Основные характеристики угольной пыли

Твердое топливо размалывается в мельницах до размеров δ_ч=0÷200 (1000) мкм (верхний предел определяется реакционной способностью топлива). Сухая, свежеприготовленнная пыль адсорбирует значительное количество воздуха, вследствие чего ρ_пыли= 400÷500 кг/м³. Слежавшаяся пыль имеет более высокую плотность ρ_пыли=800÷900 кг/м³. Основными характеристиками топливной пыли является фракционный состав и тонкость помола.

Фракционным составом называется распределение количества частиц по весу в зависимости от размера частиц.

R_δ = f(δ),

где R_δ –полный остаток частиц размером δ, содержание частиц размером больше δ, в % массы.

D_δ – полный проход частиц размером δ (процентное содержание частиц по массе размером меньше δ).

Для каждого размера частиц δ соблюдается равенство

R_δ+ D_δ=100%

Наиболее простым способом определения фракционного состава пыли является ситовой анализ. Для этого навеска топлива просеивается через комплект сит, в которых размер в свету последовательно снижается от 2000 до 40 мкм. Для определения фракционного состава, навеска топлива помещается на верхнее сито и в течении некоторого времени, в зависимости от характеристик пыли, производится её просев на рассевочной машине. По окончании производится взвешивание остатков пыли на каждом сите и рассчитываются величины полных остатков R_δ по выражению

,

где - полный остаток на верхнем сите,

- сумма частных (фракционных) остатков на ситах с номерами (i) от 2 до n (n-порядковый номер в комплекте дна- δ=0).

В качестве примера рассмотрим рассев навески пыли весом 20 грамм на комплекте сит от 400 до 50мкм.

Размер ячейки сита δ в мкм	Величина остатка в граммах	Величина полного остатка R в граммах	Величина полного остатка R в %
	0,1	0,1	0,5
	0,9	1,0	5,0
	2,5	3,5	17,5
	3,5	7,0	35,0
	3,0	10,0	50,0
	4,5	14,5	72,5
	5,5	20,0	100,0

 

В результате пыль делится на фракции по размеру.

На основании ситового анализа строится кривая фракционного состава.

Приблизительно фракционный состав описывается уравнением Розина-Раммлера:

,

где b, n – эмпирические коэффициенты; δ – размер частиц. n – коэффициент равномерности структуры готовой пыли. Для монофракции n=∞. В реальных размольных установках n=0,7-1,3.

Коэффициент равномерности структуры готовой пыли, (n) оказывает влияние на экономичность размола топлива и эффективность сжигания пыли. Чем больше n, тем меньше в данной пыли мелких (переизмельченных) и крупных (недомолотых) частиц. Поэтому сокращается расход энергии на размол, т.к. мощность, потребляемая мельницей пропорциональна удельной площади поверхности пыли, которая увеличивается при переизмельчении частицы. С другой стороны, полнота сгорания твердых частиц также зависит от размера. Механический недожог топлива q₄ определяется в основном присутствием крупных недомолотых частиц.

Величина n может быть определена на основании ситового анализа по полным остаткам двух размеров:

,

где , - полные остатки на ситах 90 и 200 мкм

В энергетике тонкость помола топлива оценивается (содержанием частиц крупнее 90 мкм).

 

Определение оптимальной тонкости помола проводится на основании технико-экономических расчетов, учитывающих стоимости топлива, металла, электроэнергии, реакционной способности топлива, оборудование и схему системы пылеприготовления.

Топливо	V^г, %	R90^опт, %
АШ		4÷8
Т		8÷10
Г; Д	>30	25÷30

 

 

Размольные свойства топлива

Производительность одной и той же мельницы при прочих равных условиях зависит от механической прочности топлива. В энергетике эта величина оценивается коэффициентом размолоспособности лабораторным относительным К_ЛО:

,

где , - удельные расходы электроэнергии на размол соответственно эталонного топлива (АШ) и испытуемого топлива.

Иначе,

,

т.е. К_ЛО показывает, во сколько раз производительность мельницы на испытуемом топливе выше производительности мельницы на эталонном топливе.

Тип топлива	КЛО
Донецкий АШ	0,95
Донецкий Т	1,5
Кизеловский Г
Подмосковный БЗ	1,7
Березовский БЗ	1,2
Сланцы	2,5

Размолоспособность реального топлива оценивается коэффициентом К_РТ:

,

где П_ДР – поправка на степень дробления (начальную крупность топлива);

П_ВЛ – поправка на влажность.

