В настоящее время среди введённых в эксплуатацию в стране котлов с циркулирующим псевдоожиженным слоем значительная часть испытывает затруднения при нормальной и стабильной работе из‑за того, что характеристики топливных частиц не соответствуют проектным требованиям котла, что в определённой степени ограничивает распространение и развитие основной технологии котлов CFB. В данной статье анализируются современное состояние технологических схем систем подготовки топлива для котлов CFB в стране и их основного вспомогательного оборудования (сита и дробильные машины), а также предлагаются технические меры, такие как предварительная обработка топлива — сушка и классификация, повышение износостойкости ключевых функциональных узлов и оптимальный подбор оборудования. Ключевые слова: подготовка топлива, сушка, классификация, предварительная обработка.

　　0 Предисловие

　　Технология котлов с циркулирующим псевдоожиженным слоем (ЦПС) в стране значительно развилась: в последние годы последовательно строятся и вводятся в эксплуатацию крупные котлы ЦПС мощностью 450 т/ч. Благодаря своим **, низкому уровню загрязнения, способности работать на различных видах топлива, высоким показателям регулирования нагрузки, а также возможностям комплексного использования золы и шлака, котлы ЦПС занимают доминирующее положение в отечественной сфере комбинированного производства тепла и электроэнергии.

　　Многие превосходные эксплуатационные характеристики котлов с циркулирующим псевдоожиженным слоем обусловлены особенностями горения, принципиально отличающимися от таковых в котлах с пузырьковым псевдоожиженным слоем и в котлах на пылевидном угле. Эта специфическая особенность горения накладывает строгие требования на характеристики топлива — размер частиц и их распределение по размерам — поступающего в топку. Соответствующий размер и распределение частиц топлива являются необходимыми условиями и гарантией нормальной работы котлов с циркулирующим псевдоожиженным слоем. Согласно нашим данным и имеющейся информации, в настоящее время значительная часть эксплуатируемых в стране котлов с циркулирующим псевдоожиженным слоем не соответствует проектным требованиям по мощности, эффективности сжигания и другим эксплуатационным техническим показателям из‑за несоответствия характеристик частиц топлива проектным параметрам котла, что даже серьёзно угрожает его нормальной и стабильной работе. Характеристики частиц топлива играют ключевую роль для безопасной и стабильной эксплуатации котлов с циркулирующим псевдоожиженным слоем. В стране проделана немалая и весьма эффективная работа по подготовке топлива, соответствующего заданным в проекте котлов с циркулирующим псевдоожиженным слоем характеристикам частиц. Однако по сравнению со стремительным развитием основных технологий таких котлов сохраняется существенный отставание, которое в определённой степени сдерживает распространение и дальнейшее развитие этой технологии. Настоящая статья представляет собой предварительный анализ и обсуждение современного состояния систем подготовки топлива для котлов с циркулирующим псевдоожиженным слоем в нашей стране, уделяя особое внимание проектированию технологических процессов и оборудованию (в первую очередь — машинам для грохочения и дробления), с целью обеспечения согласованности технологий и процессов подготовки топлива с развитием основной технологии.

　　1 Требования к характеристикам топливных частиц для котлов с циркулирующим псевдоожиженным слоем

　　1.1 Влияние характеристик топливных частиц на работу котла с циркулирующим псевдоожиженным слоем

　　Частицы топлива, поступающие в камеру сгорания, находятся во взвешенном состоянии и движутся внутри слоя под действием потока дымовых газов с определённой скоростью. При увеличении скорости газа флюидизации частицы в высокоскоростной газо‑твердой взвеси выносятся этим газом со скоростью, превышающей предельную скорость отдельных частиц; значительная их часть возвращается на дно топки, формируя определённую степень рециркуляции частиц. В то же время, за счёт гидродинамических взаимодействий неоднородная взвесь мелких частиц, сконцентрированная в пучках, совершает вертикальные колебания в крайне разрежённой восходящей газо‑твердой непрерывной среде (флюидизированные дымовые газы, несущие редко распределённые частицы, движутся вверх по поршневому потоку). Движение и перемешивание частиц в слое создают внутреннюю и внешнюю циркуляцию, а топливо сгорает в верхней, средней и нижней частях слоя согласно заданным долям сгорания, что обеспечивает равномерность температуры внутри топки и существенно увеличивает время сгорания рециркулирующих частиц, повышая тем самым степень использования серорегулирующих реагентов.

