Размольное оборудование (мельницы)

Все мельницы ТЭС являются вентилируемыми, т.е. вентилируются сушильным агентом. Для размола топлива используются следующие принципы: удар; истирание; раздавливание

Степень дробления топлива в мельницах примерно на порядок больше, чем в дробилках (200÷500 раз), а значит, существенно выше расход энергии на размол.

Классификация мельниц ведется по скорости вращения мелющих органов: ихоходные; среднеходные;

быстроходные.

 

Тип мельницы	n, об/мин	В, т/ч	Эр, кВт*ч/т	Износ, г/ттопл	Nxx, % от Nном	Принцип размола	Обозначение	Топливо
Тихоходная	16÷23	4÷50	15÷40	<400	99÷95	удар, истирание	Ш-4, ШБМ, Ш-16, Ш-25, Ш-50	каменные угли, включая антрациты, кроме высоковлажных
Среднеходная	50÷150		6÷10			раздавливание	МВС, МШС, МРС	каменные угли с КЛО>1
Быстроходная	500÷3000		8÷15	>400		удар, истирание	ММ, МВ	высоковлажные каменные угли, бурые угли, торф, сланец

Обозначения:

ШБМ – шаровая барабанная мельница; МВС – волновая среднеходная; МШС – шаровая среднеходная; МРС – роликовая среднеходная; ММ – молотковая; МВ – мельница-вентилятор.

 

 

Шаровая барабанная мельница

1 – стальной барабан; 2 – патрубок для горячего воздуха и топлива; 3 – пылевыдающий патрубок; 4 – торцевая стенка; 5 – подшипник; 6 – электродвигатель; 7 – редуктор; 8 – ведущая шестерня; 9 – ведомая шестерня; 10 – стальные шары (диаметр 20..60 мм).

 

Частота вращения, при которой шары не будут отрываться от внутренней поверхности барабана, называется критической (D_Б – диаметр барабана):

Рабочая частота вращения:

Производительность мельницы также зависит от массы шаров. Максимальный коэффициент заполнения барабана шарами: Оптимальная степень заполнения барабана шарами:

Особенность ШБМ – большой расход энергии на холостой ход (0,9..0,95 от N_Н). Это объясняется значительным превосходством массы мельницы и шаровой загрузки над массой топлива (например, Ш-50: масса мельницы и шаров 300 т, масса топлива в ней 5-10 т).

Мощность, потребляемая приводом ШБМ считается примерно постоянной, поэтому оптимальным режимом работы является режим с максимальной (номинальной) загрузкой топливом (В_м^макс), который обеспечивает минимальный расход энергии на размол (Э_р^мин =N _м/В_м^макс).

ШБМ всегда работает в пылесистеме с промежуточным бункером, где режим её работы не зависит от нагрузки котла.

Преимущества:

· большая единичная производительность;

· надежность;

· нечувствительность к попаданию металла;

· универсальность.

Недостатки:

· относительно большой расход энергии на размол;

· большие затраты металла на износ мелющих органов.

 

Рис. Внешний вид ШБМ

Среднеходные мельницы

1-размольный стол; 2-размольный валок; 3-прижимные пружины; 4-рычаг; 5-ось валка;

6-сопловой аппарат для подачи воздуха; 7-редуктор.

Скорость вращения выбирается такой, чтобы окружная скорость на крае равнялась 3-4 м/с.

 

Скорость воздуха в сопловом аппарате 40..60 м/с.

Преимущества:

· большой КПД;

· малый износ мелющих органов;

· меньший расход энергии на холостой ход и, значит, минимальный расход энергии на размол.

Недостатки:

· сложность конструкции;

· требует более квалифицированного обслуживания;

· чувствительность к попаданию металла.

Рис. Конструкция МВС

 

Рис. Конструкция МШС Рис. Внешний вид МВС

Быстроходные мельницы

1. Молотковые мельницы используют в качестве принципа размола удар молотков (бил) о топливо и истирание топлива между билами и корпусом мельницы.

а – с тангенциальным подводом воздуха; б – с аксиальным подводом воздуха.

 

 

Конструкция ротора молотковой мельницы:

1 - подшипники; 2 - билодержатели; 3 - водоохлаждаемый вал; 4 – диски; 5 - била.

а) ММА

б) ММТ

Молотковые мельницы предназначены для размола высоковлажных каменных углей, бурых углей, торфов, фрезторфа и сланцев и получения грубой готовой пыли. Обладают следующими характеристиками:

· расход энергии по бурому углю Э_Р=10÷15 кВт*ч/т

· равномерность структуры готовой пыли n=1,0÷1,1

· τ_раб=300÷1000 ч – до 50% износа бил (т.е. износ мелющих органов выше, чем у ШБМ).

 

Рис. Внешний вид ММТ с инерционным сепаратором пыли

 

 

2. Мельница-вентилятор (МВ) представляет собой вентилятор, лопасти которого выполняются из износостойких материалов и используется для размола сланцев.

 

Сепараторы пыли

Предназначены для разделения мельничного продукта на тонкую (сотовую) пыль, направляемую на сжигание, и крупную часть, возвращаемую в мельницу.

Все сепараторы, используемые в энергетике, являются воздушно-проходными, где разделение пыли по крупности происходит под действием противоположно направленных массовой силы и силы аэродинамического сопротивления потока.

Классификация сепараторов ведется по виду массовой силы действующей на частицу:

а. цетробежные (массовая сила - центробежная).

б. инерционные (массовая сила-сила инерции)

в. гравитационные (массовая сила-сила веса).

