浅谈循环流化床锅炉输煤系统筛碎设备的选型
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【摘 要】 循环流化床锅炉输煤系统筛碎设备的选型是个难题，结合自己十几年来设计的经验和教训，提出自己对筛碎设备选型的观点，供大家参考。
【关键词】循环流化床锅炉，输煤系统，筛分设备选型，破碎设备选型循环流化床锅炉作为环保型锅炉具有燃烧效率高、可实现炉内脱硫、调峰能力强以及煤种适应性广等优点, 近年来发展十分迅速, 越来越被广泛应用于中小型电厂。循环流化床锅炉对燃料入炉粒度要求较高，不仅对颗粒粗细有要求，而且对颗粒级配有要求。与煤粉炉不同的是，燃料经筛碎后直接进入锅炉燃烧，因此，对筛碎设备的选型显得尤为重要。筛碎设备的选型是国内外同行目前共同面对的难题。笔者结合从事循环流化床锅炉输煤系统设计十几年来的经验和教训，提出自己对筛碎设备选型的观点，供大家参考。
1 根据燃料的粒度分析考虑是否设置预先筛分
当燃料中满足锅炉燃烧要求的粒度含量大于10%时，设计应考虑设置预先筛分，除了避免燃料的过粉碎而造成燃料的浪费外，还能降低破碎机的负荷以实现节约用电。当燃料中满足锅炉燃烧要求的粒度含量小于10%时，可以考虑不设置预先筛分，而采用两级破碎或一级破碎。当燃料中粒度在50mm以上的含量大于30%时，可采用两级破碎或两级破碎合一的四齿辊破碎机，反之可采用一级破碎。
2 筛分设备的选型
用于循环流化床锅炉燃料制备的筛分设备主要有以下两种:振动筛和滚筒筛。常用的振动筛为直线振动筛和圆振筛。筛网有金属编制网、聚氨酯筛网和琴弦网等。
香蕉筛是在普通直线振动筛基础上改进而成的。将筛面分为几段，而且各段倾角不同。这样就可以缩短大粒度的燃料在筛面上的停留时间，使其快速与小粒度燃料分离并离开筛面，延长小粒度燃料在筛面上的停留时间，以提高筛分效率。筛网可选用金属编织网和聚氨酯网。金属编织筛网比较常用，它开孔率高，出力大，但容易堵塞。聚氨酯筛网不易堵塞，但开孔率低，出力小，为保证出力需选用大型号的设备。筛孔尺寸一般取合格粒度的1.2倍。笔者在枣庄矿务局田陈煤矿低热值燃料电厂设计中选用了香蕉筛，筛网为金属编织网。因该电厂燃料主要为洗煤厂的洗矸，粘性大，投运后筛网堵塞严重，燃料无法正常筛分，只能通过筛面直接进入破碎机，从而使破碎机处于超负荷状态，影响了整个输煤系统的安全运行。于是业主将筛网更换为聚氨酯筛网，但使用效果仍不理想。后来业主又将香蕉筛更换为滚筒筛，据了解目前使用情况较好。
香蕉筛
圆振筛分为YA 型圆振筛（偏心轴）和YK型圆振筛(偏心块)，设计常用YA 型圆振筛。为防止燃料的堵塞，筛网一般选用聚氨酯筛网和琴弦筛网。笔者在石家庄诚峰热电有限公司设计时选用YA 型圆振筛，筛网为琴弦网，投运后发现筛网堵塞问题解决了，但是发现成品中经常混有细长条的燃煤，从而影响了锅炉的燃烧。笔者在广东建晖纸业有限公司热电站设计时也选用了YA 型圆振筛，筛网为弹性杆（原理同琴弦网），投运后发现因连接问题导致弹性杆经常掉落，影响了设备的正常运行，并且噪音很大，于是业主将筛网更换为聚氨酯
筛网，但当燃煤粘性大时会使筛网堵塞。
自清式滚筒筛是通过变速箱式减速系统对设备中心分离筒实行合理旋转实现粗细物料的分离。
