Поставляемое на ТЭС твердое топливо имеет определенную крупность кусков, ого­вариваемую условиями поставки. Крупность топлива зависит от условий его добычи и под­готовки к поставке (например, сортировка, обогащение).

Подготовку топлива на ТЭС к пылевид­ному сжиганию производят в два этапа: пред­варительное дробление в станционных дро­билках до размеров кусков 15…25 мм и по­следующее измельчение в мельницах до пы­левидного состояния. При слоевом сжигании в котлах паропроизводительностью до 25 т/ч подготовка топлива заканчивается на стадии дробления.

Гранулометрический состав. Характери­стику крупности топлива называют грануло­метрическим составом.

Гранулометрический состав — это коли­чественная характеристика, отражающая рас­пределение топлива по размеру кусков (зе­рен). Для определения гранулометрического состава твердого топлива, поставляемого на электростанцию, после дробления и измель­чения используют метод ситового анализа, суть которого заключается в рассеве пробы топлива на стандартных ситах и определении выходов классов крупности.

Классом крупности называют совокуп­ность кусков топлива с размерами, опреде­ляемыми размерами отверстий сит, приме­няемых для выделения этих кусков; это поня­тие используют для классификации ископае­мых углей и сланцев по размеру кусков (см. табл. 4.3).

Выход класса крупности — это отношение массы топлива данного класса крупности к сумме масс всех классов топлива испытуемой пробы, выраженное в процентах.

Совокупность кусков топлива, которые после просеивания прошли через отверстия сита, называют подрешетным продуктом., а которые остались на сите— надрешетным продуктом.

Гранулометрический состав дробленого топлива и пыли принято характеризовать вы­ходом суммарного надрешетного продукта (полным относительным остатком) Rd, %, на соответствующем сите с размером отверстий d (в мм — для дробленки; в мкм — для пыли).

Bd

Зерновые характеристики дробленки и пыли описываются уравнением типа

П

(4.8)

Rd =100 е

Где Rd — выход суммарного надрешетного продукта на каком-либо сите, %; d — размер ячейки данного сита, мкм; е — основание на­туральных логарифмов; b — коэффициент, характеризующий тонкость помола {Ъ = 0,025…0,1 — чем больше тем пыль тоньше); п — коэффициент, характеризую­щий равномерность гранулометрического со­става (я = 0,6…1,8 — чем выше значение п, тем меньше рассеянность зерен по крупности от их среднего значения).

Показатель п называют коэффициентом полидисперсности. Если известны значения выходов суммарного надрешетного продукта на каких-либо двух ситах R{1] и Rd2 , %, с

/

100

In

In

R

D2 J

V

У

П

Размерами отверстий dx и d2 (d} > d2 мкм, то значение п можно определить по формуле

(

100

Lg

R

(4.9)

Lg dx — lg d2

Определив ^ легко найти значение b.

Для диапазона размеров частиц с постоян­ным значением коэффициента п по известно­му значению одного Rd{ можно найти значе­ние любого другого Rd по зависимости

F J

( n Л Kdj

100

(4.10)

A

A

Rd -100

/

Классификация топлива по размеру кусков. Сортировку топлива по размерам кусков перед поставкой потребителю произ­водят с помощью специальных сит большого размера, приводимых в движение особыми механизмами — грохотами. В табл. 4.3 при­ведены установленные стандартом (ГОСТ 19242) названия и обозначения клас­сов крупности топлива и граничные размеры их кусков.

Таблица 4.3

Классификация ископаемых углей и сланца по размеру кусков

Примечание. Максимальный размер кусков классов П и Р; в скобках — для карьеров; без скобок — для шахт.

В результате обработки топлива на обога­тительных фабриках (мокрым и сухим спосо­бом) на выходе получают такие продукты, пригодные для энергетического использова­ния, как: малозольный концентрату высоко­зольный промпродукт, представляющий со­бой сростки угля с породой; необогащаемые отсевы мелких классов 0…6мм, 0…13мм, 0…25 мм; шлам крупностью 0…1 мм с повы­шенной зольностью.

В большинстве случаев на электростанции поставляют несортированный уголь класса Р с кусками размером до 200.. .300 мм.

