Пылеприготовительные установки

Пылеприготовительные установки выпол­няют преимущественно по индивидуальной системе, обычно с замкнутой, иногда с разом­кнутой схемой сушки топлива.

В замкнутых схемах уголь подсушивается горячим воздухом в мельнице. Выделенная при подсушке влага в виде водяных паров вводится в топочную камеру; водяные пары смешиваются с газообразными продуктами горения подсушенного топлива, проходят че­рез газоходы парового котла и удаляются из него с общим потоком уходящих газов.

Оборудование пылеприготовления с замк­нутой схемой сушки устанавливают индивиду­ально у каждого парового котла. При сжига­нии углей с малым выходом летучих (АШ, тощий уголь и др.), требующих тонкого раз­мола, применяют тихоходные шаровые бара­банные мельницы (ШБМ) и систему пыле­приготовления с промежуточным бункером пыли. Благодаря пылевому бункеру угольные мельницы можно загружать полностью, неза­висимо от нагрузки парового котла. Если бун­кер заполнен пылью, мельницы можно оста­навливать, экономя при этом электроэнергию на размол угля. При ШБМ это имеет большое значение, так как энергия расходуется в ШБМ на подъем мелющих шаров и потребля­емая ими мощность не зависит практически от расхода топлива. Следовательно, эти мель­ницы потребляют постоянную мощность, оди­наковую при полной нагрузке и холостом хо­де, а удельный расход энергии на размол не­прерывно снижается с ростом нагрузки.

При использовании мягких бурых углей и каменных углей с относительно большим вы­ходом летучих (более 30 %.) допускается бо­лее грубый помол и применяют быстроходные молотковые мельницы (ММ). Мощность, по­требляемая этими мельницами, возрастает с увеличением их нагрузки; холостой расход энергии составляет 40—60 %, полного расхода. Такие мельницы применяют обычно в сочета­нии с более простой системой пылеприготов­ления — с непосредственной подачей пыли в топочную камеру, без промежуточного бунке­ра пыли. При длительном снижении нагрузки котла часть этих мельниц выключают.

Мельницы на новых крупных ТЭС выбира­ют обычно наибольшей имеющейся производи­тельности (50—70 т/ч). На паровой котел про­изводительностью 420 т/ч и более устанавли­вают две-три шаровые барабанные мельницы общей производительностью, обеспечивающей ПО %> номинальной нагрузки парового котла, или четыре — восемь (не менее трех) молот­ковых мельниц; при выходе одной из них ос­тавшиеся должны обеспечить не менее 90 %. нагрузки парового котла. Влажность пыли выбирается из условия надежной ее текучести, в частности для антрацита и тощего угля — ниже гигроскопической.

Кроме шаровых барабанных и молотковых мельниц за рубежом, а в последнее время и в СССР для размола каменных углей применя­ют среднеходные мельницы.

Размол мягких бурых углей и торфа про­изводят также в мелющих вентиляторах (МВ). Их применяют на электростанциях, ис­пользующих бурые угли.

Шаровые барабанные мельницы (ШБМ) номиналь­ной производительностью 50 т/ч по АШ получили зна­чительное распространение на энергоблоках 200 и 300 МВт для размола преимущественно АШ.

Мельницы Ш-50А имеют барабан диаметром 3,7 м при длине 8,5 м, допускающий перевозку его по желез­ной дороге в собранном виде. Привод выполнен с косозубыми шестернями шириной 800 мм. Шаровая загрузка равна 100 т. Продолжительность работы достигает 20 000 ч. В новых мельницах типа Ш-50 (ШБМ-400/800) также применяют косозубые шестерни, частота враще­ния составляет n=0,76.

Более крупные мельницы Ш-70 с диаметром бара­бана 4,0 и длиной 10,0 м для энергоблоков 300 МВт и ШБММ-70 с диаметром барабана 3,4 и длиной 13,6 м для энергоблоков 800 МВт с центральным пылезаводом рассчитаны на производительность 70 т/ч по АШ. Мельницы ШБММ-70 имеют механическую выгрузку уголь­ной пыли.

Крупные молотковые мельницы с диаметром рото­ра 2 м и больше и окружной скоростью до 80 м/с используются, в частности, для энергоблоков 300 и 500 МВт. Эти мельницы (ММТ) 2000/2600/735, 2600/2550/590 и 2600/3350/590 производительностью соответственно 24, 40 и 55 т/ч по экибастузскому углю имеют центробежные сепараторы. Мельницы ММТ 2600/3350/590 выполняют также с инерционным сепа­ратором производительностью 100 т/ч по сырому Назаровскому углю.

Современные молотковые мельницы и их пылеси-стемы работают с избыточным давлением, создаваемым основным дутьевым вентилятором или вентилятором го­рячего дутья. Тонина помола регулируется шиберам» или створками при постоянном расходе воздуха в пы-лесистеме.

