Damian TOMAS

Fabryka Kot³ów RAFAKO SA, Racibórz
Artur MERCHUT

Fabryka Palenisk Mechanicznych SA, Miko³ów

KONCEPCJE MODERNIZACYJNE M£YNÓW

WENTYLATOROWYCH DLA TRUDNYCH WÊGLI

BRUNATNYCH NA PRZYK£ADZIE M£YNÓW

EL. TUZLA

Streszczenie. Omówiono wêgle brunatne oraz wp³yw ich parame-

trów na zu¿ywanie siê bijaków w m³ynie wentylatorowym. Przedsta-

wiono osi¹gi m³yna N 110.60 w oparciu o pomiary kontrolne w latach

2001/2002. Zaprezentowano kierunki zmian konstrukcyjnych w celu

dostosowania m³yna wentylatorowego do ró¿norodnych parametrów

wêgli spalanych w El. Tuzla.

CONCEPTION OF MODERNIZATION OF BROWN COAL BEATER

MILLS ON THE BASIS OF MILLS INSTALLED IN TUZLA POWER

STATION

Summary. The sorts of brown coals and influence of their properties

on the wear in beater wheel mill were discussed. The performance of

the mill N 110.60 was presented on the basis of control measurements

conducted in the years 2001/2002. The directions of design (construc-

tion) modifications were pointed out in order to adapt the beater wheel

mill to operation with various coal assortments fired in Tuzla Power

Station.

PRACE IMiUE POLITECHNIKI ŒL¥SKIEJ

2002

IX Konferencja Kot³owa 2002

AKTUALNE PROBLEMY BUDOWY I EKSPLOATACJI KOT£ÓW

In¿. Damian TOMAS, Fabryka Kot³ów RAFAKO SA, 47–400 Racibórz, ul. £¹kowa 33, a

in¿. Artur MERCHUT jest kierownikiem Dzia³u Projektowego Fabryki Palenisk Mecha-

nicznych SA, 43–190 Miko³ów, ul. Towarowa 11.

MODERNISIERUNGSKONZEPTE DER VENTILATORMÜHLEN

FÜR SCHWIERIGE BRAUNKOHLEN – BEISPIEL TUZLA

KRAFTWERK

Zusammenfassung. Besprochen wurden die Braunkohlenarten

und ihre Eigenschaften als auch derer Einfluss auf den Schläger-

verschleiß in Ventilatormühlen. Auf Grund der in den Jahren 2001 und

2002 durchgeführten Messungen sind die Betriebsresultate der

N 110.60–Mühle dargestellt worden. Konstruktionsänderungen, wel-

che die Mühlen zu den veränderlichen Eigenschaften der Kohlen an-

passen, wurden präsentiert.

1. Wstêp

Elektrownie wêglowe zainteresowane projektem nowego kot³a lub istotn¹

rekonstrukcj¹ starej jednostki pod nowoczesne wymagania, wydaj¹ jako

za³o¿enia g³ównie te parametry wêgla, które s¹ istotne przede wszystkim dla

zaprojektowania czêœci ciœnieniowej kot³a, ³¹cznie z paleniskiem.

W wypadku kot³a py³owego na wêgiel brunatny za³o¿enia te obejmuj¹

przede wszystkim wartoœæ opa³ow¹ wêgla przeciêtnego, uznawanego na ogó³

jako wêgiel gwarancyjny, jego przeciêtn¹ wilgoæ, zawartoœæ popio³u, siarki,

azotu, zawartoœæ czêœci lotnych i przeciêtn¹ zawartoœæ ksylitów w wêglu,

sk³ad popio³u i temperatury charakterystyczne przemian popio³owych.

Na ogó³ wêgiel pochodzi z jednej kopalni, w której poszczególne pok³ady s¹

monitorowane, i odpowiednio urabiane, po czym s¹ sortowane, mieszane,

mielone itd. Odchy³ki, które mog¹ byæ spowodowane zarówno tolerancjami

pok³adu jak i mo¿liwoœciami „obrobienia” tego urobku mieszcz¹ siê w obsza-

rze wêgli granicznych – dolnym i górnym.

Dalsze zabiegi odbywaj¹ siê na terenie elektrowni tak, aby do bunkrów

przykot³owych i m³ynów podawaæ wêgiel mo¿liwie uœredniony. Przytoczone

wy¿ej parametry wêgli na ogó³ zadowalaj¹ projektanta kot³a i pozwalaj¹ za-

oferowaæ nowy kocio³ lub modernizacjê kot³a wyeksploatowanego dla ca³ego

zakresu wêglowego.

Do wymagañ modernizacji wchodz¹ te¿ na ogó³:

– wzrost sprawnoœci kot³a,

– wzrost dyspozycyjnoœci urz¹dzeñ kot³owych,

– rozwi¹zanie paleniska z nisk¹ emisj¹ NO

x

,

– lepsze osi¹gi i wiêksza elastycznoœæ m³ynów wêglowych, co na ogó³ wyma-

ga ich rekonstrukcji,

– ni¿sze minimum techniczne kot³a.

Spotykane s¹ jednak przypadki nietypowe spowodowane tym, ¿e kocio³

musi spalaæ osobno wêgle z dwóch lub trzech kopalñ, a tak¿e ich mieszanki.

130

Damian Tomas, Artur Merchut

Dane tych wêgli czêsto bardzo siê ró¿ni¹ i stanowi¹ du¿e utrudnienie dla pro-

jektu kot³a, projektu paleniska, jak i dla rozwi¹zañ m³ynowych. Takie proble-

my wyst¹pi³y m.in. przy modernizacji kot³a do bloku 200 MW

e

po 10 latach

postoju w El.Tuzla (Boœnia i Hercegowina).

2. Wêgle brunatne w aspekcie m³ynowym

Wêgle brunatne klasyfikuje siê na 4 rodzaje w zale¿noœci od wieku, ich

struktury i parametrów fizykochemicznych. Do grupy wêgli „m³odych” na-

le¿¹: wêgle humusowe o strukturze ziarnistej oraz wêgle w³ókniste lignitycz-

ne (miêkkie z wtr¹ceniami drzewnymi, zwane ksylitami). Do tej grupy nale¿¹

np. wêgle polskie.

Do grupy wêgli „starych” nale¿¹: wêgle smoliste (twarde, jednorodne) oraz

wêgle b³yszcz¹ce. Z wymienionych 4 rodzajów trzy pierwsze typy wêgli spoty-

ka siê w El.Tuzla, przy czym wêgiel lignityczny z ksylitami jest dominuj¹cy

w modernizowanym kotle. Ksylity mog¹ w ogólnym przypadku wystêpowaæ

w postaci w³óknistej lub szczapowej, która ma dodatkowo dwie odmiany „A”

i „B” [1]. Typu ksylitów zamawiaj¹cy na ogó³ nie podaje chocia¿ maj¹ one

istotny wp³yw na osi¹gi m³yna i kot³a. Ksylity w³ókniste bardzo utrudniaj¹

mielenie oraz powoduj¹ du¿¹ stratê niedopa³u. Ksylity szczapowe miel¹ siê

z pocz¹tku trudno, przy czym typ „B” po wysuszeniu rozpada siê na ziarna

1mm lub mniejsze. W Tuzli spotyka siê typy ksylitów A i B.

Decyduj¹cym o wydajnoœci maksymalnej m³yna jest jednak zawartoœæ

ca³kowita ksylitów w wêglu. Przy zawartoœci ok. 5% wydajnoœæ maksymalna

m³yna spada o ok. 10%, zaœ przy zawartoœci ksylitów ok. 30% a¿ o 40¸45%.

Z tymi wskaŸnikami wi¹¿e siê te¿ sposób wyznaczania zawartoœci ksylitów.

Inwestor podaje czêsto œredni¹ zawartoœæ, np. 10%, a w praktyce wahania

okresowo mog¹ osi¹gaæ wielokrotnoœæ tej liczby jeœli w wyrobisku starannie

nie omija siê takich warstw. Z tych wzglêdów, przy nierozeznanych z³o¿ach

przez projektanta, niezbêdna jest analiza wielu próbek wykonanych we

w³asnym laboratorium.

