Roman LEROCH, M arian LAMCH ZPBE ENERGOPOMIAR, Gliwice
MOŻLIWOŚCI POLEPSZENIA PRZEM IAŁU
W MŁYNACH WĘGLOWYCH DO WĘGLA KAMIENNEGO Z ODSIEWACZAMI STATYCZNYMI UZYSKANE DROGĄ ZMIAN KONSTRUKCYJNYCH
S tr esz c z en ie . N a podstaw ie pom iarów przeprow adzonych przez ZPBE Energopom iar omówiono jakość przem iału pyłu węglowego uzy
skiwanego w eksploatow anych w krajowej energetyce m łynach węglo
wych m ielących węgiel kam ienny, wyposażonych w odsiewacze statycz
ne, oraz spraw dzone m etody polepszenia jakości przem iału i zw iązane z tym problemy. Popraw a jakości przem iału rozpatrzona została w zakre
sie wyznaczonym w ym aganiam i sp alan ia niskoem isyjnego.
IMPROVEMENT OF GRINDING QUALITY IN HARD COAL MILLS WITH STATIC SIFTERS ACHIEVED BY MEANS OF RECONSTRUCTION
Sum m ary. B asing on th e m easurem ents, th e pap er discusses th e quality of coal d u st m illing obtained in coal pulverizers th a t are equipped w ith static sifters and used to m ill h a rd coal by th e domestic power industry. The pap er also p resen ts th e checked m ethods to improve m illing quality as well as th e associated problems. The im provem ent of m illing quality h as been considered in view of the requ irem en ts for low—em ission combustion.
B03MOACHOCTH yJIYRIIIEHHÍl KARECTBA nOMOJIA YrOAbHOÍÍ flbUIH B MEJIbHHRAX AJI 9 KAMEHHOrO YTJI5I, nOAYREHHOE ITYTEM KOHCTPYKTHBHblX H3MEHEHHÍI
Pe3K)Me. Ha o c h o b c n p o B c ą c H H H x H c n t r r a H H H o ó c y x c f l e H o K a v e c x B O n o M O J i a y r o j i b H O H n b u i H K a M e H H o r o y r j i a , K O T o p u i i n o J i y a a e T C H b n p u M e i o i e M h i x b n O J I b C K O H 3H C p r C T H K e C p e A H e X O f l H H X M C J I b H B H a X H M e j i b H H q a x — B e H T H j i a T o p a x , o ó o p y A O B a H H b i x c T a T H a e c K H M H c e n a p a T o p a M H i i h j i h . I I p e ą c T a B J i e H O n p o B e p e H H b i e m c t o a l j y a y a m e m i a x a v e c T B a n o M O J i a y r o j i b H o i i n b u i H h C B M3a H H w c c T e M n p o ó J T C M h i . Y j T y a u i e H H e x a a e c T B a n o M o a a
p a c c M O T p e H O c o r j i a c H O c T p e ó o u a n H H M H c r o p a n o f l n e ą y i ą e r o k o ip a H M H C H H io 3M HCCH H NOx.
Stopień rozdrobnienia pyłu węglowego przeznaczonego do spalan ia w ko
m orach paleniskowych kotłów pyłowych je s t isto tn y ze względu n a zapewnie
nie właściwej jakości spalania.
W celu zapew nienia poprawnego spalania, w stosow anych układ ach paleni
skowych nie realizujących spalan ia niskoem isyjnego, dla krajowych węgli kam iennych, biorąc pod uwagę koszty przygotow ania pyłu, przyjm uje się jako odpowiedni pył o stopniu rozdrobnienia określonym pozostałościam i R90 od 25% do 30% i R200 poniżej 8%. W artości te, jako obowiązujące, wchodziły w treść norm y PN -79/M -34130, obecnie zastąpionej norm ą PN -89/M -34130/01, k tó ra nie precyzuje ogólnie wymaganego stopnia rozdrobnienia pyłu, uzależ
niając go od w ym agań dla konkretnej instalacji.
Instalacje młynowe kotłów energetycznych opalanych węglem kamiennym są n a ogół wyposażone w m łyny średniobieżne, m iażdżące, w większości pier- ścieniowo-kulowe. W instalacjach młynowych kotłów wodnych oraz parowych o m niejszych wydajnościach są również stosow ane m łyny w entylatorow e.
