0  前言

循環(huán)流化床鍋爐具有燃料適應(yīng)性廣，燃燒效率高，污染物排放低等優(yōu)點(diǎn)，近年來得到很大發(fā)展，小到10t/h的工業(yè)鍋爐，大到1025t/h(300MW)電站鍋爐，目前大多選用循環(huán)流化床這種爐型。

本人多次參與并主持小型熱電站的設(shè)計(jì)和調(diào)試工程，發(fā)現(xiàn)輸煤破碎系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理、設(shè)備選型不對(duì)、設(shè)備質(zhì)量問題對(duì)鍋爐能否連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行影響很大。使用單位包括許多工業(yè)設(shè)計(jì)院對(duì)輸煤破碎系統(tǒng)重視程度不夠，經(jīng)驗(yàn)也不足，因而出現(xiàn)了較多的問題。本文從循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行要求和節(jié)省投資的角度，結(jié)合本省無煙煤的特性對(duì)小型循環(huán)流化床鍋爐(〈220t/h)輸煤破碎系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出一些建議。

1  破碎設(shè)備存在的問題

循環(huán)流化床鍋爐對(duì)輸煤破碎系統(tǒng)應(yīng)該說要求還是很嚴(yán)格的，不但要求控制最大粒徑在8∽10mm以內(nèi)，而且對(duì)其粒徑的分布有要求。

目前75t/h以下鍋爐大多采用環(huán)錘式破碎機(jī)。環(huán)錘式破碎機(jī)是一種帶有環(huán)錘的沖擊轉(zhuǎn)子式的破碎機(jī)，其主要工作原理：物料從入料口進(jìn)入破碎機(jī)后，首先受到隨轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)的環(huán)錘的沖擊作用而破碎；同時(shí)從環(huán)錘處獲得動(dòng)能，高速度地沖向破碎板，受到第二次破碎，然后落到篩板上，受到環(huán)錘的剪切、擠壓、研磨以及物料與物料相互撞擊作用而進(jìn)一步破碎，并通過篩孔排出。不能破碎的雜物則進(jìn)入金屬收集器，然后定期清除。其出料粒度的調(diào)節(jié)可通過不同規(guī)格的篩板來實(shí)現(xiàn)，出料粒度可在3～60mm內(nèi)選擇。

從運(yùn)行情況來看，環(huán)錘式破碎機(jī)基本能滿足循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行要求，但是其篩板堵煤?jiǎn)栴}始終沒辦法解決。由于福建雨季時(shí)間較長(zhǎng)，雖然各個(gè)廠都設(shè)有一定容積的干煤棚，但煤在運(yùn)輸過程就已受潮或淋濕，使得破碎的原煤含表面水量很容易達(dá)到10%,造成破碎機(jī)堵煤，基本上每天都要清理1～2次，甚至每班要清理1次，工人勞動(dòng)強(qiáng)度較大。第二個(gè)問題就是篩板磨損厲害，3～4個(gè)月就要更換，目前有使用單位將篩板材料改成不銹鋼，運(yùn)行時(shí)間可提高好幾倍。

由于環(huán)錘式破碎機(jī)存在堵煤和過破碎這些缺點(diǎn)，青山紙業(yè)這次上的150t/h循環(huán)流化床鍋爐煤破碎機(jī)采用輥式煤破碎機(jī)。其主要工作原理：物料從雙輥間通過，受到雙輥的碾壓而破碎，其粒度是通過調(diào)整雙輥間的距離來控制的。從原理上來說，這種破碎機(jī)不會(huì)存在堵煤，過破碎現(xiàn)象較輕，設(shè)備選型還是不錯(cuò)的。這臺(tái)破碎機(jī)在剛開始投入使用時(shí)效果不理想，雙輥的定位銷常常斷掉，為此只好暫時(shí)調(diào)寬雙輥之間的距離，導(dǎo)致破碎出來的煤顆粒最大粒徑超過25mm。這樣的煤粒子進(jìn)入爐膛燃燒，在入煤口的地方有可能造成局部流化不良，造成結(jié)焦。經(jīng)過分析，其主要有以下幾個(gè)原因：①干煤棚落煤斗格柵間距太大（300x300）,可能會(huì)混有一些大的石塊或沒有分離出的鐵塊進(jìn)入破碎機(jī)。②落煤斗處給煤機(jī)給煤不均勻，有時(shí)流量很大。③皮帶機(jī)雖裝有兩級(jí)磁鐵分離器，均裝于皮帶機(jī)中部，但其吸附能力太小，分離鐵礦石太少。④破碎機(jī)所配的布煤裝置不能很均勻的布煤。⑤雙輥之間的距離是固定死的，對(duì)一些大的硬質(zhì)塊狀物不能避讓,而且沒有很好的保護(hù)措施。目前采取了以下三項(xiàng)措施，基本可控制煤粒度在10mm以內(nèi)：①將落煤斗格柵間距改成150x150。②給煤機(jī)進(jìn)口處加裝一塊擋板,使得給煤量比較均勻。③加裝兩個(gè)吸附能力更強(qiáng)的磁鐵分離器。