W Boœni pok³ady wêgla stanowi¹ gniazda rozrzucone w du¿ej odleg³oœci i o

du¿ym zró¿nicowaniu struktury pok³adu. Z poszczególnych gniazd, zwanych

kopalniami, wêgiel jest transportowany jednoczeœnie kolej¹ do elektrowni.

Dostosowanie m³ynów do bie¿¹cej pracy na ka¿dym z tych wêgli, czy ich mie-

szanek stanowi du¿e utrudnienie zarówno projektowe jak i eksploatacyjne.

Poszczególne wêgle ró¿ni¹ siê doœæ istotnie zawartoœci¹ ksylitów, np. wêgiel

„stary” smolisty nie zawiera ksylitów wcale. Ze sk³adem fizykochemicznym

wi¹¿¹ siê te¿ parametry technologiczne w obrêbie m³yna, np. du¿a iloœæ ksyli-

tów wymaga temperatury za m³ynem co najmniej 180°C. Ksylity powoduj¹

wiêksze jednostkowe zu¿ycie energii. Z tych ró¿nic dotycz¹cych gniazd wêglo-

Koncepcje modernizacyjne m³ynów wentylatorowych...

131

wych wynikaj¹ istotne pryncypia dla rozwi¹zañ m³ynowych. Wêgle o du¿ej za-

wartoœci drewna wymagaj¹ z natury wysokosprawnego odsiewacza m³yna,

który grubo zmielone cz¹stki nawraca ponownie do m³yna. Przy wêglu zawie-

raj¹cym du¿e iloœci popio³u, z du¿¹ iloœci¹ krzemionki, sprawnoœæ odsiewacza

winna byæ ma³a, aby eliminowaæ szlifowanie elementów miel¹cych, a tempe-

ratura za m³ynem winna byæ ni¿sza. Z takimi i innymi skrajnymi wymaga-

niami nale¿a³o siê zmierzyæ w projekcie modernizacji kot³a i m³yna dla

El.Tuzla.

Jednym z zasadniczych parametrów wêgla decyduj¹cych o pracy m³yna jest

zawartoœæ w wêglu i³ów lub gliny. ¯adne kwestionariusze wêglowe nie ujmuj¹

tego parametru, nie ma te¿ norm do ich wyznaczania. Istnienie tych mine-

ra³ów mo¿e zasadniczo wp³ywaæ na osi¹gi i parametry m³yna, na dyspozycyj-

noœæ uk³adu nawêglania, a w koñcu i na osi¹gniêcia ca³ego kot³a. I³y w stanie

suchym s¹ to ma³e mikronowe cz¹steczki, w postaci py³u, w porze letniej i su-

chej w ogóle nieuci¹¿liwe. Dodatek wilgoci do i³ów zmienia radykalnie ich

w³asnoœci. Staj¹ siê one ciastowate, lepkie, z tendencj¹ do rozprzestrzeniania

siê na ca³¹ zawartoœæ bunkra.

I³y s¹ g³ównym utrudnieniem eksploatacyjnym uk³adu nawêglania,

wp³ywaj¹ te¿ istotnie na wydajnoœæ i osi¹gi m³yna. I³y i glina mog¹ wystêpo-

waæ w pok³adzie wêgla w nastêpuj¹cych postaciach: warstwa powierzchnio-

wa, drobne przerosty, du¿e przerosty, wg³êbienia (gniazda) [2]. I³y i glina po-

woduj¹ zawieszanie wêgla w bunkrach na skutek powstawania sklepieñ, czy

te¿ powstawanie tzw. t³okowego wyp³ywu z bunkra (czêœæ górna rys.1). I³y

wymagaj¹ bardzo wysokiej temperatury suszenia, w postaci wilgotnej nie

miel¹ siê w ogóle w m³ynie i w

ogóle nie krusz¹ siê w kruszar-

kach.

Problem wp³ywu wtr¹ceñ gli-

niastych w wêglu na osi¹gi m³yna

by³ m.in. szczegó³owo badany w

Rosji (CKTI) [3], gdzie udokumen-

towano, i¿ zwiêkszona zawartoœæ

gliny silnie wp³ywa na obni¿enie

wydajnoœci m³yna. Na przyk³ad

10% gliny w wêglu obni¿aæ mo¿e

wydajnoœæ m³yna o 20%. Inne pa-

rametry wêgla, jak: podatnoœæ

przemia³owa, zawartoœæ i sk³ad

popio³u, zawartoœæ wilgoci itp.

równie¿ wp³ywaj¹ na zachowanie

siê i osi¹gi m³yna, jednak ich

wp³yw jest o wiele mniejszy.

132

Damian Tomas, Artur Merchut

Rys. 1. Przep³ywy w bunkrach wêglowych (u góry

niew³aœciwy u do³u w³aœciwy) [4]

3. Zu¿ycie bijaków

Parametry wêgli decyduj¹ce o szybkoœci zu¿ycia elementów szybkozu¿y-

waj¹cych wirnika mog¹ siê zmieniaæ w tak du¿ym zakresie dla ró¿nych wêgli,

¿e doprowadzenie w ka¿dym przypadku do rozs¹dnego cyklu miêdzyremonto-

wego m³yna na poziomie 1800 do 2500 godzin pozostaje nieraz bardzo trudne

lub wrêcz niemo¿liwe.

Charakterystycznym parametrem okreœlaj¹cym ¿ywotnoœæ bijaków jest

jednostkowe zu¿ycie metalu na tonê zmielonego wêgla.

O mog¹cych wystêpowaæ ró¿nicach w zu¿yciu œwiadcz¹ dwa przyk³ady dla

tego samego rozwi¹zania m³yna z odsiewaczem, przy mieleniu dwóch ró¿nych

wêgli niemieckich [5]:
– wêgiel niemiecki, tzw. ³u¿ycki (by³e NRD): W

t

r

= ok. 55%, A

r

= 3%, GrH @

55, zaw. ksyl. @ 10%, SiO

2 popio³u

= 15% – zu¿ycie jednostkowe metalu 6 g/t;

– wêgiel niemiecki, tzw. reñski: W

t

r

= ok. 55%, A

r

= 11%, GrH @ 55, zaw. ksyl.

@ 4%, SiO

2 popio³u

= 60¸80% – zu¿ycie jednostkowe metalu do 100 g/t.

Z powy¿szego porównania widaæ, ¿e parametrem decyduj¹cym o zu¿yciu

jest masa krzemionki „zmielona” przez m³yn. Krañcowy przyk³ad stanowi¹

wêgle australijskie, gdzie dla W

t

r

= 65¸70%, A

r

= 1¸3% czas pracy bijaków wy-

nosi ok. 10 000 godzin.

Szacuje siê, ¿e istnieje mo¿liwoœæ uzyskania rozs¹dnych czasów pracy bija-

ków jeœli parametry wêgla, decyduj¹ce o erozji, mieszcz¹ siê w nastêpuj¹cym

zakresie:
– zawartoœæ popio³u A

r

< 25%,

– podatnoœæ przemia³owa GrH > 60,
– stosunek

SiO

A

2

r

£ 0,4¸0,5,

– stosunek

SiO

Al O

2

2

3

£ 1,8¸2,0,

– wystêpuje ma³y udzia³ grubych ziaren masy mineralnej w wêglu surowym,

– brak jest i³ów w wêglu lub ich iloœæ jest bardzo ma³a.

