CC BY
84
УДК 621.926.3-252:622.73-032.35
Мисак Степан Йосифович, астрант. Нацюнальний унiверситет "Львiвська полггехшка", м. Львiв, Украша. Вул. С. Бандери, 12, м. Львiв, Украша. (032)258-25-15, s.mysak750@gmail.com
МЕТОД ВИЗНАЧЕННЯ КУЛЬОВОГО ЗАВАНТАЖЕННЯ ТА ПИТОМО1 ВИТРАТИ МОЛОЛЬНИХ КУЛЬ МЛИНА КБМ 370/850 (Ш-50А) ПНЛОВУГШЬНИХ КОТЛ1В
ЕНЕРГОБЛОК1В ТЕС
Розглянуто метод визначення кульового завантаження та питомо'1 витрати молольних куль млина типу КБМ 370/850 (Ш-50А) пиловугшьних котлгв енергоблок1в 300 МВт. Визначеш поправочш коефщенти до питомо'1 витрати куль як враховують змти якост1 палива, зношення металу молольних куль та 1нш1 фактори. Ключовi слова: кульовий барабанний млин, молольш кул1, кульове завантаження, питома витрата куль.
Мысак Степан Иосифович, аспирант. Национальный университет «Львовская политехника», г. Львов, Украина.Ул. С. Бандеры, 12, г. Львов, Украина. (032) 258-25-15, s.mysak750@gmail.com
МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ШАРОВОЙ ЗАГРУЗКИ И УДЕЛЬНОГО РАСХОДА МЕЛЮЩИХ ШАРОВ МЕЛЬНИЦЫ ШБМ 370/850 (Ш-50А) ПЫЛЕУГОЛЬНЫХ КОТЛОВ ЭНЕРГОБЛОКОВ ТЭС
Рассмотрен метод определения шаровой загрузки и удельного расхода мелющих шаров мельницы типа ШБМ 370/850 (Ш-50А) пылеугольных котлов энергоблоков 300 МВт. Определены поправочные коэффициенты к удельному расходу шаров которые учитывают изменения качества топлива износа металла мелющих шаров и другие факторы.
Ключевые слова : Шаровая барабанная мельница, мелющие шары, шаровая загрузка, удельний расход
шаров.
Mysak Stepan Josifovich, post-graduate student. National University "Lviv Polytechnic", Lvov, Ukraina. S. Bandery st., 12, Lvov, Ukraina. (032) 258-25-15, s.mysak750@gmail.com
THE METHODOLOGY OF THE DETERMINING OF "THE BALL BOOT AND THE SPECIFIC FUEL GRINDING MILL BALLS MSC 370/850 (SH-50A) COAL-FIRED THERMAL POWER BOILERS
The method of determining "the ball boot and specific consumption of grinding balls mill type MSC 370/850 (SH-50A) pulverized coal boiler units of300MW" is analyzed. The corrected coefficients to "specificfuel balls" which take into account the changes in the fuel quality, the wear-off of the metal of the grinding balls and various other factors, are determined.
Key words: "ball mill drum, grinding balls, ball load, the specific fuel balls."
Вступ
В ситуацп, що склалася в енергетищ Укра'ни на багатьох електростанщях з твердопаливними котлами розмелювання та спалювання вугшля вщбуваеться з р1зними техшчними характеристиками, що не ввдповщають проектним показникам для даного типу котшв. За таких умов тдготовка вугшля в кульових барабанним млинах (КБМ) супроводжуеться штенсивним зношенням металу молольних куль барабана, та як правило зменшенням 'х пилопродуктивносп.
При цьому в [1] враховуеться тшьки частина фактор1в, що випливають на зм1ну зношення молольних куль кульових барабанних млишв, а вс шш1 фактори, що приводять до збшьшення зношення металу куль КБМ повинш враховуватися додатковими поправочними коефщ1ентами яю як правило визначаються на основ1 експериментально-анал1тичних дослщжень. Розроблення методу та визначення додаткових поправочних коефщ1ент1в яю враховують змши штенсивносп зношення металу куль в КБМ,дозволить тдвищити надшшсть роботи КБМ при заданш пилопродуктивносп та визначати оптимальш режими ix роботи.
