Элементы системы пылеприготовления. Сепараторы. Циклоны

Лекция 6 Элементы системы пылеприготовления В системе пылеприготовления, кроме основного оборудования – собственно мельниц, имеется ряд вспомогательного оборудования: сепаратор, циклон, клапаны-мигалки, пылепитатели, пыледелители. Сепараторы Существующие мельницы выдают в качестве продукта размола не готовую пыль, а смесь мелких пылинок с некоторым количеством крупных частиц размером, ингда достигающим 3-5 мм. Для отделения крупных частиц и возврата их в мельницу для дополнительного размола используют сепараторы (пылеразделители). В молотковых, среднехоных и быстроходно-бильных мельницах сепараторы устанавливают непосредственно на корпусе мельницы. От шаровой барабанной мельницы сепараторы пространственно отделены и расположены на значительной высоте, а соединены с барабаном мельницы двумя трубопроводами: подъемным, по которому в сепаратор поступает смесь измельченного продукта с отработанным сушильным агентом, и опускным, по которому из сепаратора к входной горловине мельницы поступает возврат крупных частиц. Отделение в сепараторах крупных частиц происходит по принципу воздушной сепарации под действием гравитационных сил при падении скорости потока, либо под действием центробежных сил при сообщении потоку криволинейного движения. Циклоны Циклон (пылеотделитель) служит для отделения из пылевоздушного потока и осаждения готовой пыли, поступающей в него из сепаратора, и направления пыли в расположеный под циклоном пылевой бункер. Пылевоздушный поток, поступающий тангенциально в верхнюю часть циклона, закручивается, и при движении вниз по спирали между корпусом и центральной трубой пылевые частицы под действием центробежных сил отбрасываются к наружной стенки корпуса и сползают в нижнюю конечную часть циклона, откуда отводятся либо в пылевой бункер, либо в реверсивный пылевой шнек. Выходящий из циклона газ (транспортирующий агент) несет с собой не уловленную в циклоне наиболее мелкую пыль в количестве около 10 – 15 %. Под циклоном устанавливают два последовательно расположенных клапана-мигалки. Клапан-мигалка Клапан-мигалка (рис. 6.1) представляет собой установленный на трубопроводе клапан, автоматически время от времени открывающийся под действием массы скапливающейся под ним угольной пыли, а под действием груза – противовеса обратно закрывающийся после пропуска накопившейся пыли. Назначением клапана-мигалки является защита того или иного элемента пылесистемы от присосов воздуха при переходе топлива (пыли) из одной области давления в другую. Клапаны-мигалки устанавливают также на течке сырого топлива и трубе возврата из сепаратора. Рис.5.1. Схема устройства клапана-мигалки. Пылепитатели В системах пылеприготовления с промежуточным бункером пыль к горелкам подается пылепитателями, установленными в нижней части бункера. Подача пыли должна быть равномерной во вреени и по отдельным горелкам. На равномерность подачи пыли влияет конфигурация пылевого бункера. Для предотвращения застревания пыли бункер должен иметь вертикальные стенки, а у выпускных патрубков наклон стенок к горизонту должен быть больше угла естетсвенного откоса, т.е. не менее 650. Взрывные клапаны К существенным элементам пылесистемы относя также так называемые взрывные клапаны. Их устанавливают а различных местах тракта движения пыли и топлива: на устройстве для нисходящей сушки топлива, на трубопроводах между мельницей и сепаратором, между сепараторам и циклоном, между циклоном и мельничным вентилятором, а также на сепараторе, циклоне, пылевом бункере и т.д. Назначение взрывных клапанов, автоматически раскрывающихся в моменты резкого повышения давления при взрывах угольной пыли в пылесистеме, - защищать элементы оборудования от повреждений. Компоновка пылесистемы представлена на рис.5.2. Рис.5.2. Компоновка пылеприготовительного устройства для котла 230 т/ч. 1-бункер, 2-питатель угля, 3-мельница, 4-мельничный вентилятор, 5-сепаратор, 6-циклон, 7-взрывной клапан, 8-пылевой шнек, 9-бункер пыли, 10-питатели пыли. Выбор схемы пылеприготовления и типа мельницы Размол топлива производят в шаровых барабанных мельницах (ШБМ), шахтных мельницах (ШМ), среднеходных мельницах (СМ), в мельницах-вентиляторах (МВ) и в быстроходно-бильных мельницах (ББМ), молотковые мельницы (ММ). Выбор типа мельницы определяется размолоспособностью, выходом летучих и влажностью топлива. Для трудноразмалываемого топлива с малым выходом летучих, например АШ, используют ШБМ. Для каменных углей с умеренным выходом летучих более 8 % , и умеренной влажностью Wп<1 кг%/МДж, применяют главным образом СМ. Бурые угли с Wп=14 кг%/МДж независимо от твердости размалывают в ММ при замкнутой схеме сушки. Лишь для очень влажных бурых углей с Wп=47 кг%/МДж устанавливают ММ при замкнутой схеме сушки. Для размола сланцев так же применяют ММ. Для размола бурых углей с Wп более 6-7 кг%/МДж применяют МВ. Область применения ШБМ весьма широка, они применяются для парогенераторов любой паропроизводительности (от 20 т/ч и выше) и являются универсальными мельницами, пригодными для размола всех видов твердых топлив, не боятся износа, просты и надежны в эксплуатации. Однако из-за повышенного расхода электроэнергии на размол и значительной металлоемкости ШБМ применяются для размола