　　Угольные частицы, поступающие в камеру сжигания, проходят последовательный процесс нагрева и сушки, выделения летучих веществ и их сгорания, расширения и первичного дробления (для некоторых видов угля), сгорания кокса и вторичного дробления, а также абразии в ходе горения. Поэтому эффективность сжигания в циркулирующих псевдоожиженных слоях тесно связана со скоростью сгорания частиц на каждом этапе процесса.

　　В целом, характеристики топливных частиц существенно влияют на долю сгорания в камере циркулирующего кипящего слоя, скорость циркуляции и степень износа поверхностей теплообмена. Поэтому обеспечение заданных проектом распределения долей сгорания и количества циркулирующего материала по различным зонам слоя является необходимым условием достижения теплового баланса во всех участках при эксплуатации котла, гарантирования его производительности и предотвращения локального перегрева и коксования материала, что обеспечивает безопасную и стабильную работу котла. Для выполнения этих требований и полного использования преимуществ котлов с циркулирующим кипящим слоем каждый такой котел предъявляет особые требования к характеристикам топливных частиц — размеру частиц и их гранулометрическому составу.

　　1.2 Требования к характеристикам топливных частиц для котлов с циркулирующим псевдоожиженным слоем

　　Определение и выбор распределения размеров топливных частиц, поступающих в котёл с циркулирующим псевдоожиженным слоем, связаны с выбором скорости псевдоожижения. В котлах с циркулирующим псевдоожиженным слоем требуется значительная доля мелких частиц топлива, чьи предельные скорости падения ниже скорости псевдоожижения; таким образом, попадая в топку, эти мелкие частицы обеспечивают достаточное количество мелкого угольного материала, подаваемого в зону суспензии для сгорания, что гарантирует высокую долю сгорания в верхней части топки и увеличивает количество циркулирующего материала. Более крупные частицы топлива сгорают в нижней, высоко температурной, плотной зоне циркулирующего псевдоожиженного слоя, что повышает скорость нагрева вновь подаваемого топлива и способствует сокращению времени окончательного выгорания топливных частиц.

　　(1) Распределение размеров частиц топлива должно обеспечивать, чтобы при заданных условиях скорости флюидизации в зону суспензии подавалось достаточное количество мелких частиц, что гарантировало бы долю сгорания в верхней (разрежённой) зоне и формирование достаточного количества материала слоя для поддержания материального баланса. Иными словами, распределение размеров частиц топлива, поступающего в топку, должно соответствовать требованиям широкого диапазона ситового распределения.

　　(2) Размер частиц топлива для печи должен быть регулируемым: то есть подбираться в зависимости от типа угля и скорости циркуляции. Как правило, котлы с циркулирующим псевдоожиженным слоем при высокой скорости циркуляции используют более мелкие частицы угля, тогда как при низкой скорости — более крупные; угли с низким содержанием летучих веществ, как правило, требуют более мелких частиц, тогда как угли с высоким содержанием летучих веществ, легко воспламеняющиеся, могут работать с более крупными частицами.

　　(3) Диапазон размеров частиц и распределение размеров частиц топлива, поступающего в топку: ввиду различий в типе топки или выборе параметров каждая котельная компания применяет свой собственный диапазон размеров частиц. В Китае в циркуляционных кипящих слоях обычно используются размеры частиц 0–13 мм, 0–10 мм или 0–8 мм, а также устанавливаются требования к распределению размеров частиц топлива.

