Котельные установки

Шаровые барабанные мельницы изготовляются на производительность от 1,1 до 20 кг/с (от 4 до 70 т/ч), если считать по размолу антрацитового штыба; они позволяют получать тонко размолотое топливо, надежны в эксплуатации, но имеют большие габариты, массу и требуют значительных капиталовложений,
В схеме приготовления пыли с установкой любой из указанных мельниц топливо из бункера сырого угля специальным питателем подается в мельницу. Питатели сырого угля бывают дисковыми, ленточными, пластинчатыми и скребковыми.
Для антрацитов, каменных и других сыпучих, намазывающих углей применяют дисковые п и т а т е л и. Для топлив влажных и склонных к замазыванию —бурых углей, отходов мокрого обогащения — целесообразно использование ленточных и пластинчатых питателей, для фрезерного торфа лучше всего использовать пластинчатые и скребковые питатели.
Дисковые питатели состоят из горизонтального вращающегося стола-диска, на центр которого через телескопическую трубу поступает топливо. Над диском укреплен перемещающийся нож, отсекающий часть лежащего на диске топлива и сбрасывающий его в течку к мельнице.
Ленточные, пластинчатые и скребковые питатели состоят из двух приводных валов, барабанов или звездочек, применяемых в ленточных транспортерах и цепных решетках, на которые натянуты резиновые ленты, надеты цепи с пластинами или скребками. При перемещении скребков с разной скоростью и толщиной слоя изменяется количество, топлива, идущего в мельницу. Производительность питателя принимают на 20% больше расчетной производительности выбранной мельницы.
Из мельницы размолотое топливо выносится сушильным агентом или первичным воздухом в сепаратор. Сепараторы но принципу действия принято подразделять на гравитацию я н ы е, и н е р ц и о н н ы е и центробежные (или механические).
В гравитационных крупные частицы топлива отделяются из потока за счет силы тяжести, инерционных — за счет сил инерции и центробежных — за счет центробежных сил.
Для отделения пыли от сушильного агента необходимы определенные величины скоростей потока первичного воздуха с пылью.

Готовая пыль из сепаратора выносится в .горелки тем же воздухом, для чего на одном валу с мельницей установлен вентилятор с плоскими лопатками. Крупные частицы неразмолотого топлива и попавшие с топливом куски металла, колчедана, породы, двигаясь под действием центробежной силы к краям стола, проваливаются (между лопатками под размольный стол, сдвигаются в ловушки и удаляются через течки.
Производительность валковых среднеходных мельниц определяется по тощему углю с /сло=1,5, при остатке на сите R90=\3% и составляет от 1,1 до 15,3 кг/с (от 4,0 до 55 т/ч).
Мельницы применяются для размола сухих, малозольных топлив, они маркируются по диаметру размольного стола (см). Например, МВС-125 означает мельница валковая среднеходная с диаметром стола 125 ом.
По конструкции валковые мельницы сложней молотковых, по габаритам практически одинаковы. Расход электроэнергии на размол у среднеходных мельниц составляет от 9 до 15 кВт-ч/т, на размол и транспорт пыли для разных топлив от 18 до 24 кВт-ч/т.
В крупных котельных, оборудованных большими агрегатами, и для размола топлив с низким коэффициентом размолоспособности кло используются шаровые барабанные мельницы.
Общий вид шаровой барабанной мельницы показан на рис. 7-19; мельница состоит из металлического цилиндрического корпуса 1, защищенного изнутри (броней 2; оба днища цилиндра имеют патрубки-горловины 5, которыми мельница опирается на подшипники скольжения 4; к корпусу 1 прикреплен стальной обод, несущий привод мельницы — цилиндрическую или шевронную шестерню 5, а в некоторых случаях — широкий шлифованный обод.
Для вращения шаровой барабанной мельницы с частотой вращения 17—23 об/мин используется ведущая шестерня 6 или ролик, насаженный на ось, которые связаны с редуктором 7. Редуктор приводится в движение электродвигателем через специальную муфту 8.В полость барабанной мельницы загружаются стальные шары диаметром от 20 до 80 мм, которые при вращении барабана .мельницы поднимаются броней и затем падают на топливо, разбивая и растирая его в пыль. Пыль из мельниц выносится воздухом, просасываемым через горловины и корпус мельницы в сепаратор. Отделившаяся пыль с воздухом поступает в циклон, а крупные частицы возвращаются вместе со свежим топливом через горловину в мельницу.
