Каждый тип мельниц может быть включен в разные схемы пылеприготовления: индивидуальные (замкнутые или разомкнутые) и центральные, а сами схемы пылеприготовления могут иметь многочисленные варианты исполнения. При установке ШБМ могут применяться принципиальные схемы систем пылеприготовления, приведенные на рис. 3.24—3.26, т. е. индивидуальные замкнутые с прямым вдуванием, индивидуальные замкнутые с промежуточным бункером для пыли, индивидуальные полуразомкнутые и центральные разомкнутые. Детальные описания названных схем можно найти в [2, 5, 6, 18, 27, 32, 42, 47] и др. Здесь же даны некоторые сведения об особенностях схем с ШБМ.
В индивидуальной схеме с прямым вдуванием и замкнутым циклом сушки (рис. 3.24) поступающий на размол сырой уголь подсушивается горячим воздухом или его смесью с топочными газами. Если сушка топлива обеспечивается горячим воздухом, поступающим в мельницу, то газопровод для отсоса газов из топки не используется.
Рис. 3.24. Индивидуальные схемы приготовления пыли в ШБМ с прямым вдуванием.
а — для работы под давлением; б — для работы под разрежением; 1— бункер угля; 2 — отсекающий шибер; 3 — автовесы; 4 — бункер для измерения массы топлива; 5 — питатель сырого угля; 6 — течка сырого угля: 7 — устройство для сушки в нисходящем трубопроводе; 8 — ШБМ; 9 — клапан присадки холодного воздуха; 10 — расходомер сушильного агента; 11 — мигалка; 12 — сепаратор; 13 — взрывной клапан; 14 — мельничный вентилятор; 15 — распределитель пыли; 16 — горелка; 17 — короб вторичного воздуха; 18 — котел; 19 — дутьевой вентилятор; 20 — воздухоподогреватель; 21 — подвод горячего воздуха; 22 газопровод; 23 — смесительная камера.
Рис. 3.25. Индивидуальная схема с промежуточным бункером для приготовления пыли в ШБМ.
а — с подачей пыли воздухом от мельничного вентилятора; б — с подачей пыли воздухом от дутьевого вентилятора; 24 — циклон; 25 — перекидной шибер; 26 — шнек; 27 — бункер для пыли; 28 — питатель пыли; 29 — заглушка; 30 — смеситель; 31 — короб первичного воздуха; 32 — трубопровод отсоса влаги; 33— короб сбросного воздуха; 34 — сбросная горелка; 35 — атмосферный клапан. Остальные обозначения — см. рис. 3.24.
Сушка производится частично в специальном подсушивающем устройстве, расположенном перед ШБМ, и заканчивается непосредственно в ней.
Рис 3.26. Центральная разомкнутая схема приготовления пыли с не вентилируемыми ШБМ и паровыми сушилками
36 — распределитель подачи топлива в мельницах; 37 — трубопровод подвода пара п сушилку; 38 — течка для сушки к соседней пылесистеме; 39 — насос для подачи пыли; 40 — питатель сушки; 41 — отсекающий шибер; 42 — трубопровод отвода конденсата; 43 — сушилка; 44— шлюзовой затвор; 45 — электрофильтр; 46 — отвод парогазовоздушной смеси; 47 — вентилятор; 48 — калорифер; 49 — рукавный фильтр; 50 — трубопровод сжатого воздуха; 51 — трубопровод подачи пыли в котельную; 52— элеватор. Остальные обозначения — см. рис. 3.24 и 3.25.
Если уголь имеет невысокую влажность, то сушка производится только в ШБМ одновременно с его размолом, а дополнительное подсушивающее устройство в схеме отсутствует. Размельченные частицы угля выносятся потоком сушильного агента из ШБМ и попадают в сепаратор, где происходит отделение крупных частиц, которые снова направляются в ШБМ для повторного размола. Готовая пыль по пылепроводам поступает к горелкам котла. Для лучшего распределения пыли по горелкам на пылепроводах устанавливаются пылераспределители (в простых схемах их может не быть). В индивидуальных схемах, где ШБМ работает под разрежением (рис. 3.24,б), мельничный вентилятор устанавливается за сепаратором и пропускает через себя весь поток сушильного агента с пылью. В тех же схемах, где ШБМ работает под давлением (рис. 3.24,а), вентилятор первичного воздуха стоит перед ШБМ и работает на чистом, горячем сушильном агенте. Весь сушильный агент в замкнутых схемах поступает вместе с пылью в топку и составляет часть воздуха, необходимого для горения. Наиболее выгодно (с точки зрения всей котельной установки) применение воздушной сушки, которая позволяет получить более высокие температуры в зоне воспламенения и горения, а следовательно, обеспечивает более устойчивое зажигание и горение топлива, сжигание углей в топках с жидким шлакоудалением и устраняет необходимость в газозаборных окнах и газопроводах к ШБМ.