Характеристики дробления. Качество дробления топлива на ТЭС, как правило, кон­тролируют рассевом пробы на ситах с круг­лыми отверстиями размером 5 и 10 мм и со­ответственно полными остатками #5 и #ю, %. Сита для дробленки принято нумеровать и называть по линейному размеру их ячеек в миллиметрах. Для надежной и экономичной работы пылеприготовительной системы реко­мендуются следующие характеристики дроб­ления топлива для всех типов мельниц: остаток на сите 5 мм — #5 = 20 (35) %; остаток на сите 10 мм -—#10 = 5 (14) %; максимальный размер куска не более 15 (25) мм, где в скобках приведены значения для топлив с повышенной влажностью (т. е. способных "замазывать" дробильное обору­дование).

Тонкость помола. Для рассева пыли (ГОСТ 2093) применяют плетеные металличе­ские сита с линейными размерами квадратных ячеек в свету d от 0,04* до 2,5 мм. Сита для пыли принято нумеровать и называть по ли­нейному размеру их ячеек в микрометрах.

Обычно тонкость помола пыли характери­зуется выходом суммарных надрешетных продуктов на ситах с ячейками 90, 200 и

1000 MKM соответственно #90, #200 И

#юоо, %- Например, при проектировании и расчетах мельничных устройств используют величину i?90. Содержание крупных частиц в пыли антрацитов и каменных углей оценива­ют величиной #200, а в пыли бурых углей и сланцев — #iooo — От содержания крупных час­тиц в пыли, сжигаемой в обычных камерных топках по технологии прямоточного факела, зависит в значительной степени величина по­терь от механического недожога.

Для снижения до минимума потерь от ме­ханического недожога значения выходов

* Для материалов класса 0…40 мкм используют иные методы анализа, а именно; воздушное отвеивание и от­стаивание в жидкости (седиментация).

Таблица 4.4

Фракционный состав. Ранее часто гра­нулометрический состав топлива называли "фракционным составом". Согласно дейст­вующим стандартам, эти понятия имеют раз­личное значение.

Фракционный состав — это количествен­ная характеристика топлива по содержанию фракций различной плотности. Для опреде­ления фракционного состава твердого топли­ва используют метод фракционного анализа (ГОСТ 4790), суть которого заключается в расслоении пробы топлива в тяжелых жидко­стях с определенной плотностью и определе­нии выходов фракций.

Фракцией называют совокупность зерен топлива с плотностью, определяемой плотно­стью жидкостей, применяемых при их рас­слоении.

Суммарных надрешетных продуктов на харак­терных ситах должны находиться в пределах, указанных в табл. 4.4.

Рекомендуемая тонкость помола твердого топлива для пылевидного сжигания

В настоящее время термины "фракцион­ный состав" и "фракция" используют в техни­ке обогащения топлива и других областях. Использование этих терминов в котельно — топочной области является "сленгом" и недо­пустимо.

Механические свойства

Коэффициент размолоспособиости.

Способность топлива к измельчению характе­ризуют коэффициентом размолоспособиости Кчо, определяемым в лабораторных условиях по методике, предложенной ВТИ (ГОСТ 15489.1). Методика определения КПО заключается в измельчении порции воздушно — сухого топлива при принятой стандартом крупности и условиях помола и последующем ситовом анализе полученной пыли с опреде­лением полного остатка на сите 90 мкм — /?90. По найденному таким образом значению i?90, %, вычисляют значение коэффициента размолоспособиости Кт по формуле Г ,83

ЛГл0=2,32^1п^ (4.11)

Чем легче размалывается топливо, тем тоньше получается пыль и, следовательно, выше значение Кло. Значения Кяо для энерге­тических топлив изменяются в диапазоне от 0,85 до 2,5 и приведены в табл. ПЛ. Коэффи­циент размолоспособиости Кло имеет важное значение при выборе типа мельниц и расче те их производительности.

Классификация и марки

Твердого топлива

Уголь. К наиболее значимым из твердых топлив относятся ископаемые угли. В соот­ветствии с действующей классификацией (ГОСТ 25543) различают три вида ископае­мых углей в зависимости от основных генети­ческих признаков (табл. 4.5). В качестве при­знаков рассматриваются: средний показатель отражения витринита R0,% (см. раздел 1.2); теплота сгорания влажной беззольной массы Qf, МДж/кг (см. раздел 3.1); выход летучих веществ на сухое беззольное состояние

Таблица 4.5

Классификационные признаки ископаемых углей

Бурые угли в зависимости от величины максимальной влагоемкости на беззольное

Состояние W^-ax разделяют на три группы (марки):

1Б — при >50%;

2Б — при 30 < WЈfax< 50 %;

ЗБ —при ^{х<30%.