W ymienione młyny, poza nielicznymi w yjątkam i, zostały wyprodukowane przez Fabrykę P alenisk M echanicznych w Mikołowie. Produkcja młynów pier
ścieniowo—kulowych zapoczątkow ana została zakupem licencji m łyna E-70 firm y Babcock-Wilcox. Pierw sze krajowe m łyny zbudowane wg tej licencji o oznaczeniu EM -70 wprowadzono do eksploatacji w roku 1963. Opierając się n a uzyskanych doświadczeniach skonstruow ane zostały m łyny MKM-33 i M KM -25. Produkcja młynów w entylatorow ych do przem iału węgla kam ien
nego, z opracowanej przez C entralne Biuro K onstrukcji Kotłów w Tarno
wskich Górach serii MWk (MW k-8, M W k-12, M W k-16, M W k-25), zapocząt
kow ana została młynem M W k-12, którego prototyp uruchom iony został w roku 1965.
Określony uprzednio stopień rozdrobnienia pyłu może być uzyskany w obydwu wymienionych rodzajach młynów przy nieprzeciążaniu i utrzym yw a
n iu prawidłowego poziomu wentylacji. W arunkiem je s t odpowiedni sta n tech
niczny i właściwe nastaw ienie elem entów regulacyjnych odsiewacza. Poprawa przem iału w ystępuje w raz z obniżeniem wentylacji.
Przykładowo zdolność przem iałow a m łyna pierścieniowo—kulowego typu EM -70, przy m ieleniu węgli o podatności przemiałowej w granicach od GrH50 do GrH55, pozwala uzyskać przy obciążeniach 10 do 12 t/h rozdrobnienie pyłu określone pozostałością Rg0 w granicach od 25 do 30%, przy średniej liczbie polidyspersji pyłu (w zakresie pozostałości od 0,09 do 0,2 m m )rzędu 0,9 do 1,1.
O ptym alna w entylacja w tych w arun k ach wynosi 16000 do 18000 m 3/h, co
przy tem peraturze gorącego powietrza n a poziomie 300°C umożliwia poprawną pracę młyna przy mieleniu węgla o zawartości wilgoci całkowitej od 9 do 12%.
Badania przeprow adzone przez E nergopom iar w E lektrow ni Rybnik w la tach 1986-1987, potwierdzone następ n ie w w ielu innych obiektach wykazały, że szerokość szczeliny pomiędzy łopatkam i regulacyjnym i a pokryw ą odsiewa
cza wpływa w sposób istotny n a skuteczność d ziałan ia odsiewacza, a co za tym idzie na rozdrobnienie produkowanego pyłu. Zgodnie z dokum entacją techni
czną stosowane były szczeliny dochodzące do 40 mm. O graniczenie szczelin do 5-10 mm powodowało w yraźną popraw ę jakości przem iału produkowanego pyłu. N ajw iększą popraw ę uzyskiw ano przy całkowitej elim inacji szczeliny.
Przykładowo podczas pom iarów m łyna typu M KM -33 w E lektrow ni Ryb
nik, przy n astaw ien iu łopatek odsiewacza w położeniu 40° odchylenia od położenia promieniowego i szerokości szczelin pom iędzy górną kraw ędzią łopatek a pokrywą odsiewacza rzędu 40 mm, uzyskany przem iał ch a ra k te ryzował się pozostałościam i R90 od 29,5 do 25,0%, R2oo od 5,4 do 2,5%, czemu odpowiada śred nia liczba polidyspersji rzędu 1,1. Po całkowitej likwidacji szczelin w podobnym zakresie wentylacji i obciążeń młyna, przy takim samym nastawieniu łopatek odsiewacza, uzyskano pył charakteryzujący się pozostało
ściami Rg0 od 17,5 do 14,0%, R2oo od 0,5 do 0,2% i liczbą polidyspersji rzędu 1,4.
Młyny w entylatorow e serii MWk ch arak tery zu ją się dużą zależnością jak o ści przem iału od poziomu wentylacji. W zależności od rozw iązania k o n stru kcyjnego instalacji młynowej w ystępują istotne różnice poziomu w entylacji w poszczególnych in stalacjach różnych obiektów, wyposażonych w m łyny tego samego typu. M łyny wentylatorow e cechuje znacząca zależność wentylacji od obciążenia, przy czym w m iarę obniżania obciążenia w entylacja w zrasta, co powoduje pogrubienie przem iału. U zyskiw any poziom w entylacji zależny je st także, w bardzo dużym stopniu, od sta n u elem entów m ielących w irnika oraz stanu w ykładzin komory m ielenia, w tym szczególnie od s ta n u w ykładzin progowych. Młyny te nie posiadają możliwości niezależnej regulacji poziomu wentylacji.