　　2 Анализ современного состояния отечественной технологии подготовки топлива для котлов с циркулирующим псевдоожиженным слоем

　　2.1 Формы технологического процесса системы подготовки топлива

　　В настоящее время технологическая схема систем подготовки топлива для отечественных котлов с циркулирующим псевдоожиженным слоем в основном представляет собой «грубое дробление + классификация + тонкое дробление»; при этом другие варианты могут быть соответствующим образом изменены или пересобраны с учётом конкретных условий и особенностей каждого проекта. К распространённым схемам относятся:

　　(1) «Грубое дробление + сортировка + тонкое дробление»: эта схема в основном отвечает требованиям к углю, поступающему в котлы с циркулирующим псевдоожиженным слоем. Её основные особенности: ① рациональное распределение общего коэффициента дробления системы; ② снижение чрезмерного измельчения угля, при этом распределение размеров частиц топлива в основном соответствует закону широкой сортировочной кривой; ③ использование мелкозернистых тонких дробилок небольшого размера.

　　Данная конструкция подходит для систем, в которых сырая угольная масса содержит значительное количество частиц, превышающих заданный размер, причём частицы размером свыше 50 мм составляют определённую долю.

　　(2) «Скрининг + тонкое дробление»: Этот вариант подходит для сырого угля, в котором подавляющая часть фракции составляет менее 50 мм, а крупных частиц свыше 50 мм крайне мало и их размер не превышает 80 мм.

　　(3) «Грубое дробление + тонкое дробление»: данный режим более подходит для сырого угля с крупными частицами, повышенным содержанием примесей и относительно высокой влажностью, а также для систем, склонных к засорению решёток. Его недостатком является значительное избыточное дробление топлива.

　　Согласно имеющейся информации, зарубежные системы подготовки топлива для котлов CFB имеют и другие варианты исполнения, такие как

　　(1) Система подготовки к помолу: стержневые мельницы широко применяются в строительной отрасли и при измельчении цветных металлов. С учётом особенностей подготовки топлива для котлов с циркулирующим псевдоожиженным слоем стержневые мельницы используются в качестве оборудования для измельчения топлива. Размер частиц готового угля, получаемого на стержневых мельницах, составляет 0–10 мм; при этом 66% частиц не превышают 1,1 мм, а 60% — 0,84 мм.

　　Система подготовки штанговой мельницы проста, надёжна в эксплуатации, как правило не подвержена влиянию влажности и «четырёх блоков» в сырой угольной массе, а размер частиц угля можно регулировать в определённых пределах. Поэтому она более пригодна для котлов с циркулирующим псевдоожиженным слоем, работающих на антраците, каменном угле или требующих более мелкого размера частиц угля. Её недостатком является относительно высокий уровень капитальных вложений.

　　(2) Система молотковой дробилки с вертикальным валом: данная система представляет собой усовершенствование традиционной системы измельчения на молотковой дробилке с вертикальным валом. В ней применяется новый тип молотковой дробилки, а также добавлена система сортировки и сушки.

　　Эта система подготовки угля позволяет регулировать размер частиц готового продукта за счёт настройки сортировочно‑сушильной установки и скорости потока горячего воздуха в камере молотковой мельницы; при этом на процесс не влияет влажность исходного угля. Размер частиц готового угля можно корректировать в зависимости от изменений типа угля. Поскольку система работает под разрежением, окружающая среда остаётся чище, а эксплуатация — надёжной. Недостатком является относительно высокая стоимость молотковой мельницы: поскольку горячий сушильный воздух проходит через измельчающую камеру, требуется специальное охлаждение главного вала и узлов; инвестиции значительны, а сама система достаточно сложна.

　　(3) Система подготовки угля с сушкой и сортировкой: система подготовки угля с сушкой и сортировкой (сушка и сортировка дымовыми газами или паровая сушка и сортировка) представляет собой оптимальное решение для систем котлов с циркулирующим псевдоожиженным слоем. Благодаря использованию устройств сушки и сортировки дробилка не подвержена влиянию влажности исходного угля, а сама система работает надёжно. Инвестиции в эту систему ниже, чем в системы с рулонными мельницами и вертикальными валковыми молотковыми мельницами, и лишь незначительно превышают затраты на обычные системы грохочения и дробления; при этом совокупная экономическая эффективность оказывается выше.