Мета i задач1 дослщжень
Метою дано!.' роботи е розробити метод визначення кульового завантаження млина типу КБМ 370/850(Ш-50А) пиловугшьних котшв енергоблоюв 150-200-300 МВт, а також поправочш коефщ1енти, що впливають на питому витрату молольних куль.
Внаслщок систематичного недопостачання на електростанцп молольних куль i розмелювання вугшля попршено1' якостi або шшо1' марки вщбуваеться iнтенсивне зношення поверхонь молольних куль, що призводить до значно'' 1'х перевитрати в порiвняннi з нормативними величинами з одше1' сторони i зниження ефективносп роботи КБМ з друго'' сторони.
Враховуючи це були поставлен наступнi задачi дослщжень, а саме :
- провести аналiз лiтературниx джерел з дано'' проблеми;
- розробити аналiтичний метод розрахунку кульового завантаження млишв з врахуванням поправок до питомо'' витрати куль при використанш непроектних палив.
Обгрунтування методу
Основою для розроблення методу та визначення поправочних коефщенпв до питомо'1' витрати молольних куль являлось попередш дослщження , що наведеш в [2, 3,1 0], а також нормативы документи, узаконеш методики дослiджень пилосистем та л^ературш данi [4-7].
Вiдомо, що втрата металу куль вщбуваеться за рахунок стирання 1'х поверхш яке е залежне вiд iнтенсивностi взаемодп куль при розмелюваннi вугiлля. При цьому молольш кулi якi знаходяться в рiзниx дiлянкаx КБМ мають рiзну взаемодiю при розмелюваннi вугшля, причому бшьшу по периметру КБМ, що розташоваш ближче до ос барабана i меншу,що розташованi ближче до брош барабана.
При зменшеш кульового завантаження млина вiдбуваеться перерозпредшення куль в КБМ, зменшуеться доля куль центральних дшянок i тдвищуеться доля куль зовнiшнix дiлянок, що дозволяе вирiвнювати iнтенсивнiсть зношення куль в об'емi млина.
При зменшенш кульового завантаження млина на 30-35 % вщ номiнального (розрахункового) величини зношення вирiвнюеться, а сумарне зношення практично не змшюеться. Встановлено, що змша питомо'1 витрати молольних куль залежить вщ пилопродуктивностi системи, кульового завантаження млина вологосп та зольносп палива.
Враховуючи вищесказане визначення поправочних коефщенпв до питомо'' витрати куль а також кульового завантаження е важливою складовою ефективностi роботи КБМ i пилосистеми взагалг
Коротка техшчна характеристика кульового барабанного млина типу КБМ
370/850(Ш-50А)
На пиловугiльниx котлах енергоблоюв 150-200-300 МВт встановлена КБМ 370/850 (Ш-50А) задача яких полягае в ефективному забезпечеш kotjiíb вугшьним пилом вщповщно'1 якосп. Внутр1шшй д1аметр барабана млина Ds = 3700мм, а довжина L = 8500мм. Граничне максимальне кульове завантаження барабана G" = 108 т, а експлуатащйне G™:c = 72 т, д1аметр молольних куль d=40 мм. Частота обертання барабана пъ = 17,6 об/хв., вага млина без куль i електродвигуна 168 т.
В залежносп вщ конструкцп котлоагрегатiв, та марки вугiлля вибираються продуктивнiсть КБМ i пилосистеми.
Так для котшв ТПП-210А енергоблокiв 300 МВт вибрано три шдивщуальш системи пилоириготування яю розраховаш на розмел вугшля марки АШ з такими характеристиками: = 24,24 МДж/кг (5700 ккал/кг), = 19 %, Wp = 7,5 %, Vr= 3,5 %, Кло = 0,95. В котел
подаеться готовий пил з тонюстю помелу = 7±1 % i волопстю Wи = 0,5-1,0 %. Номшальна продуктившсть КБМ = 50 т/год.