Воздушную сушку вее же не всегда можно применить, так как при сжигании углей, требующих для сушки повышенных температур воздуха, усложняется и утяжеляется котел. Это связано с тем, что в современной котельной установке температуру горячего воздуха 450°С можно получить только в двухступенчатом воздухоподогревателе. В установках с ШБМ, где используются каменные угли с незначительным содержанием влаги, т. е. там где не требуется высокий подогрев воздуха, успешно применяются схемы с чисто воздушной сушкой. К недостаткам воздушной сушки можно отнести повышенную взрывоопасность в связи с содержанием в сушильном агенте большого количества кислорода. Поэтому в подобных схемах при сжигании взрывоопасных топлив требуется применять ряд мероприятий по обеспечению взрывобезопасности системы. Применение газовой сушки снижает возможность взрывов в пылесистеме, а также позволяет сушить практически угли с любой влажностью.
В схемах пылеприготовления под давлением (рис. 3.24,а), хотя и повышается срок службы лопаток вентилятора и устраняются присосы холодного воздуха в топку котла, имеется ряд недостатков, а именно несколько повышается расход электроэнергии на пневмотранспорт из-за работы вентилятора на горячем (до 400°С) сушильном агенте, а самое главное возникает необходимость создания плотной системы по всему пылеприготовительному тракту, включая питатель сырого угля и ШБМ, что не всегда может быть сделано. Неплотности в пылеприготовительной системе в этом случае могут привести к пылению, что в свою очередь ведет к образованию взрывоопасных очагов и повышению концентрации пыли в помещении котельной выше допустимых санитарных норм. Кроме того, при недостаточной высоте слоя угля в бункере и недостаточной плотности питателя сырого угля может произойти фильтрация сушильного агента через слой топлива, что вызовет его разогрев. Это, в свою очередь, может привести к образованию очагов горения в бункере с выделением опасных отравляющих газов (окиси углерода) и опасности взрыва. В системах, работающих под разрежением, иногда во избежание усиленного износа лопаток вентилятора устанавливают перед ним циклон. Однако это ведет к усложнению и удорожанию пылеприготовительной установки. Индивидуальные схемы с прямым вдуванием с ШБМ рациональны только в установках, работающих с постоянной нагрузкой, так как при снижении нагрузки ШБМ резко возрастает удельный расход электроэнергии на размол топлива.
В отечественной энергетике индивидуальные системы пылеприготовления с прямым вдуванием с ШБМ, как правило, не применяются. За рубежом эти системы с ШБМ более распространены.
Очень большое распространение ШБМ в СССР получили в индивидуальных системах пылеприготовления с промежуточным бункером и замкнутым циклом сушки (см. рис. 3.25). Здесь, так же как и в схеме с прямым вдуванием, сушка может быть осуществлена горячим воздухом, топочными газами и их смесью. В связи с тем, что в последнее время ШБМ стали применять в основном только для углей типа АШ, имеющих невысокую влажность, в этих схемах используется сушка горячим воздухом. Схема может иметь другие модификации. Так, например, мельничный вентилятор иногда подает сушильный агент из циклона в сбросные горелки, а из бункера пыль транспортируется в топку горячим воздухом под напором дутьевого вентилятора (см. рис. 3.25,б) или от специального вентилятора горячего дутья (ВГД), а иногда мельничный вентилятор одновременно и транспортирует пыль от бункера к горелкам котла (см. рис. 3.25,а). Если установка предназначается для сжигания углей с повышенной влажностью, то перед ШБМ устанавливают устройство для предварительной сушки. Для сравнительно сухих углей, например АШ с 8%, устройство для предварительной подсушки не делают. В схемах с промежуточным бункером, как правило, устанавливается шнек для переброски готовой пыли за циклоном от одной установки к другой. За бункером пыли устанавливаются питатели пыли, регулирующие ее подачу в топку.
Схемам с промежуточным бункером присущи такие недостатки, как сложность, большие габариты, увеличенный расход энергии на пневмотранспорт, большие присосы холодного воздуха и повышенная взрывоопасность. Однако эти схемы имеют и ряд преимуществ: увеличивается долговечность мельничного вентилятора, работающего на очищенном в циклоне сушильном агенте, повышается надежность пылесистемы в связи с некоторой независимостью ее от работы котла из-за наличия запасов пыли в бункере, улучшается система регулирования котла при изменении нагрузки, так как можно изменять расход пыли и воздуха, не меняя режима работы системы пылеприготовления.
