ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ ПЫЛЕПРИГОТОВЛЕНИЯ С ПРЯМЫМ ВДУВАНИЕМ ДЛЯ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ПИТАНИЯ КОТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

В статье рассматривается индивидуальная система пылеприготовления с молотковой мельницей и прямым вдуванием, обслуживающая водогрейный котёл марки КВТ–116,3-150.
Актуальность работы обусловлена важнейшей ролью процесса пылеприготовления в обеспечении устойчивой, экономичной и экологически безопасной работы пылеугольных котельных установок.
Представлена функциональная схема пылеприготовительной системы, включающая процессы сушки, измельчения, классификации и подачи аэросмеси в горелку котла. Построение такой схемы позволило наглядно представить взаимосвязь оборудования, выявить ключевые технологические узлы, установить направления движения теплоносителя, воздуха и топлива, а также определить участки с наибольшей чувствительностью к режимным параметрам. Это создало основу для дальнейшего анализа теплотехнической эффективности и поиска резервов оптимизации.
В ходе эксплуатации системы были зарегистрированы ключевые показатели: температура аэросмеси на выходе из мельницы не превышала 85 °C, тонкость помола угольной пыли составляла R₉₀ = 45 ÷ 55 %, а показатели влажности и расхода топлива соответствовали режимным картам. Анализ данных подтвердил стабильность и эффективность работы системы при изменении нагрузки котла в диапазоне от 60 % до 100% от номинальной мощности.
Особое внимание уделено конструктивным и технологическим особенностям оборудования: молотковой мельнице с встроенным сепаратором, рекуперативному воздухоподогревателю, устройству нисходящей сушки, системе подачи воздуха и элементам регулирования. Отмечены преимущества индивидуальной схемы, такие как повышенная степень автоматизации, снижение теплопотерь, гибкость управления режимами и адаптация к переменной нагрузке или нестабильным характеристикам топлива.
Сформулированы рекомендации по оптимизации режима сушки и внедрению системы мониторинга состояния мельницы и сепаратора. Сделан вывод о высокой технологической завершённости схемы, её эффективности и перспективности для модернизации существующих котельных агрегатов, использующих твёрдое топливо.

1. Zhang Y. Numerical simulation of pulverized coal combustion characteristics under varying particle sizes / Y. Zhang, L. Wang, H. Chen // Fuel. – 2021. – Vol. 287. – Article 119451. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.119451.

2. Li Q. Investigation of the influence of coal particle fineness on combustion efficiency and NOx emissions / Q. Li, H. Zhou, S. Zhang // Energy. – 2020. – Vol. 213. – Article 118794. https://doi.org/10.1016/j.energy.2020.118794.

3. Singh R. Experimental study on combustion performance of high-ash pulverized coals in utility boilers / R. Singh, A. Dutta // Journal of Energy Resources Technology. – 2022. – Vol. 144, № 8. – P. 082101. https://doi.org/10.1115/1.4052739.

4. Kim D. CFD analysis of combustion and NOx formation in pulverized coal-fired boilers with different burner configurations / D. Kim, S. Lee, J. Park // Applied Thermal Engineering. – 2023. – Vol. 220. – Article 119904. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2022.119904.

5. Wang X. Advances in low-NOx pulverized coal combustion technologies for power generation / X. Wang, M. Xu // Progress in Energy and Combustion Science. – 2024. – Vol. 95. – Article 101169. https://doi.org/10.1016/j.pecs.2024.101169.

6. Pulverized Coal-Fired Boilers: Future Directions of Scientific Research / М. Ochowiak et al // Energies. – 2023. – № 16(2). – Р. 935. https://doi.org/10.3390/en16020935.

7. Combustion Characteristics of Coal for Pulverized Coal Injection (PCI) Blending with Steel Plant Flying Dust and Waste Oil Sludge / Y. Wang et al // ACS Omega. – 2021. – № 6(25). – Р. 16362-16370. https://doi.org/10.1021/acsomega.1c02554.

8. Wang S. Evaluating the Effect of Ammonia Co-Firing on the Performance of a Pulverized CoalFired Utility Boiler / S. Wang, C. Sheng // Energies. – 2023. – № 16(6). – Р. 2773. https://doi.org/10.3390/en16062773.

9. Zhang J. Design and performance analysis of direct firing pulverized coal systems for flexible boiler operation / J. Zhang, C. Chen, Y. Liu // Energy Reports. – 2021. – Vol. 7. – P. 894-902. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2021.01.004.

10. Patel H. Automation and control strategies for direct-firing pulverized coal boilers / H. Patel, R. Shah // International Journal of Coal Science & Technology. – 2023. – Vol. 10, № 2. – P. 211-222. https://doi.org/10.1007/s40789-022-00511-0.

11. Lee H. Improving thermal efficiency and response time in coal-fired units using direct-firing configuration / H. Lee, T. Kim // Applied Energy. – 2020. – Vol. 270. – Article 115165. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2020.115165.

12. Luo M. Combustion behavior and emissions characteristics of pulverized coal–air mixtures in swirl burners / M. Luo, Y. Zhang, Y. Wu // Fuel. – 2021. – Vol. 289. – Article 119899. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.119899.

13. Thomas G. Technical evaluation of pulverized fuel combustion in modern utility boilers: Fuel–air mixing and combustion stability / G. Thomas, J. Binner, C. Yates // Fuel Processing Technology. – 2020. – Vol. 203. – Article 106392. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2020.106392.

14. Ministry of Energy of the Republic of Kazakhstan. Rules for the Technical Operation of Power Plants and Networks: approved by Order No. 247 of the Minister of Energy of the Republic of Kazakhstan dated March 30, 2015 (as amended on October 14, 2024, Order No. 367). Adilet – Information and Legal System of the Republic of Kazakhstan. Available at: https://adilet.zan.kz/rus/docs/V1500011066.

15. Modeling of Coal Mill System Used for Fault Simulation / Y. Hu et al // Energies. – 2020. – № 13(7). – Р. 1784. https://doi.org/10.3390/en130671784.

16. Detecting Coal Pulverizing System Anomaly Using a Gated Recurrent Unit and Clustering / Z. Chen et al // Sensors. – 2020. – № 20(11). – Р. 3271. https://doi.org/10.3390/s20113271.

17. Mingaleeva G.R. Analysis of the fuel preparation system of a pulverized coal thermal power plant / G.R. Mingaleeva, Yu.N. Zatsarinnaya, E.K. Vachagina // Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedeniy. Problems of Energy. – 2005. – № 1-2. Retrieved from https://cyberleninka.ru/article/n/analiz-rabotysistemy-podgotovki-topliva-pyleugolnoy-tes (accessed October 16, 2025).

18. Calculation and Design of Pulverized Fuel Preparation Installations for Boiler Units (Normative Materials). – Leningrad: TsKTI, 1971. – 309 p.