青紙這臺(tái)破碎機(jī)由于設(shè)計(jì)上的缺陷，不值得推廣使用。根據(jù)有關(guān)介紹，有廠家已生產(chǎn)出改進(jìn)型的輥式破碎機(jī),名稱是組合式齒輥破碎機(jī),其主要有以下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：

(1)對(duì)破碎物料水分不敏感，不容易粘堵；

(2)均勻布料裝置和細(xì)篩粉裝置合為一體的獨(dú)特設(shè)計(jì)，消除了過破碎現(xiàn)象；

(3)粗碎和細(xì)碎緊密組合設(shè)計(jì)故無需在入口安裝吸塵裝置；

(4)采用液壓自動(dòng)退讓裝置和雜物清除裝置，能有效地防止非鐵磁性合金塊狀物、硬石塊對(duì)齒輥的破壞和木塊及柔性物體對(duì)齒輥正常工作的危害；

(5)可以分體異地安裝或多級(jí)組合實(shí)現(xiàn)一機(jī)粗、中、細(xì)破碎，達(dá)到“一機(jī)多破”；

(6)采用機(jī)械、電氣、液壓多重保護(hù)裝置和聯(lián)鎖裝置，有效的保護(hù)電機(jī)、破碎機(jī)；

(7)采取多種布置的傳動(dòng)方式，可以滿足老電廠的改造要求

從以上幾點(diǎn)介紹來看這種破碎機(jī)應(yīng)該是適合破碎福建無煙煤的，有效的解決了堵煤和過破碎的問題。由于這種破碎機(jī)具有自動(dòng)避讓和保護(hù)功能，有文章介紹說適合煤矸石的破碎。但由于煤矸石硬質(zhì)石塊較多，雙輥經(jīng)常性退讓會(huì)導(dǎo)致過多的粗顆粒進(jìn)入爐膛燃燒，而且會(huì)加快齒輥表面的磨損，加大維護(hù)的工作量。鑒于這些原因，這種破碎機(jī)應(yīng)該說不適合煤矸石的破碎。

由于福建煤矸石儲(chǔ)量豐富，為充分利用這部分資源，上了不少小型的煤矸石電廠，采用的也是環(huán)錘式破碎機(jī)。從一些大一點(diǎn)的電廠使用情況來看，無底蓖雙向可逆錘擊式破碎機(jī)是比較適合煤矸石的破碎。這種破碎機(jī)通過對(duì)轉(zhuǎn)速、破碎板與錘頭間的間隙調(diào)整來調(diào)節(jié)出料粒度，不易堵煤。錘頭雙向磨損，可延長(zhǎng)其使用壽命，如果錘頭材質(zhì)采用超高錳合金，正反轉(zhuǎn)使用可達(dá)到2000小時(shí)左右。雙向可逆錘擊式破碎機(jī)有個(gè)缺點(diǎn)就是出口間隙的調(diào)整較困難，因?yàn)殄N臂是鉸鏈連接，靜態(tài)時(shí)受重力作用自然垂下，靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的出口間隙差別很大。目前這種破碎機(jī)最小裝機(jī)功率為110KW,如果鍋爐總?cè)萘吭?span>75t/h以下也不太匹配。

2  破碎前的除鐵問題

為防止混在煤中的鐵件損壞破碎機(jī)，在破碎機(jī)前都有裝電磁分離器。從幾個(gè)廠了解的情況以及本人自己所做的一些設(shè)計(jì)，包括一些標(biāo)準(zhǔn)圖集，往往都只采用了一級(jí)電磁分離器,實(shí)際使用過程中發(fā)現(xiàn)還有許多鐵件進(jìn)入破碎機(jī)。設(shè)計(jì)上通常都將電磁分離器懸掛在皮帶機(jī)中部,皮帶上煤層底部的鐵匠往往吸不出來。由于目前小型的循環(huán)流化床鍋爐大多采用環(huán)錘式破碎機(jī)，對(duì)小鐵件不是很敏感，一般不會(huì)造成瞬時(shí)破壞，對(duì)設(shè)備的磨損只是長(zhǎng)期的，所以一些運(yùn)行單位也忽略了其危害。從使用情況來看，要將煤中的磁性物質(zhì)除得比較干凈，至少要裝兩級(jí)電磁分離器，第一級(jí)選用懸掛式電磁分離器，安裝于皮帶中部，第二級(jí)裝于頭部滾筒上方。如果第二級(jí)選用滾筒式電磁分離器，其效果會(huì)更好。

