MODERNIZACJA ODSIEWACZY MŁYNÓW
WENTYLATOROWYCH MWk-16 NA WĘGIEL KAMIENNY POD KĄTEM POPRAWY JAKOŚCI PRZEMIAŁU
Streszczenie.
Dokonano oceny konstrukcji odsiewaczy skrzyniowych w m łynach wentylatorow ych. Omówiono k ieru n k i m odernizacji odsiewaczy młynów M W k-16 i przedstaw iono w yniki eksploatacyjne uzyskane z trzech różnych rozw iązań. Przedstaw iono tak że zam ierze
n ia odnośnie do dalszych kierunków zmian.
MODERNIZATION OF SIFTERS OF BEATER W HEEL MILLS TYPE M W k-16 FOR HARD COAL W ITH REGARD TO IMPROVEM ENT OF M ILLING QUALITY
S u m m a ry . An appreciation of box sifters constructions in th e beater wheel m ills w as made. The directions of sifter m odernization of th e M W k-16 m ills were discussed, and operetional resu lts of three different solutions were presented. Also in tentions reg arding fu rth e r directions of modifications w ere presented.
M ODERNISIERUNG DER SICHTER DER SCHLAGRADMÜHLEN M W k-16 FÜR STEINKOHLE H INSICHTLICH DER
M AHLFEINHEITSVERBESSERUNG
Zusammenfassung.
E ine B egutachtung der K astensichter - ko n struk tio n in den Schlagradm ühlen w urde durchgeführt.Richtungen der Sichterm odernisierung der M ühlen M W k-16 w urden besprochen u nd B etribsergebnisse von drei verschiedenen Lösungen w urden vorgelegt. Es w urden auch A bsichten betreffend w eitere Ä nderungsrichtungen dargelegt.
Istnieją dwa zasadnicze sposoby ograniczenia emisji NOx z urządzeń kotło
wych:
1) ograniczenie emisji w momencie ich pow staw ania w komorze paleniskowej - tzw. m etody pierwotne,
2) usuw anie NOx ze spalin poza strefą spalan ia - tzw. m etody wtórne.
Różnorodne m etody pierw otne w ym agają polepszenia jakości przemiału.
Zwiększenie rozdrobnienia pyłu m a podwójnie korzystny wpływ n a obniżenie emisji NOx:
- z jednej strony zwiększa powierzchnię cząsteczek pyłu, u łatw ia dostęp tle n u i zwiększa prędkość spalania, umożliwiając spalanie przy obniżonym nadm iarze powietrza, co z kolei sprzyja ograniczeniu tw orzenia się NOx, - z drugiej strony - przy spalaniu drobnego pyłu z niedomiarem powietrza
następuje redukcja już wytworzonego NOx przez produkty niecałkowitego spalania; warunkiem jest przekroczenie w dół granicznej zawartości tlenu [1], Przyjm uje się za optym alną jakość przem iału dla węgla kam iennego R0jo9 = 15 - 20%, Rq 2 < 1%- Obecnie eksploatow ane młyny w entylatorow e nie spełnia
ją tych wym agań, dlatego też FPM S.A. zaproponow ała optymalizację odsie
waczy. Przy życzliwym udziale użytkowników wykonano trzy modernizacje odsiewaczy młynów M W k-16, a n astępn ie pom iary eksploatacyjne młynów.
1. W STĘP
2. PRZYGOTOWANIE PYŁU 2.1. P r o c e s ro z d r a b n ia n ia
Rozdrabnianie węgla w m łynach w entylatorow ych je s t wynikiem uderzenia cząstek surowego węgla o w irujące płyty bijakowe i w ykładzinę obwodową komory m ielenia. Płyty bijakowe osadzone promieniowo w kole bijakowym spełniają jednocześnie rolę łopatek w entylatora.
Rozwiązanie takie uzależnia wzajem nie procesy:
- rozdrabniania, - suszenia,
- tra n sp o rtu mielonego m iału.
N a części wlotowej bijaków rozdrabniane są najgrubsze cząstki węgla spa
dające przez drzwi n a dolną część koła bijakowego. Po przejściu pomiędzy bijakam i cząstki unoszone strum ieniem gazu tra fia ją n a wlot do odsiewacza.