Бурые угли характеризуются: высокой гигроскопической и, как правило, повышен­ной общей влажностью; высоким выходом летучих веществ (Vdaf> 40%); неспекшимся коксовым остатком; пониженным содержани­ем углерода и повышенным — кислорода.

Теплота сгорания бурых углей колеблется в широком диапазоне: от 7…8 МДж/кг (у вы­соковлажных и высокозольных) до 18.. .20 МДж/кг (у сухих и малозольных).

При длительном хранении на открытом топливном складе бурые угли теряют механи­ческую прочность и растрескиваются, прояв­ляют повышенную склонностью к самовозгоранию.

В основном бурые угли относятся к низ­косортным видам топлива, их перевозка на длинные расстояния нерентабельна, и поэто­му они используются вблизи от места добычи. Исключение составляют бурые угли Канско- Ачинского бассейна с достаточно высокой для бурых углей теплотой сгорания и низкой себестоимостью добычи открытым методом с использованием высокоэффективной техники.

Классификация каменных углей и антрацитов

Каменные угли и антрациты в зависимо­сти от выхода летучих У^и толщины пласти­ческого слоя у разделяют на марки, которые в свою очередь подразделяют на группы (табл. 4.6).

Таблица 4.6

Для каменных углей и антрацитов харак­терны: высокая теплота сгорания

Q[= 15… 25 МДж/кг, обусловленная повы­шенным содержанием углерода; низкая гиг-

Роскопическая и общая влажность (как прави­ло, W, r < 20 %); высокая механическая проч­ность (и соответственно низкий коэффициент размолоспособиости K„„). Выход летучих веч ществ Vdaf колеблется в достаточно широком диапазоне: от 3… 12% — у антрацитов и то­щих углей, считающихся самыми низкореак­ционными энергетическими топливами, до 40.. .45 % — у высокореакционных длинно — пламенных и газовых углей.

В целом каменные угли относятся к кон­диционным видам топлива, обладающим вы­сокой конкурентной способностью на топ­ливном рынке.

В обозначении углей присутствуют: на­именование месторождения (бассейна), бук­венное обозначение марки и класса крупности (или название продукта обогащения). Напри­мер: Кузнецкий 2СС, CLU означает каменный утешь Кузнецкого бассейна, марки 2СС (сла — боспекающийся), класса СШ (крупность куска 0…13 мм — смесь семечка со штыбом); Баба­евский 1Б, Р — бурый уголь Бабаевского ме­сторождения, марки 1Б (высоковлажный), класс рядовой (т. е. поставляется без предва­рительного рассева).

Торф. В естественных условиях влаж­ность торфа достигает W[ = 80…95 %. В про­цессе добычи торф подвергается длительной сушке на воздухе, пока его влажность не сни­зится до ^ = 45…50%. Теплота сгорания торфа при нормативной влажности составляет примерно Q[= 8…9 МДж/кг. Торф — высо­кореакционное топливо с высоким выходом летучих ( Vd"f > 70 %) и повышенной склон­ностью к самовозгоранию.

Топливный торф в зависимости от техно­логии добычи и подготовки разделяют на фрезерный и кусковой. Фрезерный торф ис­пользуется для пылевидного сжигания, куско­вой — для сжигания в слоевых топках. В табл. 4.7 приведены требования, предъявляе­мые к топливному торфу. Торф относится к местным видам топлива.

Горючий сланец. К особому виду твердо­го энергетического топлива относятся горю­чие сланцы. Минеральная часть сланцев в ра­бочем топливе достигает 70…75%, что обу­словливает низкое значение теплоты сгорания Q[ = 4,6…9 МДж/кг. С другой стороны, отли­чительная особенность сланцев — самый вы­сокий выход летучих веществ среди твердых ископаемых топлив v^ = 80…90%, что от­носит его к высокореакционному виду топли­ва. В целом горючий сланец — низкосортный местный вид энергетического топлива.

Следует отметить, что при термической обработке из сланца можно получить значи­тельное количество ценных жидких продук­тов (например, сланцевое масло, являющееся в свою очередь жидким видом топлива), а также газообразных, с высокой теплотой сго­рания Поэтому сланец используют в качестве сырья в энерготехнологических производст­вах.

В табл. П. 1 и П.2 приведены справочные данные об усредненных расчетных характе­ристиках твердых топлив. Дополнительную информацию можно найти в [4, 5].

Таблица 4.7

Нормы качества топливного торфа