3  破碎前的篩分問題

鑒于福建無煙煤細(xì)顆粒較多，如果原煤不經(jīng)篩分全部進(jìn)入破碎機(jī)破碎必然會(huì)有一部分煤粒子過破碎。這部分細(xì)粒子一次通過爐膛時(shí)有很大一部分未能被完全燃盡，而旋風(fēng)分離器對(duì)100μm的顆粒分離效率只有80%左右，捕捉能力有限，這樣就造成了鍋爐飛灰殘?zhí)驾^高。我們公司在永定閩福水泥和青山紙業(yè)調(diào)試的這兩臺(tái)鍋爐均由外省的工業(yè)設(shè)計(jì)院進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)時(shí)均未考慮安裝篩分設(shè)備。閩福水泥破碎機(jī)選用HSX-100兩級(jí)環(huán)錘式破碎機(jī),這種破碎機(jī)對(duì)堵煤和過破碎問題沒辦法解決，入口又不做篩分，使得這一現(xiàn)象更嚴(yán)重。閩福水泥破碎設(shè)備一用一備，其褲衩管較長(zhǎng)，空間較大，目前已將其中一臺(tái)破碎機(jī)拆除，另一臺(tái)入口加裝了一臺(tái)振動(dòng)篩。青山紙業(yè)破碎機(jī)只考慮一臺(tái)，所以破碎機(jī)上方空間有限，已沒有位置安裝振動(dòng)篩,而且其選用的破碎機(jī)基本上沒有堵煤和過破碎現(xiàn)象，所以沒有篩分問題也不大。但對(duì)于150t/h鍋爐的企業(yè)自備電廠來說，煤破碎量大，供電和供汽中斷對(duì)企業(yè)生產(chǎn)也很大，建議煤破碎系統(tǒng)考慮一套備用。

目前福建中小型的循環(huán)流化床鍋爐煤篩分設(shè)備大多選用振動(dòng)篩，運(yùn)行情況良好，基本上沒有發(fā)現(xiàn)過堵煤現(xiàn)象。有些企業(yè)使用滾筒篩,運(yùn)行效果不錯(cuò)，噪聲也小，但在福建使用也碰到堵煤的問題，建議生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)一套簡(jiǎn)易的清掃裝置，如果可行，滾筒篩也是不錯(cuò)的選型設(shè)備。

4  爐前煤斗堵煤?jiǎn)栴}

從目前循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行情況來看，煤斗堵煤是普遍現(xiàn)象，如果發(fā)現(xiàn)不及時(shí)，就有可能造成鍋爐滅火。中小型鍋爐其給煤斗的總有效容積一般做到鍋爐額定蒸發(fā)量的10~12h耗煤量，細(xì)小的煤顆粒在錐型的煤倉(cāng)內(nèi)相互擠壓，使煤粒之間、煤粒與煤倉(cāng)壁之間產(chǎn)生摩擦力，越接近下煤口，其摩擦及擠壓力越大。目前設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的下煤口尺寸是根據(jù)皮帶機(jī)帶寬來設(shè)計(jì)的，出口較小，普遍在500x500左右，因此在離下煤口（約1m）處的煤容易搭橋。而且煤越細(xì)，表面式水份越大，煤粒間的粘附力也越大。因此循環(huán)流化床鍋爐在雨季時(shí)煤倉(cāng)堵煤現(xiàn)象特別嚴(yán)重，而原來的鏈條爐煤斗堵煤現(xiàn)象較少。鑒于煤斗堵塞事故的高發(fā)生率，設(shè)計(jì)單位在煤斗設(shè)計(jì)上應(yīng)引起重視。從實(shí)際使用效果來看，有以下幾條措施可以采用：

（1） 煤斗相鄰兩壁交線與水平面夾角不應(yīng)小于65°，壁面與水平面夾角不應(yīng)小于70°。

相鄰壁交線內(nèi)側(cè)應(yīng)做成圓弧形，圓弧的半徑宜為200mm。由于一些設(shè)計(jì)單位到運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)機(jī)會(huì)不多，對(duì)堵煤現(xiàn)象認(rèn)識(shí)不深，在設(shè)計(jì)煤斗時(shí)往往都沒有達(dá)到上述要求。