Продолжительность работы бил при размоле у ало-абразивных топлив равна 700—1500 ч; при размоле абразивных топлив производительность мельниц снижается примерно на 20 %.

Среднеходные мельницы (СМ) изготовляются про­изводительностью 16 т/ч и разработаны с производительностью 50 т/ч (трехвалковая мельница МВС-24Ф} по каменному углю. При применении износостойких металлов (чугун 300Х13ГЗМ и др.) срок службы валков размольных столов достигает 4000 и 6000 ч. Приме­нение СМ для размола каменных углей перспективно, в частности они освоены для паровых котлов с жидким шлакоудалением и прямым вдуванием пыли. Прове­ряется работа СМ в энергоблоке 300 МВт на Экибастузском угле. Целесообразно применение также ролико­вых среднеходных мельниц производительностью 80—100 т/ч по каменному углю.

Расход электроэнергии на пылеприготовление в за­висимости от вида угля и типа мельницы составляет, кВт-ч/т:

Вид угля Тип мельницы

Каменные угли (ГСШ). . . 27—30 20—24 16—18

Бурые угли (подмосковный) 14—16 7—10 —

Мельницы-вентиляторы для размола мягких топлив (бурые угли, торф) освоены производительностью до 40 т/ч и разработаны производительностью до 60 г/ч то лигниту с теплотой сгорания около 5000— 6000 кДж/кг) в системе пылеприготовления с газовой сушкой и пылеконцентраторами. Диаметр ротора круп­ных мельниц-вентиляторов достигает 3,3 м при ширине колеса 0,8 м; частота вращения 490 об/мин, окружная скорость 85 м/с.

В соответствии с Правилами технической эксплуа­тации электростанций температура сушильного агента на установках с бункерами пыли на выходе из мельни­цы не должна превышать, "С:

Вид угля
Сушильный агент Каменный Экибас-

Тощий Бурый тузский

Воздух........................... 130 70 110

Смесь воздуха с дымовыми
газами........................... — 80 110

В установках с непосредственной подачей пыли (без бункера) эта температура не должна превы­шать, °С:

Вид топлива

Сушильный агент Каменный

Тощий Бурый Фрезерный

уголь уголь торф

Воздух.......................... 130 100 80

Смесь дымовых газов и воз­-
духа.............................. 170 140 120

Температура горячего воздуха для подачи в топку пыли не ограничивается, но темпера­тура пылевоздушной смеси перед горелками при выходе летучих в каменных углях 15 %, и более должна быть не выше 160°С.

Для антрацитов температура горячего воз­духа по условиям взрывобезопасности не ог­раничивается.

В пылеприготовительных установках кон­тролируются, в частности, бесперебойное по­ступление топлива в мельницы, уровень пыли в бункерах (не менее 3 м для обеспечения ра­боты питателей); температура пыли в бунке­рах, исправность предохранительных клапа­нов.

Тягодутьевые машины

К тягодутьевым машинам относятся дымо­сосы, и дутьевые вентиляторы. Для паровых котлов с наддувом на газомазутном топливе з место дутьевых вентиляторов применяют воздуходувные машины. Дымососы при этом не требуются; их устанавливают пока как ре­зерв на время освоения паровых котлов с над­дувом.

Крупный паровой котел оснащают двумя дымососами и двумя дутьевыми вентилятора­ми. Подача дымовых газов параллельно рабо­тающими дымососами и воздуха дутьевыми вентиляторами должна обеспечивать полную производительность парового котла с запасом 10 %.. Один дымосос и один дутьевой венти­лятор должны обеспечивать не менее поло­винной нагрузки паровых котлов, а при ис­пользовании тощего угля или АШ — не менее 70 %. полной нагрузки, при этом коэффициент избытка воздуха в пылеугольной топочной ка­мере обычно выбирают равным 1,15, в циклон­ных и двухкамерных топках—1,05—1,10, при газомазутном топливе— 1,05.

Сернистый мазут как основное топливо сжигают с избытком воздуха 1,02—1,03 в топ­ке при установке форсунок соответствующей конструкции, уплотнении топочной камеры, ав­томатизации процесса горения.

Присосы воздуха в газовом тракте парово­го котла от пароперегревателя до дымососа (золоуловителя) в соответствии с ПТЭ не дол­жны превышать 10 %. при трубчатом и 20 % при регенеративном воздухоподогревателях, в электрофильтре 10%, в циклонах или мокрых золоуловителях 5 % теоретически необходи­мого количества воздуха.

Давление дымососов и дутьевых вентиля­торов выбирают с запасом 15%. Давление дымососов составляет обычно 3—5, дутьевых вентиляторов 4—7, воздуходувок 10—13 кПа.