中心分离筒是由若干个圆环状扁钢圈组成的筛网，中心分离筒倾斜于地平面。物料从中心分离筒上端进入筒网，在分离筒旋转过程中，细物料被筛出，粗物料从分离筒下端排出进入破碎机。筛体内部设有板式自动清筛机构，在分离过程中，清筛机构与筛体相对运动，由清筛机构对筛体进行连续“梳理”，使筛体始终保持清洁，有效防止了筛网堵塞。整个筛体在密封防尘罩内，基本上没有扬尘现象。设备运行时，物料与旋转筛网产生的噪音完全由密封防尘罩隔离，噪音无法传递到设备外部，从而降低了设备噪音。筛网是由若干个圆环状扁钢组成，截面积大，从而提高了使用寿命。密封防尘罩两侧设观察口，可随时观察设备的运行情况。在密封罩端部和清筛机构侧面设有检修快开门，便于检修。据笔者了解许多当初选用振动筛的电厂运行一段时间后便对筛分设备进行了改造，而且大多数电厂更换为滚筒筛。笔者在许多项目的设计中选用了滚筒筛，使用效果比较理想。尽管滚筒筛比振动筛筛分效率低，但笔者认为目前循环流化床锅炉燃料制备筛分设备应首选滚筒筛。
YA型圆振筛
滚筒筛
3 破碎设备的选型
用于循环流化床锅炉燃料制备的破碎机主要有以下三种:环锤破碎机、可逆锤式破碎机和新型四齿辊破碎机。
环锤破碎机是一种带有环锤的冲击转子式破碎机。该破碎机主要适于抗压强度值小于150Mpa的物料。物料进入破碎机后，首先受到高速旋转的环锤的冲击而被初碎，初碎的物料撞击到破碎板后进一步被破碎。当初碎物料落到筛板及环锤之间时又受到环锤的剪切、滚碾和研磨等作用被破碎到规定的粒度，而后从筛板栅孔中排出，而少量不能被破碎的杂物在离心力的作用下经拨料板被抛到除铁室后定期清除。它依靠安装在底部的固定筛板栅孔来控制排料的粒度。上世纪80 年代末循环流化床锅炉在我国开始投入商业运行，由于当时国内没有合适的细碎机，国外进口细碎机的价格又很高，因此只好用环锤式破碎机作为细碎机。由于流化床锅炉燃料要求粒度一般在10mm以下，所以环锤破碎机底部的筛孔尺寸也较小，当水分较大时，很容易堵塞。于是许多电厂在运行中便将固定筛板拿掉或让燃料直接走旁路，堵塞问题解决了，但燃料的入炉粒度却无法得到保证，从而影响了锅炉的安全燃烧。后来有些生产厂家又推出了改进型的环锤式防堵塞细碎机，它改善了锤头的排列方式和数量，增加加速度，加大打击频率，消除击打盲点，去除后半区的筛板，但是当燃料的水分较大时，效果仍不理想。目前环锤破碎机主要用作粗碎。
可逆锤式破碎机是一种可以双向旋转的破碎机。该破碎机主要适于抗压强度值小于150Mpa 的物料。物料经中间进料口直接落在转子上，被转动的锤头打碎进行一次破碎后，物料冲击在破碎板上被弹回，再次进行破碎多次反弹破碎，合格粒度的物料从下部排出。上半区为反击破碎区，又称直线区。下半区为粒度保证区，又称圆弧区。该破碎机在圆弧区没有破碎盲点。它通过调整锤头与衬板之间的间隙大小来控制出料粒度，最细粒度可达3mm。调整机构有螺旋调整机构和蜗杆同步调整机构两种。锤头分布呈螺旋线排列。它充分利用了反击式破碎机打击力度大、破碎效率高的特点，适于对物料进行细碎作业，特别是在处理潮湿易堵塞的
物料时，优点就更为突出。它允许的入料粒度一般不大于50mm，当大于50mm粒度含量不大于30%时，允许的入料粒度可达100mm。另外它的转子可正反两方向转动，保证锤头工作面磨损均匀，延长锤头的寿命。锤头的使用寿命一般不少于3000 小时，当破碎煤矸石时达不到。为保证锤头的均匀磨损，需选用布料器，布置时应保证进料方向垂直于转子，并保证一定的落料高度（1.5~2m）。液压开启装置便于设备的检修和维护。该破碎机也存在不少缺点。动扰力大，布置在楼板上时需选用减振平台。排料口诱导风量大，需选用大规格的除尘器。