Котли ТПП-312 енергоблоюв 300МВт обладнанi двома iндивiдуальними системами пилоприготування.
За проектом в КБМ розмелюеться кам'яне вугшля марки ГСШ Донецького басейну з такими характеристиками: = 20,93 МДж/кг (5710 ккал/кг), Лр = 11 %, Wv = 22,3 %,
Vr = 40 %, К^ = 1Д. Розрахунков1 показники готового пилу: тонкють помелу - = 25 %, волопсть W™ = 3,0 %, проектна номшальна продуктившсть млина при tohkoctí помелу
= 25 %, В* = 76 т/год.
Метод визначення кульового завантаження млина, та питомоТ витрати молольних
куль
Аналiтично-розрахунковий метод визначення кульового завантаження млина при розмелу непроектних видiв палива базуеться на визначеш в першу чергу поправочних коефщенпв до питомо! витрати молольних куль, що характеризують ефектившсть роботи КБМ.
На рис. 1 представлена блок-схема впливу режимних, конструктивних та шших факторiв на ефектившсть роботи КБМ при поступленi на ТЕС непроектних видiв палива.
Рис. 1. Блок-схема впливу pi3HHx факторiв на ефективнiсть роботи КБМ пилосистем ко™в
при спалюваннi непроектних видiв палива
Як видно Ï3 рисунку окрiм iнших факторiв значний вплив на ефектившсть роботи КБМ мають характеристика вугшля, що поступав в КБМ а вщповщно штенсившсть стирання
поверхонь молольних куль.
Нормативна питома витрата молольних куль аКЕЕрг1 зпдно [1] визначалася при таких
умовах:
- КБМ оснащеш броньованими плитами хвилясто! форми;
- молольш стальш кулi d = 40 мм з твердютю металу 400 НВ;
- молольнi кулi правильно! форми без дефекпв, глибина загартованого шару 9-12 мм. Кульове експлуатацшне завантаження КБМ повинно пщтримуватися перiодичним
поповненням та регулярним сортуванням куль. Цикл поповнення КБМ кулями проводиться при зниженш кульового завантаження не бшьше чим на 5 % номшального значення, а сортування куль проводиться через 2500-3000 годин !х роботи [1].
При цьому дшсна питома витрата молольних куль а* з врахуванням поправочних
коефщенпв визначимо за розрахунковими даними:
де: ап - питома витрата куль без врахування коеф1щенпв, що впливають на продуктившсть млина;
- розрахунковий коефщент, що враховуе змiну пилопродуктивност млина в
порiвняннi з нормативним значенням, його визначаемо:
" ^КМ ' (2)
де: - коефщент, що враховуе зменшення кульового завантаження барабана млина; &вл - коефiцiент, що враховуе збшьшення вологостi вугiлля;
- коефщент, що враховуе збiльшення зольносп вугiлля.
Вiдомий метод експерементального розрахунку питомо! витрати молольних куль. За експерементальними розрахунками дшсна питома витрата молольних куль можна
визначити
(3)
де кЁ - експериментальний коеф1щент, що враховуе зменшення пило продуктивное!! млина в пор1вняш з нормативним значенням.
^ „л
де т - час роботи млина;
\ - вщповщно проектна \ фактична продуктившсть млина.
1з зменшенням кульового завантаження КБМ при незмшних iнших факторах фактична його продуктившсть визначаеться:
4 = ^ (5)
де ¿¡¡| 1 - вщповщно фактичне та нормативне (проектне) кульове завантаження млина.
В залежносп вщ змiни вологостi палива фактична пилопродуктившсть млина можна визначити за формулою [8].
= (6)
де [ Нф' - вщповщно проектна та фактична волопсть палива,%; т - показник степеш, що характеризуе марку палива.