Мощность N, кВт, потребляемая тягодутьевой машиной, определяется объемным расхо­дом среды V, м³/ч, давлением, создаваемым машиной, H, кПа, КПД машины (в долях единицы):

Дымососы и дутьевые вентиляторы имеют привод от электродвигателя, воздуходувки — от электродвигателя или турбины. Мощность двигателя выбирают с учетом инерции (махо­вого момента) ротора тягодутьевой машины при пуске ее. В расход энергии на приводной двигатель входят потери в нем, учитываемые его КПД. Дымососы и дутьевые вентиляторы при номинальной нагрузке паровых котлов должны иметь КПД не ниже 90 % максималь­ного его значения.

Работа центробежных дымососов и дутье­вых вентиляторов регулируется направляю­щими аппаратами с поворотными лопатками, а также двухскоростными электродвигателя­ми. Для дымососов осевого типа применяют направляющие аппараты и односкоростные электродвигатели. Дроссельное регулирование дымососов и дутьевых вентиляторов не до­пускается.

Температура воздуха перед воздухоподо­гревателем при сжигании сухих несернистых топлив должна быть не ниже 30 °С, при сжи­гании влажных несернистых топлив (с приве­денным содержанием серы не менее 0,2%) она должна на 10 °С превышать точку росы водяных паров дымовых газов.

При сжигании сернистого мазута темпера­тура воздуха для защиты входных поверхно­стей нагрева воздухоподогревателя от низко­температурной коррозии должна быть не ни­же 60 °С перед регенеративным и не ниже 70 °С перед трубчатым воздухоподогревате­лем.

Воздух подогревают в калориферах, ис­пользуя теплоту пара из отборов главной тур­бины, а при установке турбовоздуходувок ис­пользуют также пар из их отборов или про­тиводавления.

Дутьевые вентиляторы и дымососы для тепловых электростанций Советского Союза выполняют преиму­щественно радиального типа, однако дымососы мощных энергоблоков выполняют осевого типа. Радиальные ма­шины имеют умеренные окружные скорости (до 100 м/с); шумовые характеристики их удовлетворитель­ные. В лучших радиальных машинах КПД достигает 89 при одностороннем и 85—87 % при двустороннем всасывании.

Экономичное регулирование радиальных вентилято­ров затруднено; при обычном регулировании направ­ляющими аппаратами КПД вентилятора уже при 80 % номинальной нагрузки снижается до 60—65 %. Приме­нение двухскоростных электродвигателей повышает эко­номичность при малых нагрузках, но снижает КПД при номинальной нагрузке, так как КПД двухскоростного электродвигателя на 2—4 % ниже, чем односкоростного. Рабочие колеса крупных радиальных машин имеют большой маховой момент, что затрудняет пуск и тре­бует увеличения мощности электродвигателя.

Рис. 3.2. Безразмерные характеристики радиальной осевой тягодутьевых машин с регулированием направляющими лопатками энергоблока 300 МВт.

Рис. 3.3. Зависимость КПД модельного осевого дутье­вого вентилятора (воздуходувки) ЦКТИ для энерго­блока 300 МВт при разных способах регулирования: / — регулирование изменением частоты вращения; 2 — регули­рование рабочими лопатками; 4— регулирование направляющи­ми лопатками

Радиальные вентиляторы с повышенным давлением, с турбоприводом и электроприводом, имеющими плав­ное изменение частоты вращения, сохраняют перспек­тивность применения для мощных паровых котлов, в частности работающих под наддувом. Основные до­стоинства осевых вентиляторов — высокая экономич­ность в широком интервале нагрузок, большая произ­водительность, компактность, более легкий пуск.

Современные крупные осевые вентиляторы имеют ' КПД до 91 %. Высокой подаче способствует, в частно­сти, возможность использования повышенных окружных скоростей. Подача и давление регулируются в широких пределах поворотом на ходу рабочих или направляю­щих лопаток. Недостатками осевых вентиляторов явля­ются усложненная конструкция ротора и направляющих аппаратов, повышенный уровень шума. При параллель­ной работе осевых машин требуется повышенный запас устойчивости.

Осевые машины в качестве дутьевых вентиляторов с расходом среды до 2000-10³ м³/ч и давлением до 10 кПа и дымососов крупных энергоблоков весьма пер­спективны.

Для энергоблоков 300—1200 МВт требуются венти­ляторы для расхода воздуха (600—2000)-10³ м³/ч с давлением около 5 кПа при уравновешенной тяге и около 10 кПа при работе с наддувом. Мощность при­вода таких вентиляторов достигает соответственно 800—3500 и 1500—7000 кВт.