твердых топлив, которые в других мельницах не могут размалываться. Область рационального применения ШБМ: - очень твердые, абразивные угли с низким коэффициентом размолоспособности Кло, например донецкий АШ (Кло=0,95), кизеловский Г (Кло=1); - низкореакционные угли с малым выходом летучи, требующие очень тонкого помола, например топливо марки АШ с выходом летучих Vг=4 % и R90=7 %, тощий уголь с Vг=12 % и R90= 10 %; - угли с большим содержанием серы и золы, которые в мельницах других типов вызывают сильный износ мелющих элементов (из-за высокой твердости серного колчедана и породы). Область применения молотковых мельниц ММ весьма значительна в связи с большей их экономичностью по сравнению с барабанными мельницами (удельный расход энергии на размол примерно в 1,5 раза меньше). ММ широко применяются для парогенераторов любой производительности от 12 т/ч и выше, для размола большой группы высокореакционных топлив, для которых эффективное воспламенение и выгорание может быть обеспечено при более грубом помоле, например бурые угли, каменные угли с Кло>1и Vг>28 %, сланцы, фрезторф. Область применения среднеходных мельниц СМ ограничивается относительно мягкими сухими каменными углями (Кло>1,2), тонкость пыли при размоле в среднеходных мельницах составляет R90= 10 – 35 %, для размола высокосернистых и многозольных углей не пригодны. СМ применяются для парогенераторов любой производительности от 12 т/ч и выше. Область применения быстроходно-бильных мельниц ББМ ограничена для размола относительно мягких (Кло=1,2) каменных углей и отходов обогащения. Применяют только для парогенераторов малой мощности от 6,5 до 50 т/ч. Область применения мельницы-вентилятора МВ ограничена для размола мягких влажных бурых углей и фрезерного торфа в парогенераторах любой производительности от 12 т/ч. Особенно целесообразно использование мельниц-вентиляторов для высоковлажных не очень твердых (Кло≥1,2) бурых углей и лигнитов с приведенной влажностью Wп= 3,6÷7,2 %∙кг/МДж. Схема пылеприготовления выбирается в зависимости от вида сжигаемого топлива, типа мельницы, топочного устройства, паропроизводительности и нагрузки. Индивидуальные замкнутые схемы пылеприготовления как с прямым вдуванием, так и промежуточным бункером рекомендуется применять при размоле топлив с Wп<3,64,8 кг%/МДж для топок с сухим и жидким шлакоудалением. При более высокой влажности топлива эти схемы нецелесообразны из-за повышения потерь тепла в парогенераторе, а также неустойчивости процесса горения, особенно в топках с жидким шлакоудалением. Для мельниц вентиляторов допускается размол высоковлажных бурых углей с Wп=3,67,2 кг%/МДж при сушки до мельницы топочными газами в сушильной шахте. Схема с прямым вдуванием рекомендуется для котельных агрегатов с базовой нагрузкой, что позволяет вести работу мельницы по оптимальному режиму с наименьшим расходом энергии на пылеприготовление и транспорт топлива. Схему с промежуточным бункером применяют в основном для котлов с переменной паровой нагрузкой, при этом можно осуществлять работу мельниц на номинальном режиме с временным отключением одной из них. Индивидуальная замкнутая схема с промежуточным бункером применяется чаще всего с ШБМ при работе парогенераторов как с базовой, так и с переменной нагрузками. В последнем случае, установленные на парогенераторе ШБМ работают с максимальной производительностью, накапливая пыль в бункере и передавая ее реверсивным шнеком в пылесистемы соседних парогенераторов. При заполнении промбункера ШБМ останавливаются для срабатывания накопленной пыли. Применение мельниц типа ММ, СМ в схеме с пылевым бункером малоцеолесообразно из-за усложнения схем для этих мельниц. Индивидуальные замкнутые схемы пылеприготовления с прямым вдуванием могут применяться для всех типов мельниц. Однако при использовании ШБМ они целесообразны лишь при условии работы котлов с базовой нагрузкой, т.к. при снижении нагрузки парогенератора и соответственно производительности мельницы резко повышается удельный расход электроэнергии на размол. Индивидуальная разомкнутая схема с пылевым промежуточным бункером применяется при размоле высоковлажных топлив с Wп>5 кг%/МДж для топок с сухим и предпочтительнее с жидким шлакоудалением. Число мельниц на котел выбирается в зависимости от производительности котла, типоразмера мельницы и принятой схемы пылеприготовления см. таблицу 5.1. Таблица 5.1 Рекомендуемое число мельниц на котел Тип мельницы Паропроизводительность котла, т/час Схема пылеприготовления До 240 430-660 ШБМ 2 2 С прямым вдуванием ШМ 3-4 4 С прямым вдуванием СМ 3-4 4 С прямым вдуванием ШБМ 2 2 С промежуточным бункером На котел большой паропроизводительности устанавливают не менее двух мельниц, чем обеспечивается возможность работы котла с нагрузкой до 75 % от номинальной паропроизводительности при выходе из строя одной мельницы. Размольная производительность одной мельницы определяется по формулам представленным ниже. В индивидуальной схеме с прямым вдуванием: при двух мельницах Вм=0,75В т/час; при трех и более мельницах , В индивидуальной схеме с промежуточным бункером , где В – расход топлива на котел при номинальной нагрузке, т/ч; Вм – производительность мельницы, т/ч; zк – число котлов; zм – число мельниц на котел; ∑zм – число всех установленных мельниц.