Mlýn / Výklad

Nepřetržitý provoz elektrárny vyžaduje neustálý přísun paliva. Ať už se jedná o dopravu uhlí po železnici nebo přímé zásobování z blízkých uhelných dolů, přísun paliva se nesmí nadlouho zastavit. Pro nečekané případy poruchy zásobování je v každé elektrárně malá zásobní skládka uhlí. Stejně kontinuální jako zásobování musí být i příprava uhlí, především jeho dosušení a namletí na požadovanou jemnost pomocí uhelných mlýnů. Existuje několik typů uhelných mlýnů, jejich cílem je ale vždy spolehlivé zpracování surového uhlí tak, aby mohlo být efektivně vháněno přes práškové hořáky do spalovací komory kotle.

Zásobní skládka uhlí přímo v areálu elektrárny

Ještě než se surové uhlí dostane do uhelného mlýna, musí být na mletí předpřipraveno. Tato příprava zahrnuje primární drcení na frakci s rozměrem několika centimetrů, odstranění z uhlí cizích předmětů, jako jsou kusy kovu, kameny, dřevo, které by mohly poškodit mlecí okruh a případné předsušení, pokud má uhlí vyšší vlhkost. Drcené uhlí je následně dopravováno pomocí dopravníků do zásobníků surového drceného uhlí nebo přímo do zásobníků mlýnů. Objemy zásobníků umožňují dočasně překlenout výpadek dodávky paliva do elektrárny (zauhlování).

Uhlí zbavené cizích předmětů a nadrcené na potřebnou frakci je dopravováno do zásobníků mlýnů

Palivo se dosušuje na pracovní vlhkost v mlýnech. Nízká vlhkost ulehčuje mletí a je důležitá pro spolehlivou dopravu uhelného prášku i stabilní hoření v kotli. Sušícím médiem bývá nejčastěji horký vzduch nebo kouřové plyny o teplotě až 1 000 °C odebírané z horní části ohniště. Surové drcené uhlí ze zásobníku je přidáváno ke spalinám před mlýnem.

Kromě mletí uhlí se mlýny používají i k jeho dosušení horkým vzduchem

Výsledný jemně namletý prášek je dopravován přímo do kotle nebo do zásobníku prášku. Do kotle je dopravován pneumaticky pomocí média, kterým je obyčejně horký vzduch. Průtok dopravního vzduchu zabezpečují ventilátory. Podle umístění foukacího ventilátoru rozlišujeme mlecí okruh na přetlakový a podtlakový. U přetlakového systému nasává ventilátor čistý vzduch a tlačí ho přes mlýn spolu s uhelným prachem až do hořáků kotle. Nevýhodou je možný únik prášku netěsnostmi mlecího okruhu. U podtlakového způsobu je ventilátor umístěn až za mlecím zařízením, takže mlýn nepráší (je v něm podtlak), ale dochází k výrazně většímu opotřebení lopatek mlýnicového ventilátoru vlivem abraze.

Rozdělení a konstrukce uhelných mlýnů

Výběr typu uhelného mlýnu závisí na mnoha faktorech, především na vlastnostech nejčastěji spalovaného uhlí, jeho vlhkosti, dále na prostorových možnostech a regulačních režimech kotle. Z technologického hlediska se používají čtyři základní konstrukce uhelných práškových mlýnů:

Trubnatý mlýn – otáčející se vodorovný vypancéřovaný válec, naplněný ocelovými koulemi, které pádem drtí kusové uhlí. Používá se především pro černé uhlí, nevadí ani větší vlhkost. Má dobré provozní vlastnosti, je spolehlivý a hospodárný. Prášek se z mlýna dopravuje většinou do práškových zásobníků prostřednictvím horkého vzduchu dutým čepem v ose mlýnu.
Tlukadlový mlýn – rychle se otáčející rotor s rameny v několika řadách (pevnými nebo výkyvnými), které nárazem rozbíjí uhelné kusy na menší frakci. Další drcení nastává při nárazu urychleného kusu uhlí do stěn zesílené skříně mlýnu. Kusové uhlí padá do mlýna násypkou, rozemleté je separováno na sítech třídiče. Tlukadlové mlýny se používají pro mletí všech druhů paliv do cca 30% vlhkosti.
Ventilátorový mlýn – mohutný radiální ventilátor, který kromě urychlování dopravního vzduchu, drtí uhlí údery svých pancéřovaných lopatek na uhelný prach. Mlecí účinek se částečně reguluje změnou otáček rotoru ventilátoru. Sušící a dopravní médium vstupuje do mlýna axiálně, rozemletý prášek je unášen k třídiči radiálně. Zrna, která neprojdou třídičem, jsou vrácena zpět do mlýna. Ventilátorové mlýny se používají především u kotlů s přímým foukáním paliva.
Kroužkový mlýn – využívá k mletí tíhu ocelových koulí odvalujících se po spodním otáčejícím se prstenci (někdy jsou koule přitlačovány k prstenci hydraulicky). Svou konstrukcí připomíná velké axiální kuličkové ložisko. Podobný princip využívají i kladkové mlýny, u kterých je mlecím segmentem namísto koulí odvalující se kladka. Uhlí je do mlýna nejčastěji dopravováno šnekovým dopravníkem. Výhodou kroužkových mlýnů je malý obestavěný prostor, nízká hlučnost a nízká měrná mlecí práce. Podmínkou použití je palivo s malou vlhkostí.

Trubnatý mlýn s drtícími koulemi se používá především pro černé uhlí

Princip kroužkového uhelného mlýnu vychází z původních kamenných rotačních mlýnů na lisování oleje

Ventilátorový uhelný mlýn

Úlohou každého uhelného mlýna je rozmělnění paliva na doporučenou velikost částic z důvodu maximalizace styčné plochy paliva a kyslíku při hoření v kotli. Ventilátorový mlýn využívá nárazu uhelných zrn na desky mlecího kola velkého ventilátoru a sekundárně i nárazu urychlených zrn paliva na tvrdé desky umístěné kolem oběžného kola na vnitřním povrchu skříně ventilátoru.

Násypka ventilátorového uhelného mlýna s přívodem horkých spalin

Ventilátor s dávkováním paliva současně nasává i horký vzduch se spalinami, který slouží jako sušící, nosné a dopravní médium pro uhelný prach. Množství prášku a jemnost jeho mletí závisí na množství podávaného uhlí do mlýna a na obvodové rychlosti mlecího kola dané otáčkami mlýna. Z hlediska životnosti mlecích desek je používaná obvodová rychlost kola do 100 m/s.

Mlecí kolo ventilátorového mlýna uhelné elektrárny

K pohonu ventilátorového mlýna slouží asynchronní elektromotor s výkonem v řádu stovek kW. Ten je přes pružnou spojku spojen s převodovkou upravující nominální otáčky motoru na potřebné otáčky mlecího kola uhelného mlýna. Pro zmenšení mechanických rázů při rozběhu několik tun vážící rotující části bývá někdy mezi motorem a převodovkou instalována hydraulická rozběhová spojka. Pokud je u mlýna požadavek na regulaci jeho otáček a tím i mlecího výkonu, je možné vybavit elektromotor měničem frekvence, nebo regulovat otáčky prostřednictvím regulační hydraulické spojky.

Detail tvrzených desek mlecího kola ventilátorového mlýna

V kotelně se ventilátorové mlýny umisťují kolem základny kotle, pod šachtu odběru spalin, která je s mlýnem spojena pomocí kompenzátoru pro eliminaci délkové roztažnosti šachty.