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1、大型CFB锅炉筛碎设备配置,2015.6 秦皇岛,山西省电力勘测设计院有限公司,大型CFB锅炉筛碎设备配置,第一部分 概 述,第一部分 概 述,循环流化床（CFB）锅炉系指小颗粒的煤与空气在炉膛内处于沸腾状态下的高速气流与所携带的稠密悬浮煤颗粒充分接触且反复循环燃烧的技术，是目前最成熟、并已商业化应用的洁净、流化煤燃烧技术。近几年来发展迅速，越来越多地在中小型电厂及工业企业中得到应用。目前，我国已成为世界上循环流化床锅炉台数最多，总装机容量最大的国家。 循环流化床锅炉无制粉系统，输煤系统破碎后的燃煤直接进入锅炉燃烧，对燃料粒级的分布要求是比较严格的。因此循环流化床锅炉对输煤系统设计的要求，主要
2、集中在对燃煤的破碎及粒度的级配处理上。 燃煤的粒度靠碎煤机的出料粒度保证，一般CFB锅炉对燃煤粒度均有一定的级配要求，燃煤粒度过大或过小都对锅炉燃烧有影响。因此筛碎系统的配置选型在CFB锅炉显得尤为关键。,第一部分 概 述,第二部分炉型及煤质对燃煤粒度的要求,第二部分 炉型及煤质对燃煤粒度的要求,燃煤按照煤化程度可分为无烟煤、烟煤、褐煤等 无烟煤炭化程度最高，硬度大抗粉碎性能高，燃烧时不宜着火，化学反应性弱； 褐煤炭化程度最低，是最低品位的煤，挥发份高、发热量低、含水分大，比较松散，易于粉碎；烟煤的炭化程度和抗粉碎性能介于无烟煤和褐煤之间。 燃煤还可区分为原煤和商品煤 原煤未经过洗选。一般粒度
3、较大，含煤矸石、铁件、木块等杂质较多； 供电厂燃烧的动力商品煤有洗混煤、洗中煤、煤泥、煤粉等，一般为洗选后的产物，其粒度较小，杂质少而含水份大。 另外燃煤中矿物含量对燃煤的物理特性也有较大影响，如高岭石、水云石和蒙脱石等矿物含量高时，对燃煤的粘度产生较大影响，即使在含水量不大的情况下，也比较容易产生粘结。,燃煤特性分析,第二部分 炉型及煤质对燃煤粒度的要求,循环流化床锅炉的主要特征在于物料颗粒在离开炉膛出口后，经适当的气固分离装置和回送机构不断送回床层燃烧。如果燃烧的燃煤粒度尺寸不当，则可能会破坏循环流化床内的物料平衡，从而影响锅炉的正常燃烧。 燃煤粒度分布对锅炉运行影响的具体表现为： 给料粒
4、度过大，则飞出床层的颗粒量减少，大块给料还是造成结焦的首要原因； 给料粒度过小，则被气流带离料床离开锅炉而影响燃尽度，从而影响锅炉效率，浪费燃料。 燃煤的发热量及其固定碳的含量、灰分、挥发份含量对循环流化床锅炉的运行具有重要影响。 随着流化风速的增加，更多的物料被抛向床层上方，改变了炉内物料浓度分布，也提高分离器的入口物料浓度和分离效率，因此流化风速的选定对入炉煤粒度要求具有影响。 对于不同的锅炉公司，由于炉型或参数选择上的差别，必须有与其相适应的燃煤粒径及级配要求。,循环流化床锅炉对燃煤粒度要求特点的分析,第二部分 炉型及煤质对燃煤粒度的要求,（1）燃煤的成分：主要是煤的固定碳、灰分、挥发份
5、的含量； （2）锅炉设计所选用的参数：主要是床面大小，风帽形式，炉膛上升气流速度，分离器型式等； （3）不同制造商各自的技术特点。,以上分析可见，循环流化床锅炉对入炉煤粒度分布要求取决于：,第二部分 炉型及煤质对燃煤粒度的要求,第三部分燃煤的粒度对循环流化床锅炉的影响,第三部分 燃煤的粒度对循环流化床锅炉的影响,在正常运行的循环流化床锅炉中，不同尺寸的颗粒燃烧循环时呈一定规律的分布。粗颗粒趋向于聚集在密相区内，而细颗粒作为飞灰被气流曳带离开分离装置，经过尾部受热面离开锅炉，中间尺寸的颗粒则在固体颗粒循环回路中循环。但如果燃料的颗粒尺寸选择不当，则可能会破坏循环流化床内的颗粒循环，从而影响锅炉的