Абразивность топлива влияет на продолжительность рабочей кампании мельницы и характеризуется относительным коэффициентом абразивности [г/кВт*ч]:

,

где - убыль веса мелющих органов мельницы, выполненных из углеродистой Ст3 (г);

- работа мельницы (кВт*ч).

=0,3÷0,8 г/квт∙ч в зависимости от абразивности топлива.

Износостойкость стали оценивается относительным коэффициентом износостойкости:

,

где - убыль веса мелющих органов мельницы, выполненных из эталонной углеродистой Ст3;

- убыль веса мелющих органов мельницы, выполненных из из рассматриваемой более твердой стали марки Х.

Взрываемость пыли. Топливная пыль в смеси с воздухом при определенных условиях может образовывать взрывоопасную смесь. Взрываемость определяется следующими факторами:

· V^Г- выхода летучих;

· W^P - влажности;

· A^P - зольности;

· S^P_Л – содержания летучей серы;

· R₉₀ – тонкости помола топлива;

· μ – концентрации угольной пыли [кг пыли/кг воздуха] (0,3÷0,6)

· t_аэр - температура аэросмеси;

· О₂ – содержания кислорода в аэросмеси.

При V^Г <10% - топливо невзрывоопасно.

Наиболее взрывоопасными являются пыли Кизеловских, Донецких и Кузнецких газовых углей, пыли бурых углей, фрезторфа. Воспламенение пыли чаще всего происходит в результате самовозгорания слежавшейся пыли и реже – от внешнего источника. Наиболее опасными режимами с точки зрения образования взрывов являются нестационарные режимы, особенно пуск системы пылеприготовления.

Взрыв угольной пыли является следствием воспламенения в замкнутом пространстве газообразных продуктов, выделяющихся при нагревании топлива.

При недостатке кислорода образование взрыва невозможно.

Взрывобезопасные объемные концентрации О₂:

Топливо	Взрывобезопасная концентрация
торф, сланец	16%
бурый уголь	18%
каменный уголь	19%

Для снижения концентрации кислорода в системе пылеприготовления, первичный воздух разбавляется продуктами сгорания или инертными газами.

Для тушения очагов взрыва также применяется снижение концентрации кислорода путем ввода СО₂, пара и воды. При эксплуатации пылесистем для исключения взрывов ограничивается максимальная температура аэросмеси за мельницей, которая указывается в режимных картах.:

Для снижения последствий взрывов оборудование системы пылеприготовления снабжается взрывными клапанами

ПВК-предохранительный взрывной клапан

 

 

ЛЕКЦИЯ №12

 

Системы пылеприготовления

котлов; здесь схема сушки всегда разомкнута.

Принципиальная схема центральной системы пылеприготовления:

1 - бункер дробленого топлива; 2 - питатель; 3 - отсекающий шибер; 4 - сушилка; 5 - подвод пара к сушилке; 6 - отвод конденсата; 7 - разгрузочная камера; 8 -линия к отсосному вентилятору; 9 - мельница; 10 - сепаратор; 11 - шлюзовый затвор; 12 - шлюзовый затвор; 13 - электрофильтр; 14 - циклон; 15 - клапаны-мигалки; 16 - бункер пыли; 17 - винтовой пневматический насос; 18 - подача сжатого воздуха; 19 - мельничный вентилятор; 20 - шнек; 21 - отсос водяных паров; 22 - рукавный фильтр; 23 - вентилятор; 24 - калорифер; 25 - подача пыли; 26 - фильтр-пылеотделитель; 27 - вентилятор; 28 - пылевой бункер парогенераторов; 29 - питатели пыли; 30 - пылепроводы к горелкам;

Достоинства:

· пыль имеет стабильное качество по тонкости размола и влажности, потери не зависят от режима работы котлов;

· независимость режима работы пылесистемы от режима работы котлов.

Недостатки:

· большие капитальные затраты на сооружение пылезавода;

· сброс в атмосферу части топлива в виде мельчайших частиц и, как следствие, потери и загрязнение окружающей среды.

Индивидуальные системы пылеприготовления располагаются в котельном отделении в непосредственной близости от котла, который обслуживают. Выбор схемы сушки определяется величиной приведенной влажности W^П:

· W^П<4 % 4,19 кг/МДж. Замкнутая схема сушки. При этом влага, испаряющаяся при подсушке топлива, подается в топку, что ведет к снижению температуры факела, повышению потерь с недожогом топлива и потерь с уходящими газами из-за увеличения их объема и, как следствие, общему снижению η_КА^брутто.

· W^П>4 % 4,19 кг/МДж. Разомкнутая схема сушки. Водяные пары вместе с сушильным агентом и мельчайшими частицами топлива сбрасываются в атмосферу.