Gruby pył zaw racany kanałem zwrotu z odsiewacza je s t poryw any strum ie
niem gazu i wprow adzany w górną część koła bijakowego. Ilość tego pyłu jest 3 -8 razy w iększa od ilości podawanego węgla surowego. S tru m ień ten posiada również znacznie m niejszą granulację i je s t podaw any n a płyty bijakowe z prędkością czynnika transportującego. Wychodząc z koła bijakowego pył drob
ny tra fia n a początkową część spirali i ulega dalszem u rozdrabnianiu.
Proces odsiew ania w m łynach w entylatorow ych m ożna podzielić n a dwa stopnie:
- pierw szy w obrębie komory m ielenia i w k an ale wznoszącym przed wlotem n a łopatki regulacyjne,
- drugi w regulowanej części od w lotu n a łopatki do rozdzielacza n a wylocie z młyna.
W pierwszym stopniu odsiewanie polega n a unoszeniu dostatecznie roz
drobnionych cząstek i podaw aniu ich do regulow anej części odsiewacza.
Średnica unoszonych n a tym odcinku cząstek zależy w głównej m ierze od wentylacji, k tó ra z kolei zależy od ilości mielonego węgla, stopnia zużycia elem entów mielących i oporów instalacji.
N atom iast w drugiej części zasadniczy wpływ n a jakość przem iału mają:
- prędkość napływu czynnika n a łopatki, - k ą t ustaw ien ia łopatek,
- czas przebyw ania cząstki w odsiewaczu
u • • • j • V wentylacji m 3/ h , (objętościowe obciążenie odsiewacza e = —— '---- ---„ ),
V odsiewacza m
- droga przelotu cząstek wym uszona odpowiednimi rozw iązaniam i konstrukcyjnym i.
2.2. P r o c e s o d s ie w a n ia
3. CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA CHARAKTERYSTYKĘ ODSIEWACZA Z analizy prędkości czynnika transportującego pył w poszczególnych prze
krojach odsiewacza i wartości liczb kryterialn y ch [2] w ynika, że prędkości gazu są wyższe od prędkości unoszenia ziaren o średnicy zastępczej wyliczonej dla całego zbioru ziaren wychodzących z odsiewacza. W ynika s tą d wniosek, że wydzielanie i segregacja pyłu n astęp u je w głównej m ierze przez zm ianę kie
ru n k u prędkości i zm ianę jej wartości.
Biorąc powyższe pod uwagę, oddziaływanie n a c h arak tery sty k ę odsiewacza sprow adza się do:
- zm iany prędkości napływ u m ieszanki n a łopatki regulacyjne,
- zapew nienia dostatecznie długiego odcinka przepływ u dla rozpędzenia czą
stek w założonym k ieru n k u (odpowiednia długość łopatek),
- zm iany k ieru nk u przepływu i szybkiej zm iany przekroju wzdłuż drogi przepływu,
- w ykorzystania różnicy drogi ham ow ania między grubym i i drobnymi czą
stkam i,
- właściwego dobrania odległości wylotu z odsiewacza od m iejsca w ytrącania grubego pyłu, by strum ień o zwiększonej prędkości n a wylocie nie zdążył unieść grubych cząstek pyłu poruszających się w dół.
4. OCENA ODSIEWACZA
Odsiewacz m łyna M W k-16 m a niewłaściwie dobrane przekroje wzdłuż drogi przepływu:
a. Zbyt duża przestrzeń przed łopatkam i i za duży przekrój w płaszczyźnie zaw ieszenia łopatek powoduje w ytracanie prędkości czynnika i cząstek, a niskie prędkości napływ u n a łopatki czynią je m ało skutecznym i.
b. Przekrój w miejscu zm iany k ieru n k u przepływu je s t tej samej wielkości co przekrój między łopatkam i. Powoduje to, że nie następuje rozprężenie czynnika, a sam a zm iana kierunku, przy małej prędkości, nie daje odpo
wiedniej siły oddziaływania n a cząstki unoszone strum ieniem gazu.
Ostrość rozdziału je s t zbyt m ała ze względu n a k ró tk ą drogę hamowania w ytrącanych cząstek, zwłaszcza w górnej części odsiewacza.
c. Odległość wylotu z odsiewacza od najwyżej położonej łopatki je s t za mała.