　　Кроме того, существуют конструкции в виде замкнутых систем, такие как циркуляционное грохочение, циркуляционное дробление и другие варианты технологического проектирования.

　　2 Оборудование для подготовки топлива

　　3 Анализ проблем систем подготовки топлива

　　В настоящее время в отечественных системах подготовки топлива для котлов с циркулирующим псевдоожиженным слоем существует множество проблем, непосредственно влияющих на безопасную и стабильную работу котлов.

　　3.1 Размер частиц и распределение размеров частиц топлива, поступающего в топку, не соответствуют требованиям эксплуатации котла.

　　Котлы с циркулирующим псевдоожиженным слоем, эксплуатирующиеся и строящиеся в Китае, как правило, требуют размеров топливных частиц в диапазоне 0–8 мм или 0–10 мм, при этом распределение по размерам подчиняется закону широкого ситового распределения. В некоторых котлах доля частиц размером 0,1–1 мм составляет около 40–60%. Однако в реальной эксплуатации одни системы вырабатывают слишком мелкое топливо, тогда как в других наблюдается избыток крупных частиц, превышающих допустимый диапазон. Основные причины следующие:

　　(1) В отечественной практике чаще всего применяются молотковые дробилки с кольцевыми молотками или ударные дробилки с зубчатыми пластинами, основным принципом работы которых является ударное дробление. Отечественные производители дробильного оборудования, учитывая сложность состава и примесей сырого угля — особенно твёрдых примесей, таких как пустая порода, которые трудно поддаются тонкому измельчению, — повышают линейную скорость ротора и массу молотков, чтобы увеличить производительность дробления. В результате этого расходуется относительно избыточная энергия дробления, что приводит к чрезмерному измельчению угля.

　　(2) В проектах по модернизации систем, в силу ограниченности финансирования или особенностей существующей технологической схемы, а также вследствие отсутствия на сегодняшний день отечественного оборудования для сухой сортировки углей, трудно поддающихся обработке, приходится применять двухступенчатый процесс полного дробления без проведения сепарации и классификации. Исходный уголь уже содержит значительное количество мелких частиц, которые проходят через две ступени дробления без промежуточной сепарации, что приводит к распределению размеров частиц, отличающемуся от нормального широкого распределения после сортировки, а также к избыточному дроблению. Такой двухступенчатый процесс полного дробления без сепарации и классификации может быть использован лишь в случаях, когда исходный уголь содержит большое количество крупных кусков свыше 100 мм и относительно мало мелких частиц, либо когда в составе угля преобладает порода‑побочная, либо когда средний размер частиц исходного угля превышает 80 мм.

　　(3) После износа основных рабочих деталей дробилок, особенно мелких дробилок, таких как молотки и дробящие плиты, во‑первых, уменьшается масса молотков, что приводит к снижению производительности дробления; во‑вторых, ударная поверхность меняется с плоской на изогнутую, что изменяет угол удара (см. рис. 1). В определённой степени исходное ударное дробление переходит в сжимающее дробление, а зазор между молотком и дробящей плитой — важным фактором, определяющим размер продукта, — увеличивается. В результате размер частиц продукта становится слишком большим, а функция молотка по выбросу материала резко ослабевает, что вызывает значительное падение производительности дробилки.

　　Рис. 1 Рабочие условия до и после износа молотка

　　(4) Размер частиц исходного угля, поступающего в дробилку, невозможно эффективно контролировать; крупнокусковый исходный уголь, превышающий возможности дробилки, попадает непосредственно в неё, что приводит к тому, что размер частиц продукта выходит за пределы норм. Такая ситуация часто наблюдается в одноступенчатых системах дробления. В молотковых дробилках, работающих преимущественно на ударном дроблении, коэффициент дробления следует поддерживать в пределах около 10. Превышение допустимого коэффициента дробления приводит к выходу продукта с размером частиц, превышающим нормативные значения, либо к снижению производительности.