При сталому значенш вологосп палива коеф1щент к^ знайдено з1 сшввщношення :
а при сталому значенш завантаження КБМ кулями, йЕЛ визначемо:
&Г , (8)
де т - показник степеш який характеризуеться маркою вугшля, наприклад, для вугiлля марки АШ т = 1, для шакших марок вугiлля вiн буде мати шше числове значення. Коеф1щент - характеризуе марку вугшля величину 1 яюсний склад золи, зазвичай приймають в розрахунках за характеристикою палива. Так для вугшля марки АШ йзпл = 1,2. Кшцевим результатом отримання анал1тичних залежностей розрахунюв \ к^ е
порiвняльний аналiз розрахункових та експериментальних досшджень з уточненням величини показниюв степенi т в формулах визначення вологосп палива та кульового завантаження КБМ.
У вщповщносп до вимог [1, 9] для ефективносп роботи КБМ потрiбно перiодично поповняти барабан кулями при знижеш завантаження. Враховуючи нерегулярнiсть постачання на електростанцп куль приписан вимоги часто не виконуються, що приводить до зменшення дiаметру куль позанормативне значення. При цьому вщбуваеться iнтенсивне 1'х зношення. Зменшення дiаметру куль вiдбуваеться не рiвномiрно по об'ему барабана млина, що приводить до зниження його ефективносп роботи.
Для визначення дшсно'1' питомо'1' витрати молольних куль потрiбно ввести коефщенти якi враховують нерiвномiрнiсть зменшення та зменшення 1'х без регламентованого поповнення кулями КБМ
Тодi коефiцiент, який враховуе змшу дiаметра куль можна записати у виглядк
де - коеф1щент, що враховуе використання молольних куль з д1аметром меншим за
проектне значення (40 мм);
й" - коефiцiент усередненнього значення зменшення дiаметра куль при роботi КБМ
п™
без регламентного поповнення куль.
У вщповщносп [1] коеф1щент - визначаеться за формулою:
г
де 1 (Я-р - вщповщно проектний та иочатковий д1аметр куль, що поповнюеться
барабан млина.
Коеф1щент визначаеться так:
= £ (П)
де - усереднений д1аметр куль в барабаш теля довготривало'1 роботи КБМ без поповнення його молольними кулями.
Для бшьш точного визначення усередненого дiаметру куль, барабан умовно подшяють на п дiлянок i визначають на кожнш дiлянцi середнiй дiаметр зношених куль iз проб, що вщбираються, шсля чого усереднений д1аметр визначають за формулою:
^ = (12) Встановлено, що коеф1щент не залежить вщ иродуктивносп КБМ а визначаеться
гт™
лише иочатковим та кшцевим д1аметром молольних куль. Отже при вщповщному ¿0
коефщент кдк визначаеться теля визначення кшцевого усередненого д1аметру зношених куль
У вiдповiдностi з [7] кульове завантаження в кiнцi перiоду роботи КБМ розраховуеться за формулою
ск=(г)3"с™> (13)
де - початкове завантаження КБМ молольними кулями;
^Ф 1 ^о ~~ вщповщно фактичне (кшцеве) та початкове значения д1аметру куль
завантаження барабана млина.
При цьому кшцевий дiаметр куль визначаеться
-к
¿Ф = М^3, (14)
Якщо подiлити тривалють експлуатацп КБМ на певнi перюди в кiлькостi п то для окремих перiодiв експлуатацп кiнцеве кульове завантаження барабана млина визначаеться залежшстю
^ = (15)
де - початкове кульове завантаження барабана першого перюду;
а i п - вщповщно частка вiд початкового кульового завантаження отриманого перюду та його порядковий номер.
Розрахунки поправочних коеф1ц1ент1в до питомоТ витрати молольних куль
Розрахунки поправочних коефщенпв до питомо'1' витрати молольних куль виконано на основi розробленого методу та з використання експлуатацшних даних, що отримано на котлах ТПП-210А та ТПП-312 енергоблокiв 300 МВт.