Масса вращающихся деталей и загруженных шаров в мельницу велика — otr 9 до 5,5 т на каждую тонну размолотого топлива, чтр предопределяет удельный расход электроэнергии на помол, равный от 10 до 35 кВт -ч/т топлива. Вследствие этого шаровые барабанные мельницы применяют лишь для трудноразмадываемых топлив, чаще всего антрацитов. Шаровые барабанные мельницы не выходят из работы при попадании в них посторонних металлических предметов, породы и пр. Переборка и удаление износившихся шаров требуются относительно редко, а пополнение шаров может быть осуществлено в работающую мельницу.

Мельница-вентилятор размалывает топливо за счет его удара о лопатки ротора и броню кожуха. Топливо до входа в мельницу проходит через трубу-шахту, в которую засасываются дымовые газы из топочной камеры -мельницей-вентилятором. 03 шахте топливо подсушивается и затем поступает вместе с горячим воздухом и газами — сушильным агентом—на размол.
Мельница-вентилятор (рис. 7-17,а) состоит из улиткообразного корпуса 1, покрытого изнутри броней 2, и ротора, сидящего Ъа валу 3. Ротор состоит из основного диска 4, покрывающего диска 5 и лопаток 6. Изнашивающаяся часть лопаток выполняется заменяемой. Вал ротора опирается на подшипники 7 и связан муфтой 8 с электродвигателем 9. В корпусе / имеется дверка 10.
Для некоторых видов топлива перед ротором мельницы-вентилятора устанавливают бильную часть J, аналогичную применяемой в молотковых мельницах, т. е. била на билодержателях, закрепленных в дисках (рис. 7-17,6) со своей муфтой 2 и электродвигателем 3. Над корпусом мельницы-вентилятор а расположен сепаратор 11, в котором из потока пыли и сушильного агента отделяются крупные частицы и по течке 12 возвращаются в .мельницу. При сушке топлива дымовыми газами в смеси с воздухом системы пылеприготовления менее взрывоопасны, чем при сушке, размоле и транспорте пыли с помощью горячего воздуха.
Так же как и у молотковых мельниц, условное обозначение мельниц-вентиляторов образуется из начальных букв и размеров диаметра ротора, ширины лопатки (мм) и частоты вращения (об/мин), например МВ-2100/800/735.
Мельницы-вентиляторы изготовляются с диаметром ротора от 900 до 2700 мм, шириной лопатки от 250 до 850 мм, частотой вращения от 1470 до 590 об/мин и производительностью от 1 до 15,3 кг/с (от 3,6 до 65 т/ч), если считать по бурому углю.
Мельница-вентилятор не требует установки дутьевой машины, так как сама создает -суммарный напор (считая по чистому воздуху) от 2 до 3 кПа (200—300 кгс/м2). Срок службы размалывающих лопаток у мельницы-вентилятора примерно одинаков со сроком службы у бил молотковой мельницы. Для смены изношенных деталей ротор чаше всего целиком снимают с вала, применяя специально оборудованный автопогрузчик. Расход электроэнергии на размол топлива в мельнице-вентиляторе зависит от вида топлива и составляет от 7,0 до 15 кВт-ч/т.
Недостатком мельниц-вентиляторов является сложность регулирования количества проходящего через нее сушильного агента без изменения производительности [Л. 13, 29].

При /камерном сжигании твердого топлива до его размола размер куска должен быть не более 15 мм, остаток на сите с ячейкой 10 мм не больше 5% и на сите 5 мм до 20%, при замазывании грохота и дробилок допускается увеличение максимального размера куска до 25 мм. Чем мельче будет раздроблено топливо предварительно, тем меньше расход электроэнергии на его последующий размол.
Размол и подсушку топлива выполняют в замкнутых или разомкнутых пылеприготовительных установках.