　　3.2 Низкая эффективность отбора и классификации

　　Сортировка и классификация материалов перед дроблением — грубое и тонкое дробление — играют крайне важную роль для полного использования производительности дробилки и обеспечения соответствия получаемого угольного продукта требованиям к размеру частиц, предъявляемым котлам с циркулирующим псевдоожиженным слоем. Однако большинство отечественных электростанций получают уголь или сырой уголь, поставляемый в системы подготовки угля, содержащий множество неминеральных примесей и высокую влажность. Традиционное сортировочное оборудование не способно надлежащим образом выполнять функции сортировки и обеспечивать необходимую эффективность, что приводит к крайне низкой производительности процессов сортировки и классификации.

　　В настоящее время в отечественных системах подготовки топлива для котлов с циркулирующим псевдоожиженным слоем широко применяются вибросита, сетчатые сита, механические спиральные сита и роликовые сита с мелкими отверстиями. Однако эти просеивающие устройства, как правило, обладают низкой эффективностью просеивания или даже забиваются, что приводит к закупорке отверстий сит и утрате либо ослаблению их функции при переработке сырого угля без предварительной сушки и удаления неминеральных примесей; порой они выполняют лишь роль малоэффективных питателей.

　　Согласно имеющимся данным, в Великобритании разработан метод оценки сложности сухого грохочения конечного угля, предусматривающий определение степени трудности грохочения на основе индекса обрабатываемости угля. Индекс обрабатываемости угля зависит от распределения размеров частиц исходного угля, содержания влаги (в особенности поверхностной влаги), доли глинистых пород и их свойств, связанных с глинистостью. При значении этого индекса свыше 5 секунд вибрационное грохочение становится крайне затруднительным. Как правило, исходный уголь с содержанием влаги 4–14%, подвергаемый сухому грохочению на фракции до 13 мм, относится к труднообрабатываемым материалам. Топливо, необходимое для котлов с циркулирующим псевдоожиженным слоем, попадает в категорию труднообрабатываемых материалов. Поэтому, не изменяя состояние исходного угля и бездумно стремясь к применению грохотного и дробильного оборудования, способного работать в самых различных условиях, невозможно добиться желаемых результатов при существующих технических возможностях.

　　(1) Основные рабочие узлы дробильного оборудования обладают коротким сроком службы износостойких деталей и не способны работать непрерывно и стабильно в течение одного цикла технического обслуживания. Требуются частые остановки для замены и проведения ремонтных работ, что снижает стабильность работы системы и увеличивает объём работ по её обслуживанию.

　　(2) При проектировании системы подготовки топлива для котла с циркулирующим псевдоожиженным слоем, в силу различных ограничений — таких как ограниченное финансирование проекта или существующие конструктивные ограничения действующей системы, а также чаще всего вследствие отсутствия более подходящих вариантов оборудования для измельчения и сортировки с учётом конкретных эксплуатационных условий — приходится применять нерациональные конструктивные решения или менее оптимальное оборудование, что приводит к тому, что эксплуатация системы не обеспечивает соответствие характеристикам топлива, требуемым для котла с циркулирующим псевдоожиженным слоем. Например, системы вторичного дробления без средств сортировки и классификации, а также одноступенчатые системы измельчения зачастую не позволяют добиться ожидаемых результатов. В то же время в некоторых проектах наблюдается необоснованный выбор оборудования для сортировки и дробления.

　　(3) Вопрос о крупногабаритном оборудовании для подготовки топлива для котлов с циркулирующим псевдоожиженным слоем.

　　В настоящее время отечественное оборудование для подготовки топлива находится в основном на стадии опытной эксплуатации; его производительность не превышает 200 т/ч, что позволяет удовлетворять потребности лишь небольших и средних котельных установок с кипящим слоем. Сортировочно‑дробильное оборудование для крупных котельных установок с циркулирующим кипящим слоем мощностью свыше 410 т/ч в основном поставляется импортного производства. В связи с этим необходимо срочно совершенствовать технологии проектирования отечественного сортировочно‑дробильного оборудования, чтобы оперативно разрабатывать и выпускать крупногабаритные сортировочно‑дробильные машины, отвечающие требованиям больших котельных установок с кипящим слоем.

