Современная теплоэнергетика, металлургия и цементная промышленность активно используют твердое топливо, в частности, уголь. Для его максимально эффективного и полного сгорания в топках котлов и печей кусковой уголь переводят в тонкодисперсное состояние, то есть превращают пыль. Процесс преобразования твердого топлива в горючую пылевоздушную смесь происходит в специализированных комплексах – системах пылеприготовления. Их основная задача – подготовить топливо таким образом, чтобы оно сгорало с интенсивностью, сопоставимой с горением газа или мазута.
Сжигание топлива в виде пыли дает немалые преимущества. Мельчайшие частицы угля, взвешенные в потоке воздуха, имеют огромную суммарную поверхность контакта с окислителем. Это способствует практически мгновенному воспламенению и полному выгоранию органической массы. В результате повышается коэффициент полезного действия котельного агрегата, снижается химический и механический недожог, а также уменьшается количество вредных выбросов в атмосферу.
Основные этапы технологического процесса
Система пылеприготовления – это не отдельный аппарат, а целая технологическая линия, состоящая из последовательно соединенных узлов и механизмов. Каждый элемент этой линии выполняет свою специфическую функцию, а их слаженная работа определяет качество готового продукта – угольной пыли с заданными параметрами влажности и тонины помола. Качество готовой пыли напрямую влияет на стабильность горения в топке и общую экономичность работы станции.
Весь процесс можно разделить на несколько стадий:
- Подача исходного сырья. Уголь из бункера сырого топлива при помощи питателей подается в мельницу.
- Сушка. Одновременно с подачей угля в мельницу направляется горячий воздух или дымовые газы. Сушильный агент отдает свое тепло топливу, испаряя из него избыточную влагу.
- Размол. Непосредственно в мельнице происходит измельчение кусков угля до частиц необходимого размера.
- Сепарация. Поток воздуха, проходящий через мельницу, подхватывает измельченные частицы и уносит их в сепаратор. В нем происходит разделение пыли по фракциям: мелкие, готовые частицы уносятся потоком дальше, а более крупные возвращаются в мельницу на домол.
- Транспортировка. Готовая пылевоздушная смесь по пылепроводам направляется к горелкам котла.
Такая организация процесса в едином агрегате (мельнице-вентиляторе) применяется в системах с прямым вдуванием пыли. Существуют также схемы с промежуточным бункером, где готовая пыль накапливается перед подачей в топку. Конкретную схему работы выбирают на основании характеристик топлива и режима работы основного оборудования.
Классификация систем пылеприготовления и виды оборудования
Выбор конкретной схемы пылеприготовления и типа оборудования зависит от множества факторов: марки и характеристик используемого угля (твердость, влажность, зольность), производительности котельной установки и специфических требований к тонине помола. Оборудование, используемое в этих системах, можно условно разделить на две большие группы: мельничное и питающее. У каждого типа агрегатов есть определенные конструктивные особенности и своя специфика применения.
Мельничное оборудование
Мельница является центральным элементом всей системы. Именно в ней происходят одновременно три процесса: сушка, размол и вентиляция. В современной промышленности наибольшее распространение получили несколько типов мельниц:
- Шаровые барабанные мельницы (ШБМ). Это классическое и очень надежное оборудование. Мельница имеет вид вращающегося барабана, частично заполненного стальными шарами. При вращении барабана шары перекатываются и падают, измельчая уголь за счет удара и истирания. ШБМ отлично подходят для размола твердых и абразивных углей, в том числе антрацитов. Они отличаются высокой надежностью и простотой конструкции, но при этом считаются энергоемкими.
- Среднеходные валковые мельницы. Это более современный и энергоэффективный тип оборудования. Измельчение в них происходит путем раздавливания и истирания угля между неподвижным мелющим кольцом и вращающимися валками (роликами). Примером являются модели типа JS-MPS от компании JackShaft. Они отличаются высокой производительностью, способны работать с влажными углями и оснащены функцией тонкой регулировки тонины помола. Благодаря их применению снижается удельный расход электроэнергии на тонну готовой пыли.
Питающее и дозирующее оборудование
Стабильная и бесперебойная работа всей системы пылеприготовления немыслима без точной и равномерной подачи сырого угля в мельницу. Отклонения в подаче топлива могут привести к нестабильной работе мельницы и нарушению процесса горения в котле. Для этой цели применяются специальные питатели, которые забирают топливо из бункера и дозируют его.
В качестве примера современного оборудования можно рассмотреть следующие типы питателей:
- Питатели скребковые. В них уголь перемещается по коробу при помощи цепи со скребками. Это простая и надежная конструкция, подходящая для подачи топлива крупной фракции. Они устойчивы к абразивному износу и простые в обслуживании.
- Ленточный питатель (весовой дозатор). Это более сложное и точное устройство. Уголь движется на конвейерной ленте, которая проходит через весоизмерительную систему. Электроника постоянно отслеживает вес подаваемого топлива и регулирует скорость ленты, с высокой точностью поддерживая заданную производительность. Это дает возможность гибко управлять нагрузкой котельного агрегата.
Надежность каждого элемента, от питателя до сепаратора, определяет общую производительность и безопасность эксплуатации котельной установки.
Современные системы пылеприготовления – это высокотехнологичные комплексы, которые дают возможность эффективно использовать угольное топливо, снижая при этом нагрузку на окружающую среду и повышая экономические показатели работы промышленных предприятий.