Центральные разомкнутые схемы пылеприготовления иногда применяются для котлов большой производительности. При центральных схемах ШБМ могут располагаться и у котла, но обычно строится специальный пыле- завод, где производится размол и сушка топлива. На рис. 3.26 показана схема центрального пылезавода для АШ, полуантрацитов и каменных углей. Здесь обычно применяют ШБМ невентилируемого типа с механической выгрузкой размолотого топлива. Сырой уголь предварительно проходит сушку в паровой трубчатой сушилке, а затем поступает на размол в мельницу. Сушки в ШБМ практически нет, так как горячий воздух подается в ШБМ только для ее слабой вентиляции. Готовая пыль собирается в бункерах пылезавода, откуда подается при помощи специальных пылевых насосов в бункера пыли котлов и затем в топку. Эти схемы отличаются повышенной сложностью и стоимостью, но имеют и положительные стороны: повышение к.п.д котла; использование для сушки топлива отработанного пара, упрощение регулирования работы котла вследствие постоянства качества подаваемой пыли и отсутствия сброса холодного сушильного агента в топку.
Компоновка ШБМ у котла, как правило, выполняется с одной его стороны в один ряд (рис. 3.27). Для индивидуальных схем пылеприготовления с прямым вдуванием пылепроводы от ШБМ идут непосредственно к своим горелкам, хотя иногда применяют схемы с перебросом пыли к горелкам от других мельниц.
Рис 3.27. Схемы возможного расположения ШБМ у котлов. а — для пылесистемы с прямым вдуванием; б — для пылесистемы с промежуточным бункером и несколькими котлами; в — то же и с одним котлом при угловом расположении горелок; г — то же и с одним котлом с боковым расположением горелок; 1 — котел; 2 — ШБМ; 3 — промежуточный бункер; 4 — горелки.
Компоновка ШБМ в схемах с промежуточным бункером может выполняться с передачей пыли от мельничных систем на бункер одного котла (рис. 3.27,в г) или с промежуточными пылепроводами, позволяющими перебрасывать от одного котла к другому (рис. 3.27,6). Последняя схема, несмотря на свою сложность, более гибка в эксплуатации. Здесь любая ШБМ может быть остановлена без ущерба для работы котла.
Примером компоновки ШБМ у котла при схеме с промежуточным бункером пыли может служить расположение ШБМ типа Ш-10 у котла ТП-230-2 (рис. 3.28) и ШБМ типа ШК-32 у котла Е-420/140ж (рис 3.29). Как видно из этих рисунков, подача пыли в топку котла в первом случае осуществляется сушильным агентом под напором мельничного вентилятора, а во втором — горячим воздухом от вентилятора первичного воздуха 18. В этом случае мепьничный вентилятор подает воздух от циклонов к сбросным горелкам. Расположение горелок на фронтальной и задней стенках топки (рис 3.29) приводит к значительному увеличению длины пылепроводов, а следовательно, к повышению их сопротивления и увеличению числа гибов, где наиболее вероятно истирание их угольной пылью.
Рис. 3.28. Компоновка пылесистемы котла типа ТП-230-2 с ШБМ типа Ш-10.
1 — бункер угля; 2— питатель сырого угля; 3 — сепаратор; 4 — ШБМ; 5 — пылепроводы; 6— газопровод сушильного агента; 7 — мельничный вентилятор; 8 — вентилятор инертных газов; 9— линия горячего воздуха; 10 — линия слабо подогретого воздуха; 11— котел; 12—горелки; 13 — линия для инертных газов; 14—бункер пыли; 15— шнек; 16 — трубопровод пылегазовой смеси; 17 — циклон.
С этой точки зрения схема, показанная на рис. 3.28, где топка котла имеет встречное расположение горелок, более рациональна.
Рис. 3.29. Компоновка пылесистемы котла типа Е 420/140ж с мельницами типа ШК-32
18 — вентилятор первичного воздуха. Остальные обозначения — см. рис. 3.28
По нормам технологического проектирования тепловых электростанций и тепловых сетей Минэнерго СССР [48] в настоящее время для электростанций, работающих на твердом топливе, независимо от его вида применяются только замкнутые индивидуальные системы пылеприготовления.
При установке ШБМ пылеприготовительные установки выполняются, как правило, с промежуточным бункером пыли. Этими же нормами предписывается иметь питатели сырого угля с производительностью, большей ШБМ на 10%. Полезная вместимость бункеров сырого топлива должна быть на ЛШ и каменных углях не менее чем на 8 ч работы котла с номинальной нагрузкой, а полезная вместимость промежуточного бункера пыли — не менее чем на Й—2,5 ч работы котла с номинальной нагрузкой.