Общая мощность приводов дутьевых вентиляторов и дымососов или высоконапорных вентиляторов (возду­ходувок) составляет до 1,5 % мощности энергоблока.

На рис. 3.2 показаны безразмерные характеристи­ки радиального дутьевого вентилятора (кривые а) и осевого дымососа (кривые б) энергоблока 300 МВт с регулированием направляющими лопатками по данным испытаний. Как видно, подача и область режимов с вы­соким КПД гораздо больше у осевой машины.

На рис. 3.3 показано изменение КПД модельного осевого двухступенчатого вентилятора-воздуходувки ЦКТИ для парового котла с наддувом энергоблока 300 МВт в зависимости от расхода воздуха при разных способах регулирования (кривые 1, 2, 4). Исследование КПД проводилось на экспериментальном стенде ЦКТИ.

Водоподготовка

В соответствии с нормами проектирования на электростанциях без внешних потерь кон­денсата с начальным давлением пара 9 МПа выше применяют химическое обессоливание исходной добавочной воды, если общее содер­жание анионов сильных минеральных кислот (SO₄+Cl+NO₃+NO₂) в исходной воде мень­ше 7 мг-экв/кг, или ее дистилляцию в испари-тльной установке при более высоком содер­жании анионов.

При начальном давлении пара 13,0 МПа и выше и суммарном содержании анионов силь­ных кислот не более 12 мг-экв/кг испарительная установка должна дополняться установкой химического обессоливания при любом типе паровых котлов.

На ТЭЦ с внешними потерями конденсата яра начальном давлении пара 13,0 МПа при­меняют химическое обессоливание, при давлении 9 МПа — химическую очистку добавочной воды. При начальном давлении пара ниже 9 МПа применяют упрощенные методы хими­ческой очистки добавочной воды.

В качестве исходной добавочной воды рекомендуется применять водуартезианских скважин, если она не хуже воды открытого водоема. Использование воды из оборотной сис­темы водоснабжения конденсаторов турбин допускается при соответствующем технико-экономическом обосновании.

Для конденсационных электростанций и отопительных ТЭЦ расчетный расход очищеннойдобавочной воды (обессоленной или дис­тиллята) принимают равным 2 % производи­тельности устанавливаемых паровых котлов. Предусматривается, кроме того, дополнитель­ная производительность обессоливающей уста­новки при прямоточных паровых котлах в следующих размерах: 50 т/ч при энергоблоках 200 и 300 МВт, 75 т/ч при 500 МВт и 125 т/ч при 800 МВт.

Для КЭС с барабанными паровыми котлами дополнительную производительность обессоливающей установки принимают равной 25 т/ч. На ТЭС с мазутным топливом расчетную производительность обессоливающей ус­тановки увеличивают на 0,15 т/ч на каждую тонну сжигаемого мазута.

Воду для испарителей подготавливают в предочистке в катионитовых фильтрах обессоливающей установ­ки. Подпиточная вода закрытых тепловых сетей очи­щается посредством противоточного Nа-катионирования с предочисткой.

У каждой турбины электростанции с прямоточными паровыми котлами предусматривается установка для обезжелезивания и обессоливания 100 % конденсата, выходящегоиз конденсаторов. Конденсат турбин ТЭС с барабанными паровыми котлами обессоливают лишь при охлаждении конденсаторов морской водой.

Дистиллят испарителей электростанции с прямоточ­ными паровыми котлами обессоливается в конденсатоочистках турбин.

На электростанциях с прямоточными паровыми кот­лами предусматриваются также обезжелезивание и обессоливание конденсата сетевых подогревателей и ка­лориферов. Температура такого конденсата перед анио-иитовыми фильтрами не должна превышать 40 ^СС и кратковременно 50 °С.

Питательную воду паровых котлов давлением 10 МПа и выше обрабатывают аммиаком и гидразингидратом.

Внутренние поверхности баков деаэрированной во­ды, запаса и сбора конденсата должны иметь защитные покрытия.

На ТЭС блочной структуры общий дополнительный запас обессоленной воды в баках без давления, уста­навливаемых вне зданий, принимается из расчета 40-минутного расхода воды при максимальной нагруз­ке, но не менее 6000 м³.

Для каждого энергоблока устанавливают один дре­нажный бак вместимостью 15 м³ с двумя насосами; на ТЭС неблочной структуры такой блок устанавливают на две-три турбины. На каждые четыре — шесть па­ровых котлов устанавливают один бак вместимостью 40—60 м^э для слива воды с одним насосом.

На электростанциях предусматриваются аппарату­ра, насосы, трубопроводы и т. п. для предпусковых и эксплуатационных водно-химических промывок, а так­же устройства для предупреждения стояночной корро­зии паровых котлов, турбин и прочего оборудования и трубопроводов.