В разомкнутых схемах пылеприготовления часть испарившейся влаги топлива и некоторое количество угольной пыли с помощью вентилятора удаляются в атмосферу.
Замкнутые схемы пылеприготовления могут быть оборудованы различными мельницами, сушка топлива осуществляется горячим воздухом или смесью его с топочными газами для получения высоких (больше 500°С) начальных температур сушильного агента. Влага топлива после его подсушки в виде пара сбрасывается в топочную камеру.
(Выбор схемы пылеприготовления и типа мельницы зависит от свойств топлива: его коэффициента размолоопособности, начальной влажности, требуемого съема влаги, выхода летучих и содержания в топливе колчеданной серы, а иногда зольности (см. табл. 1-3).
Выбор и расчет пылеприготовления выполняют согласно [Л. 18], применяя индивидуальные системы с молотковыми, ереднеходными мельницами и мельницами-вентиляторами.
Молотковые мельницы, так же как и молотковые дробилки, измельчают частицы топлива ударом била, перемещающегося со скоростью нескольких десятков метров в секунду и за счет удара топлива о броню. Конструкции молотковых мельниц с вводом воздуха по длине ротора—тангенциальной — показаны на рис. 7-16,а и в торцы его — аксиальной — на рис. 7-16,6. Молотковая мельница состоит из следующих элементов: ротора, состоящего из в^ла 1 с дисками 2, на которых закреплены билодержатели 3 и била 4; кожуха мельницы 5, покрытого изнутри плитами (броней) 6\ течки 11, через которую в мельницу поступает топливо; подшипников 7, в которых вращается вал 1\ дверок 8, открывающихся наружу для осмотра и ремонта ротора; коробов 12 для подачи в мельницу горячего воздуха; муфты 9, соединяющей вал ротора с электродвигателем 10, и сепаратора 13 того или иного типа для отделения готовой пыли и возврата крупных частиц.
В зависимости от места подвода воздуха мельницы соответственно обозначают буквами: молотковая мельница тангенциальная — ММТ и аксиальная—ММА. Частота вращения ротора составляет от 590 до 980 об/мин, а его размеры — диаметр от 1000 до 2600 мм и длина по наружным граням бил от 350 до 3360 мм. Эти величины: частота вращения ротора, диаметр и длина ротора, записанные дробью вместе с начальными буквами, характеризуют типоразмер молотковой мельницы: ММТ-1000/470/980 или ММА-1000/350/980 [Л. 13].

Расположение топливного хозяйства на плане для котельной со слоевыми механическими топками и тремя котлами по 5,6 кг/с (20 т/ч) с топками для сжигания карагандинских бурых углей показано на рис. 7-14. Топливо поступает в железнодорожных вагонах на эстакаду 19 сгружается на склад в штабеля 2 с помощью бульдозера-погрузчика 3 или подается им же к приемному бункеру 5 наклонного ленточного конвейера 6. По конвейеру 6 топливо поступает в дробильное помещение 7, где, пройдя магнитный барабанный сепаратор и грохот 4У поступает в двухвалковую зубчатую дробилку, а затем % узел пересыпки на ленточный конвейер 8, подающий дробленое топливо в бункера котельной 9. С ленты этого конвейера топливо снимается с помощью нлужковых сбрасывателей. Поступающее топливо имеет куски размером до 200 мм. На складе содержится 15-суточный запас топлива. Длина фронта разгрузки топлива равна длине шести вагонов. Ширина лент конвейера 650 мм; погрузчик-бульдозер типа Д-443; дробилка двухвалковая зубчатая производительностью до 16,7 кг/с (60 т/ч); производительность тракта топливоподачи 16,7 кг/с (60 т/ч).
При необходимости применения закрытых сараев, как видно из рис. 7-15, топливо, разгружаемое в закрытом сарае 10 из вагона //, попадает на решетки и в приемные бункера 12, затем пластинчатым конвейером 13 передается на ленточный конвейер 6 и далее перемещается в котельную но той же схеме с помощью механизмов и устройств, показанных на рис. 7-14.