　　4 Обсуждение мер по совершенствованию технологии подготовки топлива для котлов с циркулирующим псевдоожиженным слоем.

　　4.1 Предварительная обработка сырого угля, поставляемого в систему подготовки топлива, путём сушки и удаления примесей.

　　При проектировании технологических процессов следует по возможности принимать эффективные меры, создающие благоприятные условия эксплуатации сортировочно‑дробильного оборудования и повышающие его производительность. В частности, перед поступлением в систему подготовки сырой уголь необходимо подвергать сушке и очистке от неминеральных примесей; для этого применяют, например, устройства сушки и сортировки. В соответствующих источниках описаны устройства сушки и сортировки угля, такие как установки сушки и сортировки на основе дымовых газов (рис. 2), паровые установки сушки и сортировки (рис. 3) и др. В некоторых зарубежных системах котлов с циркулирующим псевдоожиженным слоем также используется сушка сырого угля в рамках подготовки топлива. После сушки сырого угля существенные проблемы, характерные для действующих систем подготовки топлива — налипание угля, засорение, низкая производительность сортировочно‑дробильного оборудования, снижение выработки и трудности с обеспечением заданного размера частиц продукта — в значительной степени устраняются. Кроме того, широко применяемое сортировочно‑дробильное оборудование, особенно сортировочные агрегаты, способно в полной мере выполнять свои проектные функции и работать с заявленной эффективностью.

　　Проблемы пылевого загрязнения, возникающие при дроблении и сортировке после обработки сырого угля методом сушки, решаются путём усиления герметизации оборудования для сортировки и дробления и установки пылеуловителей.

　　Рис. 2 Устройство для сушки и сортировки дымовых газов Рис. 3 Устройство для паровой сушки и сортировки.

　　4.2 Технология износостойких материалов является ключевым фактором современного развития технологий сортировки и дробления.

　　Износостойкие материалы, прежде всего износостойкость основных функциональных узлов дробильного оборудования, являются ключевыми факторами, определяющими эксплуатационные характеристики отечественного дробильного оборудования.

　　В традиционных системах транспортировки угля на угольных электростанциях ударные головки дробилок изготавливают из литой стали марки Mn13. Государственный стандарт предусматривает, что срок службы этих деталей в условиях износа должен составлять не менее 3000 часов. В системах с предварительной сортировкой и грохочением такой показатель в основном достигается; однако в системах полного протока без предварительной сортировки, если исходный уголь содержит больше мелкого материала и меньше крупных кусков, указанный ресурс износоустойчивости, как правило, не обеспечивается. Это обусловлено особыми свойствами стали марки Mn13.

　　В системе подготовки топлива для котлов с циркулирующим псевдоожиженным слоем, будь то одноступенчатое или двухступенчатое дробление, на входе в мелкодробильную установку поступает средний и мелкий уголь. Несмотря на то что в дробилке применяется ударный принцип измельчения, мелкие частицы угля не вызывают явления ударного закаливания материала бойков (Mn13). Поэтому срок службы бойков ранних моделей мелкодробильных установок — как правило, изготовленных из Mn13 — составляет всего несколько сотен часов. До сих пор срок службы отечественных бойков достигает лишь около 1000 часов. Во второй половине эксплуатации при интенсивном износе удается поддерживать работу лишь при относительно низкой крупности продукта и пониженной производительности. В последние годы некоторые производители ведут постоянные исследования и испытания различных новых материалов, однако их срок службы едва превышает 1500–2000 часов. Сильный износ бойков не только приводит к серьёзным выбросам загрязняющих веществ при подготовке топлива, но и существенно снижает производительность дробилки. Для соблюдения заданных параметров системы требуется частая замена бойков, что повышает эксплуатационные расходы и трудоёмкость обслуживания персонала. Это также подрывает рыночную репутацию отечественной продукции и сдерживает развитие отечественной технологии вспомогательного оборудования. По имеющимся данным, у американских или немецких изделий срок службы бойков составляет 8000–10 000 часов, что в 5–10 раз превышает показатели отечественных аналогов.