Rozpatruj¹c zu¿ycie bijaków jako proces mechaniczny, uwa¿a siê, ¿e decy-

duj¹ce s¹ 2 zjawiska:
– ostrokrawêdziowe wycieranie powierzchni bijaka twardym popio³em, przy

czym twardoœæ cz¹stek wielokrotnie przewy¿sza twardoœæ bijaka. Ten mo-

del wystêpuje jeœli np. w wêglu jest du¿o kwarcu lub pirytu;

– zmêczeniowe wyrywanie materia³u bijaka poprzez uderzanie cz¹stek wê-

gla surowego oraz grysu nawracanego z odsiewacza. Iloœæ nawrotu mo¿e

przewy¿szaæ wielokrotnie iloœæ œwie¿ego wêgla, co jest charakterystyczne

np. dla wêgli zawieraj¹cych du¿o ksylitów.

Koncepcje modernizacyjne m³ynów wentylatorowych...

133

Na zu¿ycie bijaków poza charakterystyk¹ wêgla wp³ywaj¹ oczywiœcie rów-

nie¿ parametry geometryczne i prêdkoœæ obrotowa wirnika.

4. Wp³yw geometrii i kinematyki wirnika na osi¹gi

m³yna

O osi¹gach technologicznych m³ynów wentylatorowych decyduj¹ zarówno

wielkoœci geometryczne kó³ bijakowych jak i ich parametry kinematyczne wy-

nikaj¹ce przede wszystkim z prêdkoœci obrotowej.

W tabl. 1 podano przyk³ady tych parametrów w projektach ró¿nych firm

m³ynowych. Tabela obejmuje m³yny projektowane zarówno przez firmy nie-

mieckie (KSG/EVT, Lentjes) jak i czeskie, czy rosyjskie. Kilka przytoczonych

przyk³adów modernizacji wirnika przeprowadzonych przez elektrownie poka-

zuje, ¿e stosunkowo czêsto zachodzi potrzeba dopasowania rozwi¹zania pro-

jektowego wirnika do wymagañ rzeczywistych kot³a. Potwierdzaj¹ to równie¿

polskie bloki 200 MW El. Turów i P¹tnów.

Zarówno wielkoœæ wentylacji m³yna jak i uzyskiwane spiêtrzenie statyczne

zale¿¹ od kwadratu œrednicy zewnêtrznej wirnika D

2

2

. Do niedawna przyjmo-

wa³o siê, ¿e ograniczeniem dla D

2

, przy okreœlonej prêdkoœci obrotowej, jest

maksymalna prêdkoœæ obwodowa U

2

= ok. 85 m/s, co wynika³o ze wzglêdów

wytrzyma³oœciowych. Modernizacje m³ynów, w których powiêkszano œrednicê

zewnêtrzn¹, wynika³y przede wszystkim z koniecznoœci powiêkszenia wenty-

lacji, a tym samym powiêkszenia mo¿liwoœci susz¹cych m³yna. Ograniczenia

m³yna wynika³y bowiem na ogó³ z warunków termicznych.

Ten problem wystêpowa³ przede wszystkim w starszych kot³ach. Czêsto te¿

zasypywanie siê m³ynów wentylatorowych by³o spowodowane niedopasowa-

niem spirali obudowy do mo¿liwoœci wentylacyjnych wirnika. Dopasowanie

przekroju i kszta³tu spirali jest znacznie trudniejsze i bardziej kosztowne od

zmian wirnika, st¹d w modernizacjach unikano tego rozwi¹zania. Dopiero

technologia niskoemisyjnego spalania spowodowa³a, ¿e sprawy wentylacji i

spiêtrzenia m³yna oraz jego wydajnoœæ wraz z wymagan¹ jakoœci¹ przemia³u

musia³y zostaæ dopracowane, co wymaga na ogó³ modernizacji równie¿ wirni-

ków.

W nowych, du¿ych kot³ach, w dodatku z paleniskami niskoemisyjnymi, ist-

nieje tendencja do powiêkszania prêdkoœci obwodowej wirnika, która obecnie

przyjmowana jest na poziomie zbli¿onym do U

2

= ok. 90 m/s. Wynika to z wy-

maganych obecnie wiêkszych spiêtrzeñ m³yna. Wiêkszego spiêtrzenia wyma-

gaj¹ wiêksze kot³y, gdy¿ roœnie d³ugoœæ kana³ów i ich opory przep³ywu przed i

za m³ynem.

W starszych paleniskach konwencjonalnych, obecnie modernizowanych na

niskoemisyjne, wystêpuj¹ czêsto elementy rozdzielaj¹ce w sposób specjalny

134

Damian Tomas, Artur Merchut

Koncepcje modernizacyjne m³ynów wentylatorowych...

135

Tablica

1

Przyk³ady

wymiarów

i

parametrów

kinematycznych

kó³

bijakowych

m³ynów

wentylatorowych

(wg

projektu

m³ynów

i

p

o

ewentualnej

modernizacji)

[5

¸8]

Lp.

Nazwa

elektrow.

(kraj)

kocio³

Typ m³yna (proj. m³yna)

Ko³o

bijakowe

(rozwi¹zanie)

Œrednica

ko³a

D³.

bijaka

Prêdkoœæ obwodowa

WydajnoϾ

m³yna

JakoϾ

przemia³u

(m)

(mm)

(m/s)

(t/h)

(%)

D

1

D

2

hU

1

U

2

B

max

R

0,09

R

1,0

1

ISALNITA

(Rum)

400

t/h

MV–38

(Ros)

projektowe

1,7

2,6

450

54

82

35

66

11

zmodernizowane

2,0

2,71

355

63

84

44

26

1,5

2

TURÓW

I

(Pol)

650

t/h

N90.60

(Niem)

projektowe

1,8

2,6

400

56,5

82

zmodernizowane

1,8

2,84

520

56,5

89

3

P¥

T

N

Ó

W

(P

ol)

650

t/h

N90.60

(Niem)

projektowe

1,8

2,6

400

56,5

82

zmodernizowane

1,8

2,74

450

56,5

86,5

4

PR

UNE

Ø

O

V

I

(Czechy)

650

t/h

VM260

(Czechy)

projektowe

1,7

2,6

450

53,5

82

37

66

zmodernizowane

1,78

2,65

435

56

83,5

42

67

5

POÈERA

D

Y

(Czechy)

650

t/h

VM260

(Czechy)

projektowe

1,73

2,6

435

54,3

82

35

63

zmodernizowane

2,0

2,65

325

63

83,5

53

59

6

TUZLA

III

(BIH)

650

t/h

N110.60

(Niem)

projektowe

1,8

2,7

450

56,5

85

zmodernizowane

1,9

2,8

450

59,5

88

7

NV50

(Niem)

projektowe

2,0

2,7

350

63

85

8

DOICESTI

(Rum)

650

t/h

MV65

(Ros)

projektowe

2,08

3,1

510

54

81

40

51

3,0

zmodernizowane

2,28

3,18

450

59

83

51

42

2,5

136

Damian Tomas, Artur Merchut

Tablica

1

cd.

Lp.

Nazwa

elektrow.

(kraj)

kocio³

Typ m³yna (proj. m³yna)

Ko³o

bijakowe

(rozwi¹zanie)

Œrednica

ko³a

D³.

bijaka

Prêdkoœæ obwodowa

WydajnoϾ

m³yna

JakoϾ

przemia³u

(m)

(mm)

(m/s)

(t/h)

(%)

D

1

D

2

hU

1

U

2

B

max

R

0,09

R

1,0

9

ISALNITA

(Rum)

500

t/h

N150.50

(Niem)

projektowe

2,09

3,2

555

55

84

53

73

11

zmodernizowane

2,27

3,28

505

60

86

65

60

4

10

JÄNSCHWALDE

(Niem)

815

t/h

MV80

(Niem)

projektowe

2,5

3,3

400

65

86

11

B

E£CHA

TÓW

(P

ol

)

1150

t/h

N230.45

(Niem)

projektowe

(obroty

nominal.)

2,4

3,6

600

56,5

85

projektowe

(obroty

maksym.)

2,4

3,6

600

61,5

92

12

LIPPENDORF

(Niem)

2400

t/h

NV110

(Niem)

projektowe

(obroty

nominal.)