При розрахунках для котла ТПП-210А з КБМ 370/850 (Ш-50А) прийнятi такi проекты показ ники:
- максимальне робоче кульове завантаження - = 90 т;
- волопсть палива - = 7,5 %;
- пилопродуктившсть Б^ = 50 т/год;
Для котшв ТПП-312 енергоблокiв 300 МВт щ показники вiдповiдно будуть мати таю значения:
С* = 87 т; И? = 1 1 % \В« = 76 т/год.
Результати аналiтичних та експериментальних дослiджень з визначення поправочних коефщенпв до питомо'1' витрати молольних куль для КБМ 370/850 (Ш-50А) котшв ТПП-210 та ТПП-312 енергоблоюв 300МВт приведет в таблищ.
Дослщження проводяться з рiзним кульовим завантаженням млишв та з рiзною характеристикою вугшля. Порiвняльний аналiз показуе, що у зазначеному у таблищ дiапазонi кульового завантаження млишв та вологост вугшля похибка мiж аналiтичними розрахунками за запропонованим методом та експлуатацшними дослщженнями поправочних коеф1щенпв не суттева, що шдтверджуе достов1ршсть запропонованого методу. При цьому узагальнюючий поправочний коеф1щент к^ режиму роботи КБМ визначався за формулою.
куъ = • к
Як видно ¡з результате дослщжень, що наведеш в таблищ к ¿з зменшенням кульового
завантаження млина збшьшуеться, причому для рiзних марок вугшля i типу котлiв мае рiзнi числовi значення.
При цьому результати розрахунюв показали, що значення поправочних коефщенпв в стабшьних режимах роботи КБМ не мають сталого значення, а залежать вщ фактичних показниюв роботи пилосистем котшв (бк, клп ). Чим бшыш вщхилення режим1в роботи пилосистем котлiв вщ проектних умов тим бiльше змшюеться велечини поправочних коефiцiентiв, i тим бшьше потрiбно корегувати значення питомо'1' витрати молольних куль.
Таблиця
Результати розрахунку визначення поправочних коефщенпв до питомо! витрати _молольних куль_
Найменування Котел ТПП-210А Котел ТПП-312
Показник дослщу 1 2 3 1 2 3
Продуктившсть млина 35,5 46,1 47,36 53,1 69,15 72,18
Вп , т/год.
Кульове завантаження 65,2 85,1 95,0 50,2 72,1 87,3
млина , Ск ,т.
Волопсть вугшля, И'гр, 8,7 7,9 8,2 11,2 11,45 11,1
%.
Розрахунковi
величини поправочних
кое^ищенпв ¡г
КЕЛ......... к_......... 1,13 1,04 1,09 1,01 1,03 1,01
ъ 1,27 1,07 1,01 1,35 1,21 1,02
кш......... 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
К.......... 1,43 1,11 1,10 1,36 1,25 1,03
Експерементальний 1,42 1,10 1,10 1,35 1,24 1,02
коефiцiент^e
Коеф1щент зменшення 1,47 1,04 1,0 1,61 1,02 1,01
дiаметра куль, к"
Узагальнений 2,02 1,14 1,10 2,17 1,26 1,03
коефiцiент к^
Висновки
1. За результатами аналiзу дослiджень пилосистеми з млинами типу КБМ 370/850 (Ш-50А) при розмелюванш кам'яного вугшля марки ГСШ та марки АШ дослiджено зношення металу молольних куль, розроблено i експериментально перевiрено метод визначення поправочних коефiцieнтiв до питомо! витрати куль КБМ.
2. Встановлено, що чисельне значення додаткових поправочних коефщенпв залежить вщ реальних умов експлуатацп КБМ та марки вугшля,що поступав на розмел i суттево зростае у випадку значних вiдхилень роботи КБМ вiд розрахункових (проектних) значень.
3. Додатковi поправочш коефiцiенти до питомо! витрати куль потрiбно визначати у вiдповiдностi з фактичними умовами експлуатацп КБМ за допомого запропонованого методу.
Список використаноТ лггератури:
1. Норми витрати куль для вуглерозмелювальних млишв кульових барабанних на розмел антрациту кам'яного та бурого вугшля. СОУ -НМПЕ 40.1.10.333.2005.-К.: ОЕП «ГР1ФРЕ», 2005 - 17 с.
