пыли, благодаря чему потеря тепла от механическо­ го недожога экибастузского угля снизилась примерно до 2%. Расход электроэнергии на пылеприготовление оказался ниже, чем при приме­ нении шаровых барабанных мельниц.

6-4. Взрывоопасность угольной пыли

Взрывоопасной считается пыль всех топлив, кроме антрацита и полуантрацита, но наибольшую опасность представляют торфяная пыль и пыль углей, у которых количество летучих на горючую массу топлива больше

25%.

Взрыв угольной пыли может произойти, если имеется очаг воспламенения, которым обычно является отложе­ ние пыли на каком-либо уступе или горизонтальном уча­ стке трубопровода. При продолжительном лежании пыль самовозгорается. Опасность взрыва наиболее вели­ ка при пуске и при остановке пылеприготовительного оборудования.

Наиболее взрывоопасной является пылевоздушная смесь, в которой на каждый килограмм воздуха прихо­ дится 0,3—0,6 кг топлива. При работе мельничной си­ стемы в обычных условиях количество топлива на каж-

96

цый килограмм воздуха либо лежит в этих пределах, либо несколько превышает их.

Пылеприготовительная установка не должна иметь горизонтальных участков, где мог бы образоваться очаг тлеющей угольной пыли. Температура воздуха за шаро­ вой мельницей при размоле взрывоопасного угля не должна быть выше предельной, поскольку при более вы­

температура воздуха за мельницей и угольная пыль пересушивается. Взрыв в это время может возникнуть даже от искры, получающейся при ударе друг о друга мельничных шаров.

Для надежной работы пылеприготовительных устано­ вок без взрывов угольной пыли необходимо соблюдение действующих правил взрывобезопасности.

На всех пылеприготовительных установках, кроме работающих на антраците и полуантраците, устанавли­ вают взрывные предохранительные клапаны. При взры­ ве угольной пыли предохранительные клапаны разры­ ваются.

Известны случаи, когда из-за отсутствия предохрани­ тельных клапанов или, если клапаны были, но по какойлибо причине не могли разорваться, происходил раз­ рыв пылепроводов, пылевых сепараторов и циклонов с выходом из строя всей пылеприготовительной установ­ ки на длительное время. Поэтому, хотя предохрани­ тельные клапаны действуют очень редко, они должны находиться в полной готовности во все время работы установки.

Плотность предохранительных клапанов нужно про­ верять ежесменно, так как через неплотные клапаны засасывается наружный воздух, резко ухудшаю­ щий условия работы всей пылеприготовительной уста­ новки.

Совершенно недопустима подача пыли в топку после обрыва факела и прекращения горения. Это может при­ нести к взрыву пыли в топочном объеме, а иногда еще к более тяжелому по своим последствиям взрыву в по­ мещении котельного цеха.

Во время работы двух котлов остановилось вспомогательное обо­ рудование из-за неисправности электрической проводки электродвига­ телей. Машинист одного из этих котлов не отключил питателей пыли и мельничный вентилятор. Когда снова был подан ток, неотключен­

ный вентилятор начал нагнетать угольную пыль в неработавшую топ­ ку при остановленных дымососах. Через короткое время пылевоздуш­ ная смесь стала выходить из топки через лючки и гляделки. При вспышке в топочной камере произошел взрыв в помещении котельной.

Глава 7 топки

ДЛЯ ФАКЕЛЬНОГО СЖИГАНИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА

7-1. Воспламенение угольной пыли

При поступлении в топочную камеру работающего котла твердого топлива и воздуха происходит прежде всего их быстрое нагревание раскаленными топочными газами. Сначала испаряется оставшаяся в топливе вла­ га. При дальнейшем нагревании из топлива выделяются летучие вещества и происходит их воспламенение. Если летучих в топливе много, то горение их обеспечивает дальнейший разогрев топлива л, воздуха и воспламене­ ние остальной, более инертной части топлива (кокса). Такое течение процесса показано на рис. 7-1. В антраци­ те и тощих углях содержание летучих веществ невелико,

воспламенения кокса. Еще больше тепла требуется от раскаленных топочных газотз для зажигания антрацита.

Таким образом, первым и непременным условием устойчивою воспламенения топлива является быстрый разогрев до высокой температуры вступающей в топку пылевоздушной смеси.

Необходимая для зажигания температура различна для отдельных видов топлив. Она должна быть тем вы­ ше, чем меньше в топливе летучих веществ. Но высокий начальный разогрев обязателен при сжигании всех ви­ дов твердого топлива.

Для быстрого устойчивого подогрева твердого топли­ ва до высокой температуры необходимо обеспечить три условия: предварительную подсушку топлива, раздель­ ную подачу в топочную камеру первичного и вторичного

т

воздуха и возвращение горячих топочных газов в зону воспламенения топлива.

Подсушка топлива. Содержащаяся в твердом топли­ ве влага разделяется на две части — на внешнюю вла­ гу, испаряющуюся в пылеприготовительной установке,

Рис. 7-1. Упрощенная схема отдельных этапов подготовки к сжига­ нию и сжигания угля в топке, сопряженной с шаровой углеразмоль­ ной мельницей.

1— шаровая барабанная мельница; 2 — сепаратор угольной пыли; 3 — вихре­ вая пшіеугольная горелка; 4 — нижняя часть топочной камеры.

и на г и г р о с к о п и ч е с к у ю или внутреннюю влагу, ко­ торая может быть отделена от топлива при более высо­ ком или длительном нагреве. Поэтому даже в тщательно высушенной угольной пыли всегда содержится влага, количество которой зависит от сорта топлива. Если в угольной пыли имеется не только гигроскопическая,