2,65

3,6

475

68

92

13

PTOLOMAIS

(Gr)

900

t/h

N240.45

(Niem)

projektowe

2,4

3,7

650

56,5

87

14

SCHWARZE

PUMPE

(Niem)

2420

t/h

N340.43

(Niem)

projektowe

(obroty

œrednie)

4,0

85

projektowe

(obroty

maksym.)

4,0

90

mieszankê py³owo–gazow¹ za m³ynem, a te elementy maj¹ równie¿ relatyw-

nie wysokie opory aerodynamiczne. St¹d czêsto spotyka siê powiêkszanie

œrednic równie¿ w m³ynach mniejszych. Œrednica zewnêtrzna wirnika ma jed-

nak oczywisty wp³yw równie¿ na mo¿liwoœci miel¹ce m³yna. Wêgiel jest rozbi-

jany si³¹ obwodow¹ p³yt bijakowych oraz si³¹ promieniow¹ kruszywa o p³yty

spiralnej obudowy.

Na rys. 2 przytoczono ideê mielenia w m³ynach z bijakami nowymi jak i zu-

¿ytymi [9].

Rys. 3 przybli¿a wzglêdne prêdkoœci czynników w rejonie bijaków.

Koncepcje modernizacyjne m³ynów wentylatorowych...

137

Rys. 2. Rozdrobnienie wêgla na nowym i zu¿ytym kole bijakowym [9]

Rys. 3. Szybkoœci w rejonie bijaków [10]: s – po³owa wysokoœci bijaka, s

p

– odleg³oœæ œrednia

miêdzy bijakami, u – œrednia prêdkoœæ obwodowa bijaków, V

k

РszybkoϾ opadania

wêgla, d – œrednica cz¹stki wêgla

Wystarczy nawet pobie¿na obserwacja sposobu zu¿ywania siê bijaków wir-

nika aby stwierdziæ, ¿e decyduj¹cy wp³yw na mo¿liwoœci miel¹ce wirnika ma

wewnêtrzna œrednica ko³a D

1

oraz zwi¹zana z ni¹ prêdkoœæ obwodowa U

1

.

Podane w tablicy 1 przyk³ady rekonstrukcji wirników za granic¹ wykazuj¹,

¿e w poszukiwaniu wiêkszej wydajnoœci m³yna w aspekcie lepszego rozdrab-

niania, d¹¿y siê do powiêkszania œrednicy wewnêtrznej. W poszczególnych ty-

pach m³ynów ju¿ w wersji projektowej zauwa¿a siê doœæ du¿e zró¿nicowanie

prêdkoœci U

1

, które mieszcz¹ siê na ogó³ w przedziale 55÷60 m/s. Wynika to

generalnie z tradycji firmy projektowej.

W trakcie prób na m³ynie testowym w El. Tuzla badano niezale¿nie wirniki

o wiêkszych œrednicach: zewnêtrznej D

2

i wewnêtrznej D

1

.

Wiêkszy wp³yw œrednicy D

1

na jakoœæ przemia³u okaza³ siê doœæ wyraŸny.

Powiêkszaj¹c prêdkoœci U

1

nie nale¿y jednak zapominaæ, ¿e roœnie poten-

cjalna szybkoœæ zu¿ycia bijaków, co mo¿e spowodowaæ koniecznoœæ stosowa-

nia lepszego gatunku materia³u na bijaki lub czêstsz¹ ich wymianê. Decyduje

tu jednak przede wszystkim charakterystyka wêgla, mo¿liwoœci inwestycyjne

inwestora (cena bijaków), iloœæ rezerwowych m³ynów przy kotle, re¿im pracy

kot³a w ca³ym systemie energetycznym kraju, ale równie¿ organizacja s³u¿b

remontowych elektrowni , wyposa¿enie remontowe itp. Nie zawsze przestrze-

gana jest zasada, ¿e na jedn¹ wymianê bijaków niezbêdne s¹ dwie wymiany

progu spirali, która decyduje o jakoœci przemia³u.

Osobnym problemem jest sposób okreœlania ¿ywotnoœci bijaków. Zalecany

na ogó³ przez projektantów m³yna wskaŸnik, ¿e 40% ubytek masy bijaka

œwiadczy o potrzebie wymiany, jest ró¿nie interpretowany. W niektórych

elektrowniach pracuje siê do stanu, w którym czêœæ wlotowa bijaka przypomi-

na „brzytwê”. W innych elektrowniach nieznaczny ubytek masy bijaka, ale

wyraŸne zaokr¹glenie czêœci wlotowej bijaka powoduje jego wymianê.

Nie nale¿y te¿ zapominaæ, ¿e bardzo du¿y wp³yw na ¿ywotnoœæ bijaków ma

sposób nap³ywu wêgla surowego na wirnik. W przypadku d³awienia wentyla-

cji m³yna na wlocie bardzo istotny wp³yw na zdolnoœci rozdrabniania mecha-

nicznego ma wielkoœæ przys³ony d³awi¹cej, a przede wszystkim sposoby jej za-

budowy.

Na rys. 4 przedstawiono charakterystyczne przyk³ady zasilania wirnika,

dziêki ró¿nym wariantom przys³ony.

Rys. 5 przedstawia dwa skrajne sposoby d³awienia wlotu: po³owy górnej

(rys.lewy) i dolnej (prawy). Wybór któregoœ ze sposobów nie jest jednoznaczny

i ca³kiem oczywisty.

D³awienie górne powoduje lepsz¹ jakoœæ przemia³u na sicie R

1,0

ale wp³ywa

niekorzystnie na stopieñ zu¿ycia bijaka wewnêtrznego i na nierówne jego zu-

¿ycie.

138

Damian Tomas, Artur Merchut

D³awienie dolne w sposób istotny pogarsza pozosta³oœæ na sicie R

1,0

ale po-

woduje bardziej równomierne zu¿ycie bijaka wewnêtrznego, a jego okres do

wymiany roœnie.

Z tych wzglêdów o wyborze powierzchni przes³ony jak i sposobie jej zabudo-

wy decyduje projektant modernizacji m³yna, bior¹c pod uwagê wszystkie

istotne aspekty: technologiczne, serwisowe i ekonomiczne.

Koncepcje modernizacyjne m³ynów wentylatorowych...

139

Rys. 4. Mo¿liwoœci realizacji d³awienia m³yna [10]

Rys. 5. Skrajne sposoby d³awienia

5. Regulacja m³yna – wymagania i realizacja

a) Regulacja m³yna winna zapewniæ:

– szybkie przystosowanie m³yna do warunków pracy kot³a,

– zabezpieczaæ maksymalne bezpieczeñstwo pracy m³yna i obs³ugi,

– wp³ywaæ korzystnie na proces spalania py³u i rozk³ad ciep³a w paleni-

sku i powierzchniach konwekcyjnych,

– wp³ywaæ korzystnie na proces redukcji NO

x

w palenisku,

– nie powodowaæ powiêkszenia strat kot³a.

Osi¹gi m³yna oraz sposób jego regulacji w systemie paleniskowym: 1m³yn /

1 palnik praktycznie decyduj¹ o osi¹gach ca³ego kot³a.

b) Mo¿liwoœci regulacji m³yna:

– aby regulacja spe³nia³a efektywnie swoje zadanie niezbêdne jest stoso-

wanie jednolitego, podstawowego wêgla. Mieszanie tego wêgla winno

nastêpowaæ w elektrowni w celu ujednolicenia (homogenizacji),

– po stronie gazowej i temperatury za m³ynem podstawowa regulacja od-

bywa siê na ogó³ powietrzem pierwotnym. Wskazane jest, jeœli to tylko

jest mo¿liwe, zast¹pienie powietrza pierwotnego zimnymi spalinami

recyrkulacyjnymi,

– korzystne rozwi¹zanie to nawrót oparów z wylotu m³yna na stronê

ssawn¹ wirnika,

– regulacja prêdkoœci obrotowej ko³a bijakowego m³yna,

– kombinacja ww. sposobów, nieraz wymagane s¹ wszystkie systemy.