2. Голишев Л. В.,Мисак Й. С.,Мщенко Ю. М., Кравець Т. Ю. Визначення поправочних коефщенпв до питомо! витрати розмелювальних куль у раз1 розмелювання вугшля марки АШ // Энергия и электрофикация , 2005. № 10. - С. 6-9.
3. Голышев Л. В. Мысак И. С. Метод расчета поправочных коэффициентов к удельному расходу мелющих шаров // Электрические станции , 2007, № 2. - С. 33-35.
4. Расчет и проектирование пылеприготовльных установок котельных агрегатов(Норматывные документы) Л.:ЦКТИ - ВТИ, 1971. - 231 с.
5. Леват Г.Т. Пылеприготовление на тепловых электростанциях. - М.:Энергоатомиздат, 1991. - 275 с.
6. Трембовля В. И. Теплотехнические испытания котельных установок - М.: Эноргоатомиздат , 1991. -
486 с.
7. Лебедев А. А. Подготовка и размол топлива на электростанциях.- М.: Энергия 1969. - 425 с.
8. Голишев Л. В., Мисак Й. С.,Кравець Т. Ю. Визначення продуктивносл кульового барабанного млина при розмелюванш кам'яного вугшля попршено! якосп //Энергетика и электрофикация. - 2000 № 8.- С. 13-15.
9.Технична експлуаташя електричних станцш i мереж. Правила ГКД 34.20.507 - 2003. - К.: ОЕП «ГР1ФРЕ», 2003. - 628 с.
References:
1. Application rates of hydrocarbon balls for grinding mills ball mill drum for anthracite coal and lignite [Normy vytraty dlya vuglerozmelyubalnykh mlyniv kulkovykh barabannykh na rozmel antratsytu ta burogo vugillya] SOU -NMPE 40.1.10.333.2005.-К.: OEP «GRIFRE», 2005. - 17 p.
2.Golishev L. V., Mysak J. S., Mishchenko J. M.,Kravec T. J., Determination of correction factors to specific discharge grinding balls when grinding coal of ASH [Byznachennya popravochnykh koeffitsientov do pytomoyi vytraty romelyuvalnykh kul u razi romelyuvannyavugillya marki ASH] // Energy and Electrification. 2005. №10. p. 6-9.
3.Golishev L.V., Mysak J. S., Method of calculating the correction factors to the specific consumption of grinding balls [Metod rascheta popravochnykh koeffitsientov k udelnomu raskhodu melyushchikh sharov] // Power Stations, 2007 № 2 , P. 33-35.
4.Calculation and design of coal preparation plant boilers [Raschet i proektirovanie pyleprigotovitelnykh ustanovok kotelnykh agregatov] (Regulations) L.: ZKTI - BTI, 1971 - 231 p.
5. Levat G. T., Pulverization in thermal power plants [Pyleprigotovlenie na teplovykh elektrosttsiyakh] - M.: Energoatomizdat, 1991 - 275 p.
6.Trembovlia V .I., Thermal testing of boiler installations [Teplotechnicheskie ispytaniya kotelnych ustanovok] - M.: Enorgoatomizdat, 1991. - 486 p.
7. Lebedev A. A., Preparation and refining of fuel on power stations [Podgotovka i rozmol topliva na elektrostatsiyakh] - M.: Energy 1969. - 425p.
8. Golishev L. V., Mysak J. S., Kravec T.J., Defining performance ball mill drum during grinding coal impaired quality [Vyznachennya produktyvnosti kulkovogo barabannogo mlyna pry poveliuvanni kamyanogo vugillya pogirshenoi yakosti] // Energy and electrification. - 2000. - № 8. - P. 13-15.
9. Technical operation of power stations and networks [Technichna ekspluatatsiya elektrychny stantsiy i merezh] URL Rules. 34.20.507 - 2003. - К.: ОЕП «GRIFE», 2003. - 628 p.
Поступила в редакцию 20. 02 2015 г.