电机功率大，出力稍大些的破碎机需选用高压电机。另外它的入料粒度一般要求不大于50mm，当大于80mm的含量大于30%时，前面需增加粗碎设备。目前细碎设备多采用可逆锤式破碎机。国产投入商业运行的可逆锤式破碎机出力一般在500t/h以下，大规格的可逆锤式破碎机需选用进口设备。国外可逆锤式破碎机生产厂家主要有德国奥贝玛、美国宾夕法尼亚和美国破碎机等。
环锤破碎机
可逆锤式破碎机
新型四齿辊破碎机是一种改进型的破碎机，双电机启动，上下各两组齿辊，两齿辊相向转动,四个齿辊转速均不相同。物料进入破碎机后,小于两齿辊间隙的物料直接通过,可有效减少物料的过粉碎现象。大于两齿辊间隙的物料被旋转的齿劈破或折破到合格粒度。独特的设计使其具有自动清除粘堵物的功能,水分含量较高的物料也不会粘堵,能保证设备持续运转。振动噪音低于80db(A)与异步电动机接近。动载荷约是静载荷的1.3 倍，对建筑物影响很小，无需设置减振平台。进、出料口的风压差极小,几乎不会扬尘，无需除尘设备。在出力相同的情况下，所需电机功率仅为同类产品的40-70%。该破碎机主要适于抗压强度值小于100Mpa 、进料粒度小于300 mm的物料。可将物料从300mm直接破碎到8mm 以下，成品粒度任意可调，适合循环流化床锅炉燃煤的破碎。齿板与齿辊间采用燕尾槽联结，便于安装和检修。弹簧感应自动退让装置能自动调大和恢复齿间距离可有效保护齿板。为保证齿板的均匀磨损，需选用布料器，布置时应保证进料方向垂直于转子，并保证一定的落料高度。布料器有翻板式布料器和电机振动给料机，电机振动给料机效果较好，但碎煤机室设备的布置复杂，并且振动给料机由于安装位置较高而检修不便。一般出力小于200t/h的破碎机可选用翻板式布料器。因该破碎机扰力小，输煤系统破碎设备的改造适合选用该破碎机。在华能苏州热电厂、内蒙古长山电厂、邯郸矿务局云嘉岭煤矿电厂和江苏井神盐业有限公司热电站等项目的设计中，笔者多次选用了该破碎机。因这些项目的煤质较好，投运后使用效果比较理想。该破碎机的缺点，当破碎煤矸石时，齿板磨损严重，更换齿板成本高，另外成品燃料中合格粒度的百分比也很难满足循环流化床锅炉的要求。笔者在山东沂源热电厂的设计中选用了该破碎机，因燃料主要为矸石，投运后齿板磨损严重，粒度也无法保证，后来业主将其更换为可逆锤式破碎机。
新型四齿辊破碎机
4 结 论
首先根据燃料的粒度分析决定是否需要设置预先筛分。当需要选用筛分设备时，可优先选用带清筛机构的滚筒筛。当燃料中粒度大于50mm含量不大于30%，且燃料中粒度大于100mm 的含量很少时，可选用可逆锤式破碎机，否则宜选用新型四齿辊破碎机。当不需要选用筛分设备时，可选用新型四齿辊破碎机或选用两级破碎即环锤式破碎机（粗碎）配可逆锤式破碎机（细碎）。可逆锤式破碎机和环锤破碎机在楼板上布置时一般需设减振平台。新型四齿辊破碎机与平台间一般不需设减振平台。为保证锤头的均匀磨损，可逆锤式破碎机需选用布料器。新型四齿辊破碎机也需选用布料器，设备出力大于200t/h时，一般选用电机振动给料机，反之宜选用翻板式布料器。破碎煤矸石时，不宜选用新型四齿辊破碎机。输煤系统破碎设备的改造适
合选用新型四齿辊破碎机。

*作者简介：李伟，高级工程师，发电分公司上煤、除灰专业。