Grube cząstki pyłu najwolniej w ytracają prędkość i tra fia ją n a górną łopatkę, skąd przedostają się w pobliże wylotu i zostają porw ane przez strum ień m ieszanki.
d. Długość łopatek odsiewacza je s t za m ała, co naw et przy dużym przymknię
ciu łopatek sep arato ra powoduje, że część stru m ien ia może przejść między łopatkam i nie zm ieniając kierunku.
N ależy stwierdzić, że objętość odsiewacza je s t praw idłow a i zapew nia do
statecznie długi czas przebyw ania cząstki w procesie odsiew ania, przy pra
widłowym doborze param etrów przepływu.
5. MODERNIZACJA ODSIEWACZA
Jak o główne wytyczne m odernizacji przyjęto usunięcie ww. niedociągnięć.
J a k ju ż wspomniano, prowadzono m odernizacje n a 3 obiektach, o różnym zakresie zm ian, zm ierzające do wyboru optymalnego rozw iązania. Zmiany te przedstaw iają się następująco:
5.1. W ersja I, II - rys. 1
Odsiewacz charakteryzuje się tym, że łopatki m ają zróżnicowaną długość, k tó ra w zrasta w m iarę wysokości zamocowania ich w ścianach korpusu, n ato m iast sklepienie korpusu w przestrzeni nad łopatkam i je s t skokowo obni
żone i nachylone do poziomu w tak i sposób, że ze ścianą korpusu tworzy łuk (wersja I) lub k ą t rozw arty (wersja II).
Obniżenie części sklepienia n ad łopatkam i zapew nia w iększą prędkość grubych cząstek pyłu, które uderzając o sklepienie ulegają dalszem u rozdrob
nieniu, a po odbiciu do sklepienia w padają z dużą prędkością między łopatki i bez przeszkód opadają n a dno. Cząstki unoszone przez stru m ień m ieszanki zostają w ytrącone przy rozprężaniu i zm ianie k ieru n k u stru m ien ia w dalszej części odsiewacza. Drobne cząstki zostają unoszone przez stru m ień czynnika
Rys. 1. Odsiew acz m łyna w entylatorow ego typu M W k-16: A - w ersja I, B - wersja II Fig. 1. C lassifier of beater w h eel m ill Type M W k-16: A - version I, B - version I I )
nośnego do wylotu odsiewacza. W zrastająca - z wysokością zamocowania — długość łopatek um ożliwia skuteczniejszą regulację.
5.2. W ersja III - rys. 2.
Odsiewacz charakteryzuje się tym , że sklepienie n ad k an ałem dolotowym posiada szerokość m niejszą od szerokości pomiędzy ścianam i bocznymi odsie
wacza i stanowi przedłużenie ściany korpusu, przyjmując następnie kształt łukowy.
Rys. 2. Odsiew acz m łyna w entylatorow ego M W k-16 - w ersja III Fig. 2. C lassifier of beater w h eel m ill Type M W k-16 - version III
Sklepienie to spełnia rolę kierownicy cząstek grubych, które unoszone są do odsiewacza. Cząstki drobne unoszone są przez czynnik nośny w prost do wylo
tu. Boczny wypływ czynnika powoduje, że nie ulegają one zm ieszaniu z czą
stk am i grubym i w procesie separacji. C ząstki grube kierow ane są w dolną część odsiewacza i dalej do ponownego przem iału. Ja k o elem ent regulacyjny zastosowano klapę o zmiennym kącie pochylenia.
6. ZESTAWIENIE POMIARÓW I OMÓWIENIE WYNIKÓW
W yniki pomiarów określające charakterystyczne p a ra m etry eksploatacyjne młynów zestawiono w tablicy 1.
T a b lic a 1 M łyn z odsiew. Wydajność W entylacja
m 3/h
Jakość przem iału [%]
t/h Ro,2 0 Ro,0 9
w ersja I EC Wrocław [3]
13,5 17000 3-5 22-25
w ersja II EC Kraków [4]
14,5 (22-26) ■ 103 5,5-7,5 22-26
wersja III 13,5 30000 1 4 - 1 7 35-39
EC Tychy [5] 22000 5 22
6.1. W ersja I - EC W rocław
Zwraca uwagę fakt, że uzyskane wentylacje są stosunkowo niskie w porów
n a n iu z przeciętnie spotykanym i w m łynach M W k-16.