Na wybór systemu regulacji zasadniczy wp³yw maj¹:

– jakoœæ wêgla, szczególnie jego wilgoæ,

– ró¿norodnoœæ wêgli spalanych w kotle,

– wydajnoœæ kot³a i iloœæ zabudowanych m³ynów,

– wymagania ekologiczne i sprawnoœciowe dla kot³a, a tak¿e zakres gwa-

rantowanych parametrów bloku.

c) Regulacja gor¹cym powietrzem:

– jest korzystna dla wêgli wilgotnych, szczególnie lignitów o W

r

> 40%,

– jeœli wskazana jest regulacja na sta³¹ temperaturê t

2

za m³ynem, to

system ten ma wady: relatywnie w¹ski zakres regulacji m³yna oraz

spadek udzia³u powietrza wtórnego do palnika przy ni¿szych obci¹¿e-

niach m³yna, brak dostatecznej inercyjnoœci mieszanki py³owo–gazowej

w m³ynie.

d) Regulacja zimnymi spalinami zza kot³a:

– jest korzystna, gdy¿ zmniejsza siê iloœæ powietrza pierwotnego do

m³ynów oraz poprawia bezpieczeñstwo pracy m³yna,

– ma wady, gdy¿ obni¿a temperaturê w palenisku (w przypadku redukcji

NO

x

jest to korzystne),

140

Damian Tomas, Artur Merchut

– pogarsza zap³on i spalanie mieszanki py³owo–gazowej,

– zmniejsza sprawnoœæ kot³a,

– powiêksza zu¿ycie energii na potrzeby w³asne oraz koszty inwestycyjne

urz¹dzeñ i uk³adów regulacji.

e) Regulacja w³asnymi oparami (zwana te¿ recyrkulacj¹ wewnêtrzn¹ ) [11]:

– jest korzystna gdy¿ poszerza zakres pracy m³yna i na ogó³ poprawia

przemia³,

– podstawowa zaleta to powiêkszenie stabilnoœci spalania w szerokim za-

kresie,

– wadami rozwi¹zania s¹: powiêkszone zu¿ycie energii, powiêkszone zu-

¿ycie wirnika, pogorszona intensywnoœæ suszenia.

W starych rozwi¹zaniach palenisk ze zrzutem oparów, przewód bypassa

lokalizowano miêdzy przewodem zrzutu oparów, a kana³em ssawnym

m³yna. Pierwsze koncepcje bypassa w obrêbie samego m³yna by³y realizo-

wane ju¿ doœæ dawno w Rosji [12].

f) Regulacja obrotami m³yna:

– ta regulacja jest na ogó³ stosowana w du¿ych blokach,

– regulacja wymaga sprzêg³a hydraulicznego lub tyrystorowej regulacji

silnika, co powiêksza koszty inwestycyjne,

– przez zmianê liczby obrotów ko³a bijakowego zmienia siê wentylacjê, a

tak¿e wydajnoœæ m³yna,

– zmniejszanie liczby obrotów obni¿a wydajnoœæ i pogarsza jakoœæ py³u,

– system regulacji kot³a i m³yna staje siê bardziej skomplikowany i mniej

przejrzysty,

– g³ówne zalety to: obni¿enie zu¿ycia energii na potrzeby w³asne, polep-

szenie rozdzia³u powietrza na pierwotne i wtórne oraz wiêksza stabil-

noœæ p³omienia.

6. Osi¹gniêcia m³yna N 110.60 w El. Tuzla przed

zatrzymaniem bloku (informacje z lat 1986–1990)

1) Kocio³ nie uzyskiwa³ wydajnoœci maksymalnej z powodu m³ynów.

2) M³yn po ok. 1000 h pracy uzyskiwa³ wydajnoœæ poni¿ej 31 t/h mimo wyso-

kiej wentylacji – ok. 185 000 m

3

/h i przy z³ej jakoœci przemia³u – R

0,09

= ok.

70%.

3) Z powiêkszaniem wydajnoœci m³yna mimo spadku wentylacji pogarsza³a

siê jakoœæ przemia³u R

0,09

. Zmiana po³o¿enia górnej klapy odsiewacza nie

powodowa³a zauwa¿alnej zmiany jakoœci przemia³u.

4) Temperatura mieszanki py³owo–gazowej za m³ynem w trakcie regulacji

mieœci³a siê w zakresie 165 ¸220°C, a w normalnej eksploatacji do 280°C.

Koncepcje modernizacyjne m³ynów wentylatorowych...

141

5) Jakoœæ mielonego wêgla by³a gorsza od projektowej dla m³yna i kot³a.

Dodatkowo potêgowa³a ona trudnoœci wynikaj¹ce ze zbyt niskiej wydajno-

œci m³yna.

6) Generalnie podkreœlano nastêpuj¹ce g³ówne niekorzystne w³aœciwoœci wê-

gla:

– du¿a zawartoœæ ksylitów utrudniaj¹ca w ogóle pracê m³yna,

– niska wartoœæ opa³owa,

Рwysoka zawartoϾ balastu,

– niekorzystna zdolnoœæ wêgla do mielenia,

– klejenie siê wêgla,

– du¿a erozja elementów m³yna,

– bardzo du¿a granulacja wêgla – do 200 mm.

Te same w³aœciwoœci oraz niekorzystne parametry stwierdzono w trakcie

pomiarów kontrolnych m³yna i wêgla, przeprowadzonych przez RAFAKO

przed modernizacj¹ m³yna i kot³a w latach 2001/2002.

7. Wêgle przyjête w projekcie modernizacji

Tablica 2

Niektóre istotne dla m³ynów parametry wêgli zg³oszonych do projektu moderni-

zacji kot³a w Tuzli

Lp.

Parametr

Jednostki

Wêgiel

gwarantowany

(œredni)

Wêgiel

kopalni S

Wêgiel

kopalni D

1.

Wartoœæ opa³owa Q

i

r

MJ/kg

9,0

8,0

10,5

2.

Wilgoæ ca³kowita W

t

r

%

40

52

32

3.

Popió³ A

r

%

24

15

32

4.

Ksylity X

%

< 10

5.

Krzemionka SiO

2

%

52

52

53

6.

Tlenek glinu Al

2

O

3

%

21

20

23

7.

PodatnoϾ

przemia³owa GrH

–

48¸76

8.

WielkoϾ ziarna

mm

0¸40

Pobie¿na nawet analiza tablicy 2 pokazuje zasadnicze zró¿nicowanie wêgli

S i D w zakresie g³ównie wilgoci ca³kowitej, ale tak¿e popio³u. Wymaga to spe-

cjalnych rozwi¹zañ w zakresie m³yna, w tym g³ównie w sposobie jego regula-

142

Damian Tomas, Artur Merchut

cji. Dla spe³nienia wymagañ kot³a przewidziano praktycznie wszystkie wy-

mienione poprzednio sposoby regulacji m³yna poza regulacj¹ prêdkoœci obro-

towej. Temperatura za m³ynem regulowana na zmienn¹ wartoœæ, zadan¹ w

funkcji obci¹¿enia, wp³ywa korzystnie na niski udzia³ powietrza pierwotnego

w czynniku susz¹cym. Przedstawia to porównawczo rys. 6.

Koncepcje modernizacyjne m³ynów wentylatorowych...

143

Rys. 6. Sk³adniki wentylacji m³yna zale¿ne od sposobów regulacji

[%]

[%]

W tablicy 3 przedstawiono porównanie œwiatowych wêgli brunatnych pod

k¹tem ró¿nic wilgoci. Ró¿nica wilgoci 20% wystêpuj¹ca w Tuzli jest niespoty-

kana w œwiatowych projektach.