（2） 從目前各企業(yè)的情況來看，35t/h以下鍋爐煤斗基本上是鋼筋混凝土，35∽75t/h鍋爐煤斗大多上部是鋼筋混凝土，下部采用碳鋼板制作，75t/h以上鍋爐傾向采用全鋼板。為了減少煤粒與倉(cāng)壁之間的磨擦力，相關(guān)的一些文章建議在倉(cāng)壁內(nèi)襯不銹鋼板或PVC板，這也是一個(gè)很好措施。但在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)只要煤斗內(nèi)壁做得光滑平整，不管是鋼煤斗還是混凝土煤斗，而且壁面與水平面夾角保證在65°以上，在煤斗上部基本沒有發(fā)現(xiàn)堵煤現(xiàn)象，堵煤一般都發(fā)生在距離落煤口1.5m以下的范圍。建議底部的這部分煤斗用6mm不銹鋼板制作，做成雙曲線型，這樣可以減輕搭橋現(xiàn)象，同時(shí)要保證足夠的傾斜度。具體做法可參考圖1:

5  爐前溜煤管堵煤?jiǎn)栴}

閩福水泥65t/h鍋爐是哈鍋制造的，其布風(fēng)板面積為8600x4120(寬x深)， 由于爐膛較寬，哈鍋采用三臺(tái)拋煤機(jī)在爐膛稀相區(qū)給煤，由于設(shè)備質(zhì)量問題，在鍋爐調(diào)試過程中多次卡住，造成鍋爐停爐。經(jīng)我公司技術(shù)人員分析研究并取得運(yùn)行單位同意后將拋煤機(jī)拆除，直接將溜煤管接進(jìn)爐膛，然后從二次風(fēng)管接兩根DN50的管到溜煤管入口點(diǎn)，作為播煤密封風(fēng)。鍋爐運(yùn)行時(shí)爐膛溫度比較均勻，表明播煤效果不錯(cuò)，溜煤管不會(huì)發(fā)熱，說明密封效果也很好。

青山紙業(yè)150t/h鍋爐是濟(jì)鍋制造的，也在爐膛稀相區(qū)給煤，溜煤管進(jìn)爐膛的地方設(shè)有一股播煤風(fēng)，其密封風(fēng)設(shè)于稱重給煤機(jī)尾部，由于給煤機(jī)上方插管閥漏風(fēng)，造成溜煤管處密封效果不好。在煤比較濕的時(shí)候，溜煤管堵煤嚴(yán)重，在調(diào)試過程中造成停爐。具體分析原因有以下兩點(diǎn)：①溜煤管傾斜度不夠，與水平面夾角只有50°左右；②由于密封效果不好，落煤口處的煤被高溫?zé)煔饧訜岷笳舭l(fā)的水蒸氣聚集在附近的溜煤管內(nèi)，很容易使?jié)衩吼そY(jié),最終導(dǎo)致整根溜煤管堵塞。青紙目前已經(jīng)將密封風(fēng)移至爐前溜煤管上方，堵煤現(xiàn)象有所改善，但仍不能最終解決問題。

綜合分析，要保證溜煤管不堵煤，煙氣不反竄，需要做到以下幾點(diǎn)：

（1）溜煤管傾斜度要做到60°左右。

（2）溜煤管給煤口處密封風(fēng)的動(dòng)壓和靜壓均要大于該點(diǎn)煙氣靜壓和動(dòng)壓。

雖然不同的鍋爐給煤口位置不一樣，該點(diǎn)處的煙壓一般在-50~500Pa范圍內(nèi)，流速在6m/s以內(nèi)?？紤]到鍋爐的異常運(yùn)行情況以及一定的安全余量，只要保證給煤口處風(fēng)壓＞1000Pa,流速＞7m/s，煙氣就不會(huì)反竄。循環(huán)流化床鍋爐一次風(fēng)機(jī)其出口靜壓一般都在6∽7KPa以上，引一股一次冷風(fēng)作為密封風(fēng)，根據(jù)給煤口的風(fēng)壓、風(fēng)速計(jì)算出密封風(fēng)流量，就能取得很好的密封效果。

（3）為了使密封風(fēng)不向給煤機(jī)反竄，還需考慮密封風(fēng)管和溜煤管的夾角。

6  結(jié)束語(yǔ)

小型循環(huán)流化床鍋爐的輸煤破碎系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)上述的問題，主要還是對(duì)這一輔助系統(tǒng)重視程度不夠，一些細(xì)節(jié)的東西不注意。前面提的一些建議是本人設(shè)計(jì)、調(diào)試過程中的一些體會(huì)，希望我省小型循環(huán)流化床鍋爐輸煤系統(tǒng)能夠避免出現(xiàn)以上類似的一些小問題，也希望設(shè)備制造廠家對(duì)這些輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)和材料選型上能有更深入的研究。

參考文獻(xiàn)

1. 呂俊福 張建勝 岳光溪 主編《循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行與檢修》中國(guó)水利水電出社

2. 岑可法等《循環(huán)流化床鍋爐原理設(shè)計(jì)及運(yùn)行》中國(guó)電力出版社

3.《中小型熱電聯(lián)產(chǎn)工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》中國(guó)電力出版社

文章作者：熊賢周 福建省東鍋節(jié)能科技有限公司