　　В настоящее время отечественные производители активно сотрудничают с соответствующими научно‑исследовательскими подразделениями и экспертами в области износостойких материалов, стремясь к проведению исследований и достижению прорывов. Однако наши финансовые ресурсы, методы экспериментальных исследований и условия промышленных испытаний крайне ограничены, а темпы научной работы остаются весьма низкими. Это требует политического руководства и поддержки — как в части финансирования, так и в сфере промышленных испытаний — со стороны государственных или отраслевых ведомств.

　　4.3 Выбор схем технологического процесса подготовки топлива.

　　Выбор схем технологических процессов подготовки топлива должен осуществляться с учётом комплексных функциональных возможностей и экономической эффективности технологического оборудования:

　　(1) Упомянутая выше технологическая схема сушки и сортировки сырого угля, хотя и требует дополнительных инвестиций и занимает значительную площадь, чрезвычайно важна, поскольку повышает общую эффективность системы подготовки топлива и обеспечивает более высокую степень эффективности сгорания, а также безопасную, стабильную и надёжную эксплуатацию котла с циркулирующим псевдоожиженным слоем.

　　(2) Сырой уголь сначала проходит через грохот перед поступлением в крупную дробилку и мелкую дробилку соответственно, что позволяет избежать многократного дробления готового угля, соответствующего требованиям к характеристикам частиц, поскольку такое повторное дробление может нарушить исходные свойства частиц. Иными словами, в системе применяется двухэтапная схема сортировки и двукратного дробления: сушка — грохочение — крупное дробление — грохочение — мелкое дробление. Преимущества данной технологической схемы заключаются в следующем:

　　1) Размер частиц на сите можно регулировать в соответствии с требованиями к характеристикам топливных частиц, предъявляемыми различными котлами, что эффективно обеспечивает заданные характеристики частиц продукта;

　　2) Мелкозернистое дробильное оборудование можно подобрать исходя из доли материала, оставшегося на решете;

　　3) Снижать износ основных рабочих узлов дробильного оборудования и продлевать срок их службы;

　　4) По существу устранить явление прилипания и засорения в оборудовании для сортировки и дробления, обеспечивая стабильную работу.

　　(3) Разумно распределяйте общее отношение дробления: при выборе технологического процесса дробления исходя из размера частиц сырого угля и требуемого размера частиц продукта, коэффициент грубого дробления обычно составляет около 10 (дробление ударным действием молотков), тогда как коэффициент тонкого дробления следует принимать максимально низким — как правило, в пределах 3–6.

　　(4) Степень дробления в мелком дробилке следует выбирать как можно меньшей (в пределах 3–6), тогда как мощность соответствующего ей приводного двигателя следует подбирать большей.

　　При измельчении материалов дробильное оборудование оказывает на частицы материала чрезвычайно большую силу, превышающую силу сцепления между ними и вызывающую их разрушение. В процессе измельчения, особенно при помоле, удельная поверхность продукта существенно возрастает, что приводит к так называемым механохимическим эффектам: увеличивается работа деформации, поверхностная энергия, энергия изменения кристаллической структуры и т. п., а расход энергии на измельчение резко возрастает. Согласно теории П. П. Риоттингера, расход энергии на измельчение пропорционален величине новой поверхности, образующейся в ходе дробления. Поэтому на различных стадиях измельчения, даже при одинаковом коэффициенте дробления, затраты мощности оказываются весьма различными.

　　В настоящее время для расчёта и сравнения энергопотребления на различных стадиях дробления используется формула Бонда (F.C. Bond), применимая к стадии грубого измельчения:

　　A=10Wi(1/√d80 - 1/√D80)

　　В формуле: A — расход энергии на дробление одной тонны материала (кВт·ч/короткая тонна)

　　Wi — пропорциональная постоянная, также называемая индексом работы, (кВт·ч/короткая тонна)

　　Для угля Wi = 11,37 кВт·ч/короткая тонна = 12,53 кВт·ч/тонну.