8. Przegl¹d wêgli spalanych w modernizowanym kotle

a) W trakcie pomiarów kontrolnych m³ynów przeprowadzonych na m³ynie

kot³a s¹siedniego wykonano ok. 70 analiz fizykochemicznych spalanych

wêgli. Dla kot³a przewiduje siê wêgle z trzech kopalñ. Spalane maj¹ byæ

pojedynczo lub w mieszankach.

b) Dla kot³a modernizowanego g³ównymi wêglami s¹ wêgle z kopalni S i D

oraz ich mieszanki. Wêgle S i D maj¹ podobn¹ wartoœæ opa³ow¹ Q

i

r

= 9

±15%

MJ/kg i podobne iloœci czêœci palnych, jednak sk³adniki balastu (wilgoæ i

popió³) ró¿ni¹ siê zdecydowanie.

c) Wêgiel S zawiera 42¸46% wilgoci latem i 45¸52% zim¹ oraz 15¸21% po-

pio³u. Zawartoœæ ksylitu drzewiastego siêga 25%. Wêgiel S zawiera rów-

nie¿ zauwa¿alne iloœci gliny, przy czym jej charakter nie stwarza zasadni-

czych problemów z transportem wêgla.

G³ównym problemem zwi¹zanym z wêglem S jest jego du¿a granulacja,

praktycznie w zakresie od 0¸200 mm. Zarówno kopalnia jak i elektrownia

nie maj¹ w³aœciwych kruszarek i wzajemnie obci¹¿aj¹ siê tym problemem.

Wêgiel S miele siê bardzo Ÿle. G³ównym powodem jest jego niska podat-

noœæ przemia³owa. Na z³¹ jakoœæ przemia³u uzyskiwanego z m³yna ma

wp³yw zawartoœæ ksylitów oraz przede wszystkim du¿e ziarna wêgla suro-

wego. Du¿e kêsy wêgla surowego, w dodatku z du¿¹ iloœci¹ ksylitów drze-

wiastych, utrudniaj¹ proces poprawnego suszenia. Wymagana jest wtedy

wy¿sza wentylacja, d³u¿szy czas pobytu wêgla w m³ynie, i w efekcie mo¿li-

woœci susz¹ce m³yna decyduj¹ o jego maksymalnej wydajnoœci i jakoœci

uzyskiwanego py³u. Grube ziarna wêgla surowego powoduj¹ dodatkowo

sedymentacjê wêgla w bunkrze, a wiêc wp³ywaj¹ na niejednorodnoœæ

sp³ywaj¹cego wêgla i na dyspozycyjnoœæ zespo³u m³ynowego.

d) Wêgiel D ma znacznie wiêksz¹ zawartoœæ popio³u, mieszcz¹c¹ siê w zakre-

sie 34¸40%, zaœ zawartoœæ wilgoci wynosi od 28¸32%. Ta bardzo niska wil-

goæ wêgla D kwalifikuje go do mielenia w m³ynie innego typu, o znacznie

ni¿szej wentylacji.

Wêgiel D zawiera istotne iloœci ksylitów (skokowo nawet do 18%), ale

przede wszystkim du¿e iloœci i³ów, przeciêtnie do 15%. Spotyka siê jednak

partie wêgla zawieraj¹ce do 37% i³ów. I³y z kopalni D maj¹ bardzo trudny,

lepi¹cy charakter i jest to g³ówna uci¹¿liwoœæ tego wêgla.

W okresie zimowym lub w czasie d³u¿szych opadów jesiennych wystêpuje

zaleganie wêgla D w bunkrach, zatykanie podajników, zatykanie zsypów

144

Damian Tomas, Artur Merchut

Koncepcje modernizacyjne m³ynów wentylatorowych...

145

Tablica

3

Przegl¹d

œwiatowych

wêgli

brunatnych

Lp.

Nazwa

elektrowni

Cz.

lotne V

daf

[%]

Azot N

daf

[%]

Siarka

S

daf

[%]

Popió³

A

r

[%]

Wilgoæ

W

r

[%]

Ró¿nica

DW

[%]

Wart.opa³.

Q

r i

[MJ/kg

]

Uwagi

1

El.

Reñsko–Westfalskie

(zach.

RFN)

55

0,5

0,5

5

÷

20

50

÷

62

12

6,2

÷

7,5

M³yny N/DGS

2

El.

Jänschwalde

(wsch.

RFN)

57

0,8

2,4

5

÷

16

48

÷

56

8

7,5

÷

9

M³yny

NV

3

El.

Ptolomais

(Grecja)

57

1,6

0,5

6

÷

22

52

÷

60

8

3,6–

6,7

M³yny

N

4

El

Megalopolis

(Grecja)

62

1,3

1,4

13

÷

17

60

÷

64

4

2,8

÷

4

M

³yn

y

DGS

5

El.

Yallourn

(Australia)

52

0,7

0,3

1

÷

2

63

÷

72

9

5

÷

7,5

M³yny

DGS

6

El.

P¹tnów

(Polska)

58

0,5

1,1

6

÷

15

52

÷

58

6

8

÷

8,8

M³yny

N

7

El.

Be³chatów

(Polska)

57

0,9

1,1

6

÷

16

48

÷

55

7

5,8

÷

8

M³yny

N

8

El.

Gyonges

(Wêgry)

63

1,1

3,5

15

÷

30

46

÷

54

8

5

÷

6,6

M³yny

N

146

Damian Tomas, Artur Merchut

Tablica

3

Przegl¹d

œwiatowych

wêgli

brunatnych

Lp.

Nazwa

elektrowni

Cz.

lotne V

daf

[%]

Azot N

daf

[%]

Siarka

S

daf

[%]

Popió³

A

r

[%]

Wilgoæ

W

r

[%]

Ró¿nica

DW

[%]

Wart.opa³.

Q

r i

[MJ/kg

]

Uwagi

9

El.

Elbistan

(Turcja)

67

0,8

5,1

8

÷

24

48

–

62

14

3,3

÷

6,2

Poœrednie palenisko

10

El.

Yeniköy

(Turcja)

63

1,1

29

30

÷

36

6

6,9

÷

7,7

M³yny

S

11

El.

Obrenowaæ

(Jugos³awia)

55

1,

8

10÷2

3

45÷5

3

8

5,

8÷8

M³yny

N

12

El.

Tuzla

V

(BiH

)

60

4

÷

3,7

26

÷

35

8

÷

17

9

15,4

÷

15,8

M³yny

S

13

El.

Trbovljie

(S³owenia)

60

1,16

3,6

29

–

41

19

÷

22

3

8,8

÷

10,8

M³yny

N

14

El.

Pruneøov

(Czechy)

50

1,7

4,2

23

33

÷

35

2

10

÷

11

M³yny

MWb

15

El.

Tuzla

III

(BiH

)

54

1,2

2,2

15

÷

38

32

–

52

20

8

÷

10,5

M³yny

N

16

El.

Turów

(Polska)

45

1,

5

6÷2

7

44÷4

8

4

6,

6÷1

0

M³yny

MWb/N

wêgla, a nawet zaleganie w m³ynie czy przewodach py³owych.

Dla poprawnej pracy samego m³yna niezbêdna jest wysoka temperatura

gazu przed m³ynem (najlepiej 600

o

C) oraz temperatura mieszanki za

m³ynem 200

o

C i wiêcej.

e) Mieszanki wêgli S i D stanowi¹ wêgiel gwarancyjny. Przewiduje siê jesz-

cze dodatkowo mieszanki tych 2 wêgli z wêglem innej, trzeciej kopalni.

Mieszanka wêgli S i D (50%/50%) uzyskuje w zakresie parametrów fizy-

ko–chemicznych wielkoœci poœrednie, co jest niew¹tpliwie korzystne. War-

toœæ opa³owa jest utrzymana na poziomie ok. 9 MJ/kg a przeciêtna zawar-

toϾ balastu wynosi: W

t

r

@

40%; A

r

@

24%.