N a podstaw ie pomiarów [6] należy stwierdzić, że m odernizacja spowodowa
ła znaczną popraw ę jakości przem iału. Przed m odernizacją m łyny daw ały pył o granulacji R0 2o ~ 15%, R0jo9 = 40% przy tej samej wydajności.
6.2. W ersja II - EC K raków
U zyskane wydajności i wentylacje m łyna są zbliżone do przeciętnie spoty
kanych. Jakość przem iału uległa poprawie, jed n a k liczba polidyspersji pyłu pozostała praw ie ta k a sam a, toteż w dalszym ciągu w ystępuje duży udział cząstek grubych (R 0,20 ~ 5,5 - 7,5%).
6.3. W ersja III - EC T ych y
Przeprowadzono pom iary trzech młynów, jednego po m odernizacji odsiewa
cza i dwóch w wersji niezm ienionej. Młyn ze zmodernizowanym odsiewaczem posiada m niejsze opory wew nętrzne. Z tego powodu w entylacja m łyna wzros
ła. Przy ta k dużej wentylacji (30000 m 3/h), ja k to wynika z tablicy 1, uzyskano stosunkowo gruby pył.
N a m łynach nie zmodernizowanych osiągnięto jakość przem iału (średnią) Ro,20 = 7 - 9% i 14 - 17% oraz R 0;o9 = 26 - 30% i 35 - 39% przy średniej wentylacji.
N a m łynie zmodernizowanym przeprowadzono wyrywkowe pom iary przy przym kniętych klapach gorącego pow ietrza do 45% otw arcia. Spowodowało to obniżenie wentylacji i popraw ę jakości pyłu R0,20 = 5%, Ro,o9 = 22%.
7. PRZEWIDYWANE KIERUNKI ZMIAN
Korzystne wyniki, uzyskane w m łynach z odsiewaczami w w ersji III, przy obniżonej wentylacji, spowodowały, że prace b ędą kontynuow ane w kieru n k u obniżenia wentylacji za pomocą klap w k an ałach czynnika suszącego lub przez zabudowę przysłony w drzw iach młyna.
Jeżeli uzyskane wyniki jakości przem iału nie spełnią oczekiwań dostawców palników , to wprowadzone zostan ą do prób m łyny w entylatorow e z odsiewa
czami odśrodkowymi typu Raymonda.
8. WNIOSKI
1. N a żadnym z badanych obiektów nie uzyskano trw ałej jakości przem iału wym aganej dla palników niskoem isyjnych.
2. N a podstaw ie dokonanych pom iarów producent młynów gw arantuje prze
m iał R0;09 = 22%, Ro,20 = 5% przy wydajności m łyna 14,5 t/h , co je s t znaczną popraw ą w stosunku do sta n u istniejącego.
3. Przew iduje się dalsze doskonalenie rozw iązań odsiewaczy, zw iązane z usunięciem w ystępujących jeszcze nieprawidłowości w ich działaniu.
LITERATURA
[1] K rupa M., Bobiec E., Chowaniec G.: K ierunki m odernizacji młynów w ynikające z potrzeby obniżenia emisji tlenków azotu. E nergetyk a 1992, n r 10.
[2] Korzuch S.: Założenia do m odernizacji odsiewaczy młynów M W k-25 i M W k-16. Mikołów maj 1993 r. (nie publikowane).
[3] Spraw ozdanie z pomiarów m łyna M W k-16 n r 1 kotła KW -3, Elektrocie
płowni Wrocław. ZP-B E Energopom iar, Gliwice lu ty 1993.
[4] Spraw ozdanie z pom iarów pom odernizacyjnych młynów MWk—16 kotła wodnego n r 4 Elektrociepłowni Kraków. Z P-B E Energopom iar Gliwice, kwiecień 1994.
[5] Spraw ozdanie z pomiarów instalacji młynowej z m łynam i M W k-16 Ele
ktrociepłowni Tychy. ZP-B E Energopom iar Gliwice, maj 1994.
[6] Spraw ozdanie z pomiarów m łyna MWk—16 n r 31 w EC Wrocław. ZP-BE Energopom iar Gliwice, lipiec 1975.