• Компоновка устройств, сооружений и механизмов топливного хозяйства здесь иная: вагоны с топливом перемещаются по железнодорожным путям с помощью лебедки с электроприводом 14; на ленточном конвейере до дробилок имеютсн горизонтальный участок 6а и плужковые сбрасыватели, позволяющие через отверстия в полу галереи сбрасывать топливо на склад. Склад для компактности размещается но одну сторону от железнодорожных путей. При подаче со склада бульдозером-погрузчиком 3 топливо попадает в приемный бункер 5, расположенный рядом с закрытым разгрузочным сараем 10. В котельных с расходом топлива до 14 кг/с (50 т/ч) топливоподачи выполняют одиночными; при большем расходе и запасе топлива в бункерах котельной меньше чем на 16 ч топливоподача должна состоять из двух ниток и предусматривать возможность передачи топлива с одной нитки на другую.

При открытом способе добычи топлива, когда его куски могут достигать размера в 900 мм, на складе рекомендуется устанавливать для предварительного дробления валково-зубчатые дробилки. Валково-зубчатые или винтовые дробилки устанавливают при слоевом сжигании, а при камерном способе — молотковые. Расход энергии на дробление угля составляет от 0,15 до 1,5 кВт-ч/т. При размоле торфа в молотковых мельницах дробилки не устанавливают; если сжигается фрезерный торф в топках Шершнева, то дробилки необходимы.
Для уменьшения расхода энергии на дробление топлива следует из топлива до дробилок грохотами отделить мелкие фракции. По конструкции грохоты делятся на неподвижные и вибрационные. Неподвижные грохоты состоят из стальных полос трапецеидальной формы, установленных после конвейера до входа топлива в дробилку. Угол наклона полос к горизонтали принимают равным 35—55°. Ширина щелей между полосами принимается равной 20—30 мм. При высоковлажных тоиливах, содержащих, например, включения глины, необходим а очистка щелей, для чего имеются 'механизированные приспособления.
В .установках малой и средней производительности, как правило, удается обойтись неподвижными грохотами с ручной, а на влажных топливах —с механизированной очисткой. Производительность грохота и дробилки должна быть одинаковой с производительностью ленточного конвейера. Материалы для расчета перечисленных элементов можно найти в [Л. 18].
При засорении топлива древесиной, особенно при сжигании фрезерного торфа, до дробилок устанавливаются щепоуловители. Над бункерами котельной для удаления топлива с лент применяют так называемые плужковые сбрасыватели. Двигатели подачи топлива в бункера котельной имеют блокировку, которая выключает все двигатели при останове одного из них. Крупные топливоподачи автоматизируются.

Территория открытого расходного склада должна быть спланирована так, чтобы имелся уклон в сторону дренажных канав, служащих для отвода атмосферных осадков. Отметка нижнего слоя топлива должна быть на 0,5 м выше наивысшего уровня грунтовых вод. Если почва территории, отведенной под склад, песчаная, илистая или торфяная, то поверхность земли необходимо покрыть несколькими слоями шлака, глинобетона на шлаке, уплотнить укаткой и только после этого складировать топливо на покрытии.Для -механизации погрузочно-разгрузочных работ и перемещения* твердого топлива на открытых складах топлива^ используются погрузчики, бульдозеры и краны-перегружатели для укладки топлива в штабеля и подави в котельные. Штабеля могут иметь произвольные размеры для всех видов углей при наличии на складе крана-иерегру-жателя, скрепера и нескольких железнодорожных путей.Расстояние между подошвами соседних штабелей должно быть для бурых и каменных углей не менее 1 м при высоте штабеля до 3 м и не менее 2 м при большей высоте. Торф укладывают в штабеля с расстоянием между их подошвами не менее 5 м и 20 м между торцами.» От железной'дороги штабеля следует размещать на/расстоянии не меньше 5 м и от автодороги — не (меньше 2 м.
С расходного склада в котельную твердое топливо подается с помощью механизмов и устройств.
Комплекс механизмов и устройств, которые перемещают топливо со склада в котельную, называют т о п л и в о п о д а ч е й.