 

 

в)

 

1 – короб подачи пылевоздушной смеси в сепаратор; 2 – возврат крупных частиц топлива в мельницу; 3 – наружный конус; 4 – внутренний конус; 5 – пылевыдающий патрубок; 6 – регурирующие створки; 7 – разделительная перегородка; 8 –корпус; 9 – шибер; 10 – внутренняя перегородка.

Рис. Молотковая мельница ММА с гравитационным (шахтным) сепаратором: 1- ротор; 2- било; 3- корпус мельницы; 4- подача горячего воздуха; 5- шахта (сепаратор); 6- загрузка исходного угля; 7- подача пыли в топку (амбразура)

Основные показатели эффективности работы сепараторов пыли

При работе сепаратора необходимо стремиться к максимальному выделению мелких частиц из мельничного продукта в готовую пыль и к минимальному проскоку в неё грубых частиц.

Используются следующие показатели:

1. - кратность циркуляции;

2. - средний вынос;

3. - коэффициент улучшения структуры готовой пыли (n₃ и n₁ – коэффициенты равномерности структуры);

4. - регулируемость.

Наиболее полную характеристику работы сепараторов дает кривая парциальных выносов (КПВ)– зависимость парциального выноса в готовый продукт от размера частиц:

Величина парциального выноса показывает вероятность попадания частиц размера δ в готовый продукт.

где δ_гр –граничный размер сепаратора (мкм), для которого φ_δгр = 0,5

δ_пр –предельный размер сепаратора (мкм), для которого φ_δпр = 0

Перестроим кривую парциальных выносов в безразмерном виде:

φ_δ = f(δ/ δ_гр)= f(х)

По степени приближения реальной кривой к идеальной можно судить об эффективности работы сепаратора.

Численная интерпретация КПВ:

1) - КПД сепаратора (площадь под кривой φ_δ для Х=0-1)– показывает степень извлечения мелких частиц в готовый продукт ( -для идеального сепаратора);

2) - степень проскока крупных частиц в готовый продукт (площадь под кривой φ_δ для Х=1-Х_ПР). Для идеального сепаратора .

 

Пылевые циклоны

Основное требование, предъявляемое к полевым циклонам, - максимальное выделение и осаждение пыли из траспортирующего агента при невысоком аэродинамическом сопротивлении.

Эффективность работы циклона влияет на срок службы мельничного вентилятора в пылесистеме с промежуточным бункером и на качество готового продукта. Как правило, в энергетике используются центробежные циклоны НИИОГАЗ.

 

 

 

1 – корпус; 2 – регулирующий патрубок с лопатками; 3 – внутренний цилиндр; 4 – взрывной клапан; 5 – выход воздуха; 6 – подводящий патрубок.

 

 

Рис. Циклон НИИОГАЗ: 1- цилиндрическая часть корпуса; 2- входной патрубок; 3- верхняя крышка; 4- выходной патрубок; 5- коническая часть корпуса.

 

 

Для эффективной работы сепаратора необходимо, чтобы скорость на входе ω_вх=20÷25 м/с, при этом плановая скорость ω_пл:

-4м/с,

Аэродинамическое сопротивление циклона =120÷150 мм в. ст.

Показатели эффективности работы циклона:

1) - средний КПД циклона, зависящий от дисперсного состава.

2) - фракционный КПД циклона - показывает вероятность улавливания частиц от их размера.

Из приведенной зависимости следует, что эффективность улавливания частиц определяется их размером. Частицы крупнее 90мкм, как правило, улавливаются полностью. Эффективность работы циклона резко снижается при наличии подсоса воздуха в его нижнюю часть.

 

 

Сушка топлива

Для улучшения размола топлива, хранения, транспорта, воспламенения и сжигания пыли топливо при размоле подвергается сушке. При подсушке из топлива удаляется внешняя влага W^ВН=W^Р-W^ГИ, где W^ГИ – гироскопическая влажность, определяемая видом топлива (для АШ W^ГИ=2,5%, для торфа W^ГИ=11%). Чрезмерная подсушка топлива недопустима из-за опасности самовозгорания и взрыва.

В зависимости от величины W^ВН различают следующие виды сушки:

1. W^ВН<10% – сушка в мельнице.

На этот вид сушки существует ряд ограничений:

· максимальная температура аэросмеси за мельницей t_аэр ограничивается по условиям взрывобезопасности, минимальная температура аэросмеси – по условию транспорта пыли и ее сыпучести;

· температура сушильного агента перед мельницей t’_M ограничивается по условию надежности работы подшипников и не превышает: 450 °С – для ШБМ; 350 °С – для СМ и 250÷350 °С – для ММ.

· количество сушильного агента G_са должно быть оптимальным, поскольку чрезмерный расход ведет к угрублению мельничного продукта, недостаточный расход – к чрезмерному переизмельчению пыли. И то, и другое увеличивает расход энергии на размол.

В мельнице можно снять с топлива определенное количество влаги, т.к. теплота, подводимая в мельницах, постоянна.

2. W^ВН=10÷20% – используется предварительная подсушка топлива в трубе-сушилке и окончательная досушка топлива в мельнице.

3. W^ВН>20% (для высоковлажных топлив) – применяется предварительная подсушка топлива в специальной сушилке со сбросом сушильного агента и водяных паров в атмосферу и окончательная досушка в мельнице.

Под сушильной производительностью В_суш мельницы понимают максимальное количество топлива, которое может быть в ней подсушено от начальной до конечной влажности. Под размольной производительностью В_разм мельницы понимают максимальную производительность мельницы по сырому топливу, которое может быть размолото в ней до требуемой тонкости помола.

Для мягких топлив с большим содержанием влаги В_разм>В_суш ограничение производительности мельницы имеет место по В_суш.

Для твердых топлив с невысокой влажностью В_суш > В_разм ограничение производительности мельницы имеет место по В_разм.