Niestety dziêki mieszaniu dwóch rodzajów wêgli wnosi siê do mieszanki

równie¿ ich niekorzystne parametry, które dla uk³adu m³ynowego mog¹

byæ decyduj¹ce.Dziêki osi¹gniêciu wilgoci 40% uaktywnia siê negatywny,

lepi¹cy wp³yw i³ów wêgla D. To powoduje koniecznoœæ pracy m³yna z bar-

dzo wysokimi temperaturami, a system nawêglania osi¹ga nisk¹ dyspozy-

cyjnoœæ. Istotne zaczynaj¹ byæ du¿e kêsy wêgla S oraz okresowo bardzo

du¿a zawartoœæ w nim ksylitów. Jakoœæ przemia³u uzyskiwana z m³yna

osi¹ga wartoœci poœrednie miêdzy S (z³a) a D (dobra).

Osobnym problemem jest mo¿liwoœæ realizacji poprawnej (homogenicznej)

mieszanki tych wêgli. Mieszanie odbywa siê w bunkrach zewnêtrznych na-

wêglania oraz na placu sk³adowym wêgla. Efekty mieszania w warunkach

zimowych by³y bardzo z³e i bardzo nierównomierny wyp³yw z bunkrów

przykot³owych odbywa³ siê dodatkowo systemem t³okowym, a poza tym po

warstwie mieszaniny wêgli przychodzi³y na przemian s³oje poszczególnych

komponentów. Jeszcze gorsza sytuacja wyst¹pi³a po dodaniu mieszanki

trzeciego, bardzo szlakuj¹cego sk³adnika.

9. M³yny N 110.60 – osi¹gi i parametry w trakcie

pomiarów kontrolnych 2001/2002

9.1. Wentylacja

Na efekt suszenia w m³ynie, poza iloœci¹ gazów susz¹cych, wp³yw maj¹:

temperatura gazów susz¹cych w obrêbie m³yna, wielkoœæ ziaren wêgla oraz

czas pobytu wêgla w m³ynie.

Granulacja wêgla S (ponad 100 mm) powoduje z³¹ kinetykê suszenia oraz

wymaga d³u¿szego czasu pobytu dla zmielenia wêgla. Grube uziarnienie wê-

gla S, wymagaj¹ce wysokiej wentylacji m³yna, wp³ywa niekorzystnie na pracê

ca³ego systemu spalania tego wêgla, ale szczególnie przy wêglach suchszych,

o minimalnym uziarnieniu, np. wêgiel D, czy mieszanki wêgli.

Koncepcje modernizacyjne m³ynów wentylatorowych...

147

148

Damian Tomas, Artur Merchut

Rys. 7. Porównanie wentylacji m³ynów wentylatorowych w blokach 200MW dla elektrowni

w Polsce i El Tuzla

Dla m³ynów wentylatorowych na wêgiel brunatny (lignity) nie przekracza

siê generalnie jednostkowej wentylacji 4,5 m

3

/kg wêgla surowego, nawet dla

wêgli bardzo wilgotnych (do 60%).

Dla El. Tuzla stosunek ten wynosi³ dot¹d praktycznie od 5,5¸6,0 m

3

/kg. S¹

to wartoœci niespotykane w projektach kot³ów. Dla palenisk niskoemisyjnych

(NO

x

) d¹¿y siê do uzyskania mo¿liwie jak najni¿szej jednostkowej wentylacji

m³yna – na poziomie od 3¸3,5 m

3

/kg.

W EL Tuzla o poziomie wentylacji m³yna decyduj¹ mo¿liwoœci suszenia wê-

gla S. W zwi¹zku z tym mo¿liwa do przyjêcia minimalna wentylacja jednost-

kowa m³yna dla obci¹¿eñ maksymalnych m³yna mieœci siê w zakresie 4,0¸4,5

m

3

/kg. W elektrowniach polskich z paleniskami niskoemisyjnymi wentylacja

jednostkowa m³yna przy obci¹¿eniu maksymalnym utrzymywana jest na po-

ziomie 3,0 m

3

/kg.

Porównanie wentylacji ró¿nych m³ynów przedstawia rys. 7.
Wysoka wentylacja m³yna wp³ywa niekorzystnie na poprawny zakres

zmian obci¹¿eñ paleniska przy sta³ej iloœci pracuj¹cych m³ynów, poniewa¿

ni¿sza koncentracja pogarsza stabilnoœæ paleniska.

Dziêki zastosowanym rozwi¹zaniom w m³ynie i instalacji paleniskowej,

podnosz¹cymi stabilnoœæ spalania, uzyskano poprawne warunki spalania dla

obci¹¿eñ m³yna od 100 do 70%, tzn. do minimalnego obci¹¿enia m³yna wy-

nosz¹cego ok. 27 t/h.

Zastosowanymi rozwi¹zaniami, korzystnie wp³ywaj¹cymi na stabilnoœæ

zap³onu, niweluj¹cymi zbyt wysok¹ wentylacjê m³yna, s¹: zastosowanie

kana³u recyrkulacji oraz zrzut oparów poprzez palnik zrzutowy.

9.2. Problem gliny

Przy mieleniu wêgla z du¿¹ iloœci¹ gliny i zawartoœci wilgoci od 40 % wzwy¿

wystêpuj¹ problemy z miejscowym odk³adaniem siê py³u w m³ynie. Problem

ten w El. Tuzla dotyczy wêgla D w sezonie opadów oraz zawsze mieszanki wê-

gli D i S, która zawiera wilgoci ponad 40%. Dla wêgli zawieraj¹cych glinê tem-

peratura za m³ynem winna wynosiæ 200°C i wy¿ej. Wilgoæ py³u dla tej tempe-

ratury powa¿nie zmniejsza zjawisko lepienia siê py³u w odsiewaczu, w nawro-

cie grysu z odsiewacza i w kanale recyrkulacji.

Temperatura wysuszania i³ów i gliny wynosi 600°C i taka temperatura po-

trzebna jest w zasadzie przed m³ynem. Uzyskanie tej temperatury jest trudne

ze wzglêdu na wysok¹ wentylacjê spowodowan¹ wêglem S, st¹d pe³ne wysu-

szenie bêdzie utrudnione.

Koncepcje modernizacyjne m³ynów wentylatorowych...

149

10. Problemy technologiczne przygotowania py³u

W m³ynach N 110.60 nale¿a³o dokonaæ istotnych modernizacji w celu zwiê-

kszenia ich maksymalnych osi¹gów oraz zwiêkszenia elastycznoœci pracy

przy spalaniu wêgli o du¿ej rozbie¿noœci w zakresie podstawowych parame-

trów fizykochemicznych. Poszczególne wêgle ró¿ni¹ siê zarówno wartoœci¹

opa³ow¹, zawartoœci¹ wilgoci i popio³u, ale równie¿ zawartoœci¹ ksylitów, gli-

ny i i³ów, a tak¿e granulacj¹ wêgla.

Zró¿nicowania w zakresie wartoœci opa³owej (Q

i

r

) nie s¹ zbyt du¿e, nato-

miast istotne i zupe³nie niespotykane ró¿nice wystêpuj¹ w zakresie parame-

trów fizycznych (W

r

, A

r

) oraz granulacji, zawartoœci ksylitów i gliny.

W oparciu o badania symulacyjne na m³ynie próbnym MWb–55, przepro-

wadzone na kotle s¹siednim, uznano, ¿e dla wêgla wilgotnego wentylacja win-

na wynosiæ ok. 155000 m

3

/h przy wydajnoœci m³yna max 37 t/h.

Poprzez doregulowanie odsiewacza dla tego, bardzo Ÿle miel¹cego siê wê-

gla, nale¿y siê spodziewaæ py³u o œredniej granulacji R

0,09

= ok. 65%, R

1,0

= ok.

10%.

W poszczególnych strefach palnika wyst¹pi¹ zró¿nicowania jakoœci prze-

mia³u: grubszy py³ w palniku g³ównym oraz drobniejszy w palniku zrzuto-

wym.

Dla wêgli suchszych, miel¹cych siê lepiej, oczekuje siê wy¿szej wydajnoœci

m³yna oraz istotnie lepszych jakoœci przemia³u, g³ównie pozosta³oœci na sicie

1,0 mm.