Простейшей топливоподачей являются бульдозер-погрузчик и автопогрузчик с ковшом. Такой способ подачи топлива пригоден при максимальной теплопроизводительности котельной Наиболее простой из механизированных топливоподач является устройство, ийеющее дробилку и ковшовый подъемник Шевьева с емкостью ковша 0,5 м3 (рис.. 7-12). Топливо с помощью бульдозера или погрузчика подается в расположенный на нулевой отметке приемный бункер, из которого поступает в винтовую дробилку и затем в расположенный ниже бункер; отсюда дробленое топливо периодически насыпается в ковш /. Ковш с помощью троса 2 перемещается до бункера котельного агрегата 3 и, опрокидываясь, засыпает в него топливо.

Твердое топливо — антрациты, каменные, бурые угли и торф — поступает по железной дороге с широкой или узкой колеей и доставляется автотранспортом и лишь изредка—водным путем. Наиболее крупные открытые железнодорожные вагоны (гондолы) с широкой колеей имеют грузоподъемность 6(0 т, они оборудованы со дна люками для разгрузки с каждой боковой стороны; средние вагоны (хопперы) имеют грузоподъемность 25 т и наклонное дно к люкам.
При подаче твердого топлива по узкой железнодорожной колее, что обычно применяется при использовании добытого поблизости торфа, грузоподъемность вагона составляет около 8 т; вагон имеет односкатное дно и оборудован шестью люками в сторону для разгрузки. При автотранспорте применяются самосвалы грузоподъемностью 2,5 т и более.
Все поступающее твердое топливо до разгрузки должно быть взвешено, если его суточный расход превышает 20 т; при суточном расходе топлива в 250 т и более топливо взвешивается и при подаче со склада в бункера котельной. При поступлении топлива на территорию котельной но железной дороге для его разгрузки сооружаются устройства, которые позволяют принять часть или весь железнодорожный состав, разгрузить и очистить вагоны от остатков топлива, а затем отправить порожние вагоны на железнодорожную станцию. Устройство, йа котором проводят перечисленные работы, называют разгрузочной эстакадой.
Простейшей открытой эстакадой является насыпь высотой от 1,0 до 2,8 м с уложенными на ней железнодорожными путями (рис. 7-10). Длина такой эстакады определяется суточным расходом топлива в котельной при средней температуре самого холодного месяца. Если этот расход менее 250 т, то длина эстакады принимается по согласованию с управлением железной дорогой обычно для одновременной разгрузки 2—3 вагонов в 30—50 м; при расходе от 250 до 750 т длина эстакады равна ~300 м. При наличии эстакады разгрузка топлива должна проводиться в сторону топливоподачи и склада, т. е. быть двусторонней. В некоторых (случаях (вместо эстакады сооружаются закрытые разгрузочные сараи.
Топливо из вагона попадает в бункера топливоподачи и далее транспортируется на склад или в бункера котельной. В закрытых разгрузочных сараях осуществляются размораживание топлива, дробление на решетках крупных кусков и удаление посторонних предметов (металлических и деревянных); сараи оборудуются механизированными приспособлениями для открытия и закрывания люков вагонов* а также для механической их очистки.

Для каждой из котельных установок (проектируемой, реконструируемой или работающей) на основе топливно-энергетического баланса района планирующими организациями устанавливается вид сжигаемого топлива. Топливо до поступления в топочное устройство обязательно подвергается приемке, перегрузке, а иногда и дополнительной подготовке к сжиганию. Способ перевозки топлива от места добычи или первичной переработки выбирается при проектировании и может быть осуществлен железнодорожным, водным или автомобильным транспортом, а также с помощью канатной подвесной дороги, ленточными транспортерами и по трубопроводам. Выбор способа транспортировки зависит от годового количества топлива, потребляемого котельной установкой, расстояния до места добычи, вида топлива и наличия коммуникаций.
Газообразное топливо поступает по газопроводам из магистралей и газовых станций.
Жидкое топливо может поступать по трубопроводам, в железнодорожных или автомобильных цистернах и в наливных баржах.
Твердое топливо перевозится по железным дорогам в специальных вагонах, водным путем в баржах и по шоссейным дорогам автотранспортом.
При размещении котельной на предприятии твердое и жидкое топливо чаще всего перевозят по железной дороге. К небольшим котельным топливо подается автотранспортом.