N astaw ienie klap odsiewacza daje możliwość regulacji jakości przem iału z jednoczesnym niew ielkim oddziaływaniem n a poziom w entylacji.
Stopień rozdrobnienia pyłu uzyskiw any przez m łyny w entylatorow e je s t w poszczególnych przypadkach bardzo zróżnicowany. Przez właściwy dobór po
ziomu wentylacji i n astaw ienia k lap regulacyjnych odsiewacza m ożna uzy
skać stopień rozdrobnienia pyłu zgodny z podanym i wcześniej w ym aganiam i.
W większości przypadków m łyny tego ty p u p racu ją przy wysokich poziomach wentylacji, w związku z czym jakość pyłu p rzekracza znacznie w ym agane wartości. Obniżenie poziomu w entylacji uzyskuje się przez zastosow anie w ła
ściwie dobranych elem entów dławiących n a wlocie do młyna.
Przykładowo podczas pom iarów m łyna typu M W k-16 w Elektrociepłow ni Gorzów, przy n astaw ieniu klap odsiewacza w położeniu 60° odchylenia w dół
od położenia poziomego, uzyskano przem iał charakteryzujący się średnio pozostałościami R90 od 30,6 do 27,5%, R2oo od 8,7 do 7,2%, czemu odpowiada średnia liczba polidyspersji rzędu 0,87, przy wentylacji w granicach od 25400 do 23800 m 3/h i obciążeniach od 8 do 10 t/h.
Należy zaznaczyć, że średnia liczba polidyspersji uzyskiw ana w młynach serii MWk je s t n isk a i jej w artość k ształtu je się n a ogół n a poziomie 0,7 do 0,9.
W prowadzane powszechnie w ostatnim czasie m etody spalan ia niskoemi- syjnego (o obciążonym poziomie NOx w spalinach) ch arakteryzu ją się z reguły znacznie wyższymi w ym aganiam i co do jakości pyłu. W ym agane je s t zwykle uzyskanie stopnia rozdrobnienia pyłu określonego pozostałością R90 poniżej 20% i R2ooponiżej 2 do 1%.
Przygotowywanie pyłu odpowiadającego wym ienionym wym aganiom pocią
ga za sobą obniżenie osiągalnego obciążenia m aksym alnego młynów oraz w zrost kosztów przygotowania pyłu.
Przy eksploatow aniu młynów pierścieniow o-kulowych z odsiewaczami sta
tycznymi powszechnie dotychczas stosowanej konstrukcji uzyskanie jakości przem iału n a poziomie wym aganym przez konstruktorów palników niskoemi- syjnych, drogą optymalizacji sposobu prow adzenia m łyna, n a ogół nie jest możliwe, w związku z tym opracowane zostały nowe konstrukcje odsiewaczy, które łącznie z innym i zm ianam i konstrukcyjnym i młynów pozwalają na spełnienie podwyższonych wym agań.
Nowego typu odsiewacz statyczny o zmienionej geom etrii został skonstruo
wany przez FPM Mikołów. Istotnym i jego cechami są: zwiększona objętość, inne ukształtow anie elementów w ew nętrznych, zam knięcie stożka wew nętrz
nego zapew niające znaczną szczelność i ograniczona do m inim um szczelina pomiędzy łopatkam i regulującym i a pokryw ą odsiewacza. Młyny z takimi odsiewaczami były badane przez Energopom iar w Elektrow ni Jaw orzno III, Elektrociepłowni II G dańsk i Elektrociepłowni Kraków.
Pom iary m łyna M KM -25 z odsiewaczem nowej konstrukcji przeprowadzo
ne w Elektrociepłowni Kraków wykazały, że odsiewacz ten um ożliwia zmianę stopnia rozdrobnienia pyłu w szerokim zakresie. Jednocześnie zm iana stopnia rozdrobnienia wiąże się ze zm ianą średniej liczby polidyspersji. Przemiały, dla różnych nastaw ień łopatek odsiewacza w zakresie od 0 do 60° odchylenia od k ieru nk u promieniowego, dla różnych obciążeń m łyna w zakresie od 17,2 do 30,7 t/h, charakteryzow ały się pozostałościam i Rg0 od 8,0 do 46,0% oraz R20ood 0,3 do 19,9%, przy w entylacjach n a poziomie od 37800 do 52300 m3/h.