11. Zmiany konstrukcyjne w m³ynie N 110.60

Dotychczasowa wentylacja m³yna by³a zbyt wysoka i nale¿a³o j¹ w sposób

istotny obni¿yæ, z jednoczesnym powiêkszeniem wydajnoœci m³yna i popraw¹

jakoœci przemia³u. Dla spe³nienia wszystkich postawionych wymagañ nie-

zbêdna by³a modernizacja m³yna, która obejmuje:

– modyfikacjê wirnika,

– modernizacjê spiralnej obudowy wirnika ,

– modyfikacjê odsiewacza m³yna ,

– wprowadzenie wewnêtrznej recyrkulacji w m³ynie ,

– doszczelnienie m³yna i instalacji na stronie ssawnej.

Modyfikacja wirnika polega³a na zmianie o parêdziesi¹t mm zarówno œred-

nicy zewnêtrznej jak i wewnêtrznej. Wprowadzono równie¿ lepszy gatunek

materia³u na bijaki, co zwiêkszy ich ¿ywotnoœæ. Nowa geometria wirnika po-

wiêkszy jego zdolnoœæ mechanicznego rozdrabniania. Zd³awienie wentylacji

m³yna do granicy zapewniaj¹cej wysuszenie wêgla o du¿ej zawartoœci wilgoci

uzyskuje siê generalnie po stronie t³ocznej m³yna oraz w zmodernizowanym

150

Damian Tomas, Artur Merchut

odsiewaczu. Koñcowe dopasowanie wentylacji do warunków i wymagañ wyni-

kaj¹cych z eksploatacji kot³a po modernizacji nast¹pi po stronie ssawnej

m³yna, przy pomocy przegrody w drzwiach m³yna. Przeróbka spirali m³yna

wp³ywaæ bêdzie korzystnie na transport py³u w m³ynie, mimo obni¿onej wen-

tylacji. St¹d mo¿liwoœæ potencjalnego zalegania py³u w spirali winna byæ

ograniczona, a to oznacza obni¿ony próg zasypywania siê m³yna. Zmodernizo-

wany wirnik jak i zmodernizowan¹ spiralê zasymulowano na m³ynie prób-

nym MWb–55, z efektem pozytywnym zarówno w zakresie konstrukcyjnego

rozwi¹zania jak i parametrów technologicznych. Nie zasymulowano jedynie

odsiewacza m³yna ze wzglêdu na zbyt du¿e ró¿nice w rozwi¹zaniach kon-

strukcyjnych odsiewaczy m³ynów N 110.60 i MWb–55.

W modernizacji odsiewacza przewidziano znacznie d³u¿sz¹ ³opatê górn¹,

której zadaniem jest kierowanie grubych ziaren py³u na tyln¹ œcianê odsiewa-

cza, niejako poprzez otwór wylotowy mieszanki py³owej do przewodu.

Korzystny efekt oddzia³ywania górnej ³opaty zosta³ potwierdzony na mode-

lu matematycznym zmodernizowanego odsiewacza rys. 8. Ograniczono rów-

nie¿ przeciek mieszanki py³owej ponad górn¹ ³opat¹.

Dla zwiêkszenia elastycznoœci pracy m³yna w aspekcie problemów bezpie-

czeñstwa m³ynowego, a tak¿e w aspekcie poprawy stabilnoœci spalania, czy

wreszcie ze wzglêdu na wiêksze mo¿liwoœci redukcji NO

x

, zastosowano recyr-

kulacjê wewnêtrzn¹ w m³ynie (RW). Jedn¹ z wersji RW próbowano na m³ynie

próbnym. Osi¹gi praktyczne potwierdzi³y wyniki badañ na modelu matema-

Koncepcje modernizacyjne m³ynów wentylatorowych...

151

Rys. 8 Przep³yw czynnika w odsiewaczu

m³yna

Rys. 9 Sylwetka m³yna N 110.60

tycznym, które wskazywa³y, ¿e rozwi¹zanie nie jest optymalne. Zbyt du¿a

iloœæ bardzo mia³kiego py³u wraca³a do m³yna, pogarszaj¹c jakoœæ przemia³u

py³u podawanego do kot³a.

W oparciu o badania modelowe przewidziano now¹ koncepcjê recyrkulacji,

która zapewnia optymalny nawrót bardzo grubego py³u do komory mielenia

m³yna, a tym samym wp³ywa na poprawê jakoœci przemia³u. Rozwi¹zanie jest

„inteligentne” poniewa¿ pozwala równie¿ na taki wariant pracy, w którym na-

wrót py³u jest ograniczony prawie do zera.

Sylwetkê m³yna N 110.60 przed modernizacj¹ przedstawia rys. 9.

Literatura

[1] CBKK: Badanie ksylitów kruchych z wêgli brunatnych. Tarnowskie

Góry 1975.

[2] Bennett A., Hardgrove R.: A reliable and accurate feeding system is the

major component of good combustiom control. Insitution of Engineers

and Institute of Fuels. Australia, August 1972.

[3] Klepikow N.S.: Budowa i eksploatacja m³ynów wentylatorowych przy

przemiale wêgli brunatnych. Materia³y II Konferencji Naukowo–Tech-

nicznej „Budowa i eksploatacja m³ynów do przemia³u wêgla”. Centrum

Postêpu Technicznego SIMP. Rydzyna 1988.

[4] Schulze D., Schuredes J.: Lagern und Fliessen von Schûttgûtern in Silos

und Erkenntnisse fûr die Planung neuer Anlagen. VGB Kraftwerks-

technik 70 (1990), H.9.

[5] Picka V., Sykora J.: Perspektywy rozwoju m³ynów wentylatorowych i ich

zastosowanie w CSRR. Materia³y II Konferencji Naukowo–Technicznej

„Budowa i eksploatacja m³ynów do przemia³u wêgla”. Centrum Postêpu

Technicznego SIMP. Rydzyna 1988.

[6] Chercea G., Rãdulescu M.: Erfahrungen beim Umbau von Ventilator-

mûhlen fûr rumänische Braunkhole. VBG Kraftwerkstechnik 72 (1992),

H.11.

[7] Gehrke B.: Mûhlen fûr das KW Schwarze Pumpe. EVT – Bericht 112/95.

[8] Gehrke B.: Betrachtungen zur Auslegung von Kohlemûhlen. EVT – Be-

richt 51/180.

[9] Schûler U.: Stand der Mahltechnik in Kraftwerken. VGB Kraftwerks-

technik 70 (1990), H.7.

[10] Neuroth K.: Die Prallmahlung von Braunkohle und ihr Zusammenhang

mit der Trocknung. Braunkohle 1964, Teil 1 – H.1, Teil 2 – H.2.

[11] Mc Intosh M.: Prediction of performance of brown coal mill system.

Braunkohle 1976, H.12.

[12] Guliè M.: Antriebsleistung von Schlagradmûhlen und ihre anteilige Zu-

sammensetzung. VGB Kraftwerkstechnik 64 (1984), H.9.

152

Damian Tomas, Artur Merchut

Recenzent: Prof. dr hab. in¿. Ludwik CWYNAR

Wp³ynê³o do Redakcji: 30.09.2002 r.

Abstract

Modernization or replacement of boilers in coal fired power stations is

made upon several requirements concerning coal quality which are crucial for

proper design of boiler pressure parts including its furnace. In the case of lig-

nite firing boilers these requirements comprise: average heating value, con-

tent of moisture, ash, sulphur, nitrogen, VOC as well as xyloid. The charac-

teristic ash fusion temperatures are also assumed.

Unfortunately, there are cases of boilers which must fire coals of different

parameters leading to serious problems in boiler, its furnace and grinding

system design. Described problems arose by modernization of 200 MW

e

unit

in Tuzla Power Station after its 10 years banking. To fulfill all requirements

regarding changed coal properties the modernization of beater wheel mill was

necessary and comprised the following investigations: rotor modification,

modernization of spiral housing of the rotor, sifter modification, implemen-

tation of internal recirculation and finally tightening of the mill.

Koncepcje modernizacyjne m³ynów wentylatorowych...

153