Газообразное топливо поступает по газопроводам высокого, среднего и низкого давления. Крупные котельные проектируются на сжигание Двух видов топлива: основное и резервное. При кратковременном использовании резервного топлива, обеспечивающего постоянство работы, его называют аварийным.
Для разгрузки, приема, хранения на складе, подачи и подготовки топлива сооружается и оборудуется комплекс устройств, называемый т о л л и в н ы *м хозяйств о м котельной.Назначением ГРП являются снижение и автоматическое поддержание давления газа на заданном уровне независимо от его расхода, фильтрация газа, а также регистрация давления и расхода газа1. Отметим лишь, что для большинства подобных котельных от магистрального газопровода до агрегатов выполняются два ответвления (сдвоенное ГРП) для повышения надежности снабжения газом. После ГРП газ направляется в газопровод, проходящий вдоль фронта котлоагрегатов, от которого выполнены отводы газа к каждому из котлов.
Принципиальная схема разводки газа внутри котельной показана на рис. 7-7. Из схемы следует, что распределение газа по отдельным агрегатам и горелкам для надежной работы топочных устройств и безопасности персонала должно быть автоматизировано и оснащено арматурой [Л. 1].
Жидкое топливо, главным образом мазут, может доставляться в котельную железнодорожным и автомобильным транспортом, а при расстоянии от нефтеперерабатывающего завода до 20 км — по трубопроводам; мазут марки 200 подается только по трубопроводу.

Надежность и экономичность схем, использующих теплоту терг м а л ь н ы х вод, определяется температурой, химическими свойствами и стоимостью добытых вод. Непосредственное использование термальной воды возможно только при наличии щелочной реакции воды, отсутствии агрессивных газов и при умеренных значениях общей жесткости и минерализации.
Схема использования термальных вЬд представлена на рис. 7-5,а. Из скважины или нескольких скважин 1 вода насосами 2 перекачивается в баки-аккумуляторы 3. Из них по мере необходимости подается потребителям с помощью насосов 29 включающихся автоматически при падении давления в магистралях перед потребителями. От потребителей вода по обычной канализационной системе сбрасывается в очистные устройства.
Эта схема применена для теплоснабжения г. Рейкьявик (Исландия). Скважины глубиной около 300 м в количестве 92 находятся на расстоянии 20 км от города. Для подачи воды в город установлены насосы производительностью 150 л/с, создающие напор 1,4 МПа (14 кгс/см2) и перекачивающие воду с температурой 87°С по двум трубопроводам диаметром 350 мм в восемь резервуаров ёмкостью 8400 м3, обеспечивающих около четвертой части суточной потребности в горячей воде.
Общая длина транспортных и городских трубопроводов ~60 км при диаметрах 250—450 мм и абонентских вводов больше 30 км при диаметре 20—70 мм.
Из-за потерь теплоты в трубопроводах подается вода потребителям с температурой от 80 до 75 С. Сооружение этой системы окупилось за 2 года. Газы и выпар из деаэратора вакуум-насосом 5 или водяным эжектором откачиваются в атмосферу. От потребителей вода с /==50°С возвращается в деаэратор 4. Часть воды с повышенной концентрацией солей из центробежного сепаратора 10 с /=70°С может подаваться в химический цех или на другие технические нужды и на сброс
Пар, поступающий в деаэратор, не только покрывает потери в тепловых сетях, но и требует в закрытых системах удаления части воды.
Несколько большую температуру сетевой воды за счет термальных ©од можно получить, если применить схему, показанную на рис. 7-5,в.
Горячая вода из скважины 1 поступает в дегазатор 3 и из него к двум теплообменникам 7 и 8, один из которых служит для подогрева сетевой ©оды, а в другом — теплообменнике 7 подогревается вода, подаваемая насосом 9 из химводоочиетки 10. Из теплообменника хим-очищенная вода поступает в вакуумный деаэратор 4, выпар из которого откачивается вакуум-насосом 5. Чистая и деаэрированная вода подииточным насосом 11 подается в линию перед сетевыми насосами 2. Термальная вода после дегазатора 3 и из теплообменников 7 и 8 может быть направлена в химцех. Здесь в дегазаторе и теплообменниках температура снижается.