W artości średniej liczby polidyspersji zm ieniały się w szerokim zakresie, od ok. 0,7 do ok. 1,5. Przebieg w artości średniej liczby polidyspersji, w funkcji n astaw ien ia łopatek odsiewacza, wykazuje istnienie wyraźnego maksimum , które wystąpiło przy odchyleniu łopatek o około 30° od położenia promieniowe
go. Przy tak im nastaw ieniu łopatek, które należy uznać za bliskie optym alne
go, uzyskano, w zakresie obciążeń m łyna od 19,5 do 27,9 t/h, pył charaktery-
żujący się pozostałością R^o °d 24,5 do 19,2%, R2oo od 0,5 do 0,4%, przy wentylacjach od 48300 do 40500 m 3/h.
W celu uzyskania stopnia rozdrobnienia pyłu określonego wym aganiam i konstruktorów palników niskoem isyjnych konieczne je s t utrzym anie w enty
lacji n a odpowiednim poziomie. Przekraczanie tego poziomu w celu u trzy m a
nia niskoodpadowej pracy m łyna powoduje pogorszenie przem iału. Z tego powodu w ażne je s t stosow anie pierścieni przelotowych um ożliwiających ni- skoodpadową pracę m łyna przy odpowiednich w entylacjach. K onstrukcja pierścienia m usi ponadto spełniać inne w ym agania zw iązane z pracą młyna.
Nowe konstrukcje pierścieni przelotowych zapew niają popraw ną pracę m łyna pod warunkiem właściwego doboru tych pierścieni. Pierścienie przelotowe nie mają bezpośredniego wpływu n a stopień rozdrobnienia pyłu.
Uzyskanie w m łynach w entylatorow ych w ym aganej przez konstruktorów palników niskoem isyjnych jakości przem iału stw arza problem y, gdyż pole
pszenie jakości przem iału wym aga znacznego obniżenia poziomu wentylacji, co pociąga za sobą duże ograniczenie wydajności m łyna. U zyskiw any w tego typu m łynach, wyposażonych w obecnie stosow ane odsiewacze statyczne, n i
ski poziom w artości liczby polidyspersji w ym usza, w celu zapew nienia w ym a
ganej pozostałości R2oo, obniżenie pozostałości R90 do poziomu znacznie poni
żej wartości wym aganej. N a przykład, przy liczbie polidyspersji wynoszącej 0,7, dla u trzy m an ia pozostałości R20o n a poziomie 2%, konieczne byłoby uzy
skanie pozostałości R90 n a poziomie 10%. Zapew nienie takiej pozostałości R90 pociąga za sobą dodatkowe zwiększenie kosztów przygotow ania pyłu w ynika
jące ze w zrostu zużycia elem entów m ielących oraz ze w zrostu zużycia energii elektrycznej n a przygotowanie pyłu.
Zadowalające rozw iązanie problem u przygotow ania przez m łyn w entylato
rowy pyłu o p aram etrach wym aganych dla sp alan ia niskoem isyjnego wiąże się z koniecznością wyraźnego zw iększenia w artości średniej liczby polidy
spersji. Znane n am próby zm iany konstrukcji stosow anych obecnie odsiewa
czy statycznych nie dały w tym względzie pozytywnych rezultatów . U w aża się, że właściwe rozw iązanie problem u może być uzyskane przez zm ianę koncepcji konstrukcyjnych odsiewaczy młynów wentylatorow ych.
Recenzent: Prof, dr hab. inż. Ludw ik CWYNAR Wpłynęło do Redakcji 5.08.1994 r.
Abstract
To ensure a suitable combustion of h a rd coal d u st in pulverized-fuel fired furnaces, it is necessary to mill th e d u st properly. This m ay achieve in the
domestic ringball and fan pulverizers equipped w ith static sifters provided a proper technical sta te and operation of pulverizers is m aintained. It h a s been noticed th a t it is possible to improve th e efficiency of sifters for m edium -speed pulverizers th a n k s to the reduction of a clearance betw een th e sifter blades and cover. Low -em ission combustion requires d u st of a m uch higher degree of pulverization th a t m ay be obtained in rin g -b a ll pulverizers equipped with static sifters of new design prepared by Mikołów Factory of Mechanical Furnaces. However, th is problem h a s not been solved for fan pulverizers, m ainly because of a low coefficient of d u st polydispersion obtained using sifters th a t are a t p resen t applied for these pulverizers.