　　D80 и d80 — это размеры частиц (в микронах), соответствующие 80‑процентной накопительной массовой доле материала до и после дробления.

　　Расчётное значение удельного энергопотребления дробления, полученное по приведённой выше формуле для различных стадий дробления при разных размерах исходных и конечных частиц, но с одинаковым коэффициентом дробления, приведено в таблице ниже:

　　Из анализа данных, представленных в таблице, следует:

　　(1) Хотя степень дробления одинакова, расход электроэнергии различается при разной крупности исходного и конечного продукта. Например, дробление угля с размера 100 мм до 10 мм и с 10 мм до 1 мм требует существенно разной мощности; в первом случае она составляет одну треть от второй.

　　(2) Для угля различных фракций расход энергии на дробление до требуемого по составу размеров частиц, необходимых для котла с циркулирующим псевдоожиженным слоем, также существенно различается.

　　4.4 Внедрение и освоение международных ** технологий для повышения уровня технического обеспечения вспомогательного оборудования

　　Существует значительный разрыв по сравнению с международными ** странами.

　　Конструктивное исполнение мелких дробилок: В настоящее время в отечественной практике широко применяются молотковые мелкие дробилки, представленные американскими и немецкими ударными мелкими дробилками с зубчатыми решётками, которые мы условно называем американским типом (рис. 5) и европейским типом (рис. 6).

　　В системе подготовки топлива для котлов с циркулирующим псевдоожиженным слоем основное оборудование по подготовке угля включает сепараторы‑просеиватели, механизмы и дробильные установки, преимущественно предназначенные для мелкого дробления. В отечественной практике сложились значительные масштабы разработки, проектирования и производства; уровень конструктивного проектирования и технологий изготовления приблизился к уровню аналогичных международных продуктов, однако в некоторых технических областях по‑прежнему сохраняется отставание от передовых зарубежных стран.

　　Рис. 5 Американский тип Рис. 6 Европейский тип

　　Американский тип характеризуется относительно небольшим объёмом дробильной камеры; молотковые головки отлиты как единое целое, имеют короткие рукоятки и крупные головки, расположенные плотно вдоль оси главного вала (см. рис. 7). Регулировка дробильного зазора осуществляется изменением угла поворота вокруг верхнего вала; европейский тип отличается большим объёмом дробильной камеры, небольшими молотковыми головками с длинными рукоятками, при этом головка и рукоятка выполнены из двух различных материалов по сборной конструкции и размещены с большим осевым шагом (см. рис. 8). Регулировка дробильного зазора может осуществляться как за счёт изменения угла, так и путём продольного перемещения.

　　Согласно нашему анализу, преимущество американского типа заключается в крупной ударной головке и высокой дробильной способности, что делает его более подходящим для измельчения твёрдого угля с большим содержанием пустой породы; однако для систем большой производительности свыше 300 т/ч его осевые габариты слишком велики, что затрудняет равномерную подачу материала. Дробилка европейского типа обладает большей камерой, широким диапазоном регулировки производительности и более высокой адаптивностью к различным условиям эксплуатации.

　　Отечественная отрасль по производству вспомогательного оборудования в основном развивается и проектируется на основе международных технологий оборудования. Однако до сих пор разработанные и произведённые в стране мелкие дробилки достигают лишь примерно 200 т/ч. Шэньянский общезаводской завод электротехнического оборудования занимается проектированием и изготовлением зубчатых пластинчатых ударных мелких дробилок производительностью 300 и 400 т/ч, но пока ещё нет примеров их опытной эксплуатации.

　　Поэтому необходимо внедрять и осваивать международные технологии, проводить исследования и разработки, а также производить вспомогательное оборудование, соответствующее отечественным рыночным условиям и эксплуатационным требованиям, одновременно учитывая масштабы и темпы развития и строительства технологий котлов с циркулирующим псевдоожиженным слоем, и создавать крупногабаритное оборудование для грохочения и дробления.

Будем рады, если вы свяжетесь с нами — мы с готовностью окажем вам своё внимание!