4.5. Подготовка твердого топлива к сжиганию

4.5.1Свойства угольной пыли

Качество пыли характеризуется тонкостью размола и соотношением фракций. Гранулометрический состав топлива определяют методом ситового анализа. Для этого навеску топлива массой 50-100 г рассеивают на стандартном наборе сит и определяют массу топлива, оставшегося на каждом сите g_i – остаток топлива в диапазоне размеров от _i до δ_i+1. Полный остаток R_i на сите (масса, выраженная в процентах) является суммой остатка на данном сите и остатков на вышележащих ситах.

С помощью сит возможно рассеивать только пыль с размером зерен более 40 мкм. Анализ фракционного состава более мелкой пыли проводят методом воздушной классификации.

Для наглядности и удобства использования результаты рассева изображают графически в виде зерновой характеристики, где по оси абсцисс отложен размер сита, а по оси ординат полный остаток на сите данного размера. Анализ многочисленных зерновых характеристик размола различных видов топлив показал, что все кривые описываются уравнением Розина-Раммлера (рис. 4.4).

Рис. 4.4. Полные зерновые характеристики пыли бурого угля, полученной на двух типах мельниц: 1 – размол в молотковой мельнице;

2 – размол в шаровой барабанной мельнице;

3 – область тонких фракций пыли; 4 – область грубых фракций пыли

, (4.15)

где δ – текущий размер угольной пыли; b и n  постоянные для данного топлива и данного метода размола величины, b –характеризует тонкость измельчения, чем больше b, тем тоньше пыль. Числовые значения для b = 410^-3 – для грубой пыли, b = 4010^-3 – для тонкой, n – коэффициент полидисперсности пыли – характеризует структуру пыли с точки зрения равномерности помола. Чем выше n, тем меньше отличаются своими размерами частицы. Для промышленных условий коэффициент n имеет значение 0,75-1,5.

Уравнение Розина-Раммлера может быть представлено в следующем виде:

, (4.16)

где ₀  характерный размер частиц в навеске, равный .

При  = 0 остаток на сите R_δ = 100 %, при  R_ = 0, т.е. больших частиц мало. По физическому смыслу ₀ – это размер, при котором средняя удельная поверхность частиц размером ₀ равна средней удельной поверхности рассматриваемых полидисперсных частиц.

При наличии экспериментальных данных по остаткам на сите коэффициенты в уравнении Розина-Раммлера находят, дважды логарифмируя выражение (4.16):

(4.17)

и обрабатывая данные в координатах , в которых уравнение (4.35) представляет собой уравнение прямой с искомыми величинами n и ₀.

Затраты энергии на размол топлива

При измельчении того или иного материала можно установить определяющие величины, которые могут достаточно точно характеризовать затрату энергии на размол. Применительно к размолу топлива в мельницах используют закон Реттингера: работа, затраченная на измельчение материала, пропорциональна вновь полученной поверхности:

, (4.18)

где Э – энергия, затраченная на размол топлива, кВтч/кг; N – расходуемая мощность, кВт; В – расход топлива, кг/ч; А – удельный расход электроэнергии на измельчение материала, отнесенный к 1 м² поверхности, кВтч/м²; f_пл – конечная поверхность 1 кг/пыли, м²/кг; f_др – первоначальная поверхность дробленки в м²/кг.

Поскольку f_пл  f_др, энергия Э  Аf_пл. Удельный расход энергии определен для большинства видов топлив, поэтому можно рассчитать затраты, если известна поверхность пыли. Поверхность пыли можно определить по следующей формуле, м²/кг,

, (4.19)

где _тл1700 - 1840 кг/м³.

Среднее значение фактора формы к_ф1,75. В основном поверхность пыли определяется ее мелкими фракциями. Возникновение механического недожога антрацитов и каменных углей в камерной топке связано с содержанием грубых фракций с размером более 250-300 мкм с V^г  25 % и более 500-600 мкм V^г  30 %.

Размолоспособность топлива. Механические (прочностные) свойства различных твердых топлив не одинаковы. Одна и та же мельница при их размоле будет иметь разную производительность по готовой пыли. Для характеристики топлив по их способности к размолу введено понятие о лабораторном относительном коэффициенте размолоспособности К_л.о. Значение К_л.о определяется по результатам размола одинаковой начальной порции дробленого топлива в лабораторной мельнице строго определенное время путем сравнения тонкости полученной пыли с тонкостью аналогичной пыли эталонного очень твердого при размоле топлива. При значениях К_л.о 1,1 топлива имеют высокую твердость, а при К_л.о> 1,5 — относятся к мягким топливам, легко разрушающимся при ударе или раздавливании. Остальные — являются топливами сред­ней твердости. По методике ВТИ коэффициент размолоспособности определяют по формуле

.

Взрываемость пыли. Взрыв в объеме, заполненном взвешенной в воздухе угольной пылью, будет тем интенсивнее, чем больше удельная по­верхность пыли (чем мельче фракции) и чем выше выход летучих веществ. Существенное значение имеет температура смеси. Наиболее опасными являются концентрации пыли от 0,3 до 0,6 кг на 1м³ воздуха. Именно такие концентрации обычно имеют место при эксплуатации пылесистем. Поэтому жестко ограничивается температура сушильного агента на выходе из мельницы — не выше 80-100°С при наличии бункеров пыли и до 130°С в пылесистемах с прямым вдуванием пыли в топку.