6、正常运行，即锅炉达不到出力或影响正常的燃烧。 虽然对已投产的循环流化床锅炉研究的历史有近30年，但对其锅炉的燃烧粒度的研究并不多， 有的也只是实验得出的数据，而在实际运行工况中情况要复杂得多，目前没有定量的数据，只有一些理论分析，但从国外一些投产的循环流化床锅炉以及国内锅炉运行情况来看，煤的粒度对锅炉的效率、水冷壁的磨损、飞灰可燃物的控制以及床料结焦都有着很大的影响。 究其原因如下：,第三部分 燃煤的粒度对循环流化床锅炉的影响,一方面，给煤粒度超过设计值时，操作人员往往被迫采用较大的运行风量来流化床层，从而使得床粒完全流化的流化风速提高，流化风带走的热量增加；粒径的增大使得气、固间的传热减弱，
7、空气与粒子之间的温差加大，要实现床温达到点火投煤温度的要求，则必然要提高热风温度。 另一方面，在循环流化床锅炉的设计中，由于采用高浓度循环物料，传热强度高，炉膛高度一般低于煤粉炉，物料浓度高，动量大，二次风向炉内穿透力不足，运行风量往往大于设计风量，减少了粒子在炉内的停留时间，不能被分离器分离的煤粒含碳量居高不下。 第三，粗颗粒容易出现沉底，使得床料分层严重，易出现床层局部或整体超温结焦现象，而此时的燃烧效率不高，投煤量较大（相对于该负荷）。这样，在过热器受热面以对流过热器为主的设计条件下，在较高负荷下就可能出现过热蒸汽超温现象。 第四，在床内因给煤粒度过大或布风不均，流化不好而结焦时，床温分
8、布是不均匀的，如果不能及时处理，焦块的增大会使床内风速愈加不均， 最终因流化问题而导致床温下跌，被迫停炉。 虽然大颗粒太多可以减少煤的破碎电耗，但为使其正常流化需要提高风速，从而增加了风机的耗能，压力波动大，从而引发风道振动，这也是运行中要尽量避免的工况。,过大粗颗粒对锅炉的影响,第三部分 燃煤的粒度对循环流化床锅炉的影响,过细的颗粒使它在炉内的停留时间较短，往往造成飞灰的可燃物大大增加，容易导致分离器顶部及烟道出现过热现象，加大烟道管壁的磨损。 这一点在以往设计中重视不够，人多只考虑最大粒径达到锅炉要求，结果在运行中，由于输煤系统破碎后的燃煤粒度分布不能达到锅炉的要求，而影响锅炉的效率。因此
9、解决好破碎后的燃煤粒度分布问题，是我们设计输煤系统的关键。,过细颗粒对锅炉的影响,第三部分 燃煤的粒度对循环流化床锅炉的影响,第四部分 大型CFB锅炉破碎系统选择,第四部分 大型CFB锅炉破碎系统选择,CFB入炉煤的合理级配是个较复杂的问题，目前国内外一般均要求将原煤制成0mm8mm或0mm10mm的颗粒。而常规煤粉炉的输煤破碎设备达不到这种要求，且粒度级配很难达到锅炉要求的比例。,要与入厂煤的特性相适应,当前电厂大部分燃用原煤，粒度较大，而循环流化床锅炉燃用的破碎后的煤粒度10mm以下。如果破碎机入料粒度为300mm。破碎比达到30，采用一级破碎，效率就大大降低，故燃用原煤的电厂宜设置两级破
10、碎机。当电厂燃用商品煤，入厂煤粒度较小时，可以不设置初碎破碎机。循环流化床锅炉电厂对输煤系统初碎破碎机选用与常规电厂相同，并无特殊要求。 在细破碎机选择上，要根据入厂煤的燃煤特性情况而定。煤种、含水量、杂质含量、矿物质含量以及抗粉碎性能的因素，都可能影响细碎破碎机的选择。 由于燃煤含水量大是造成筛碎系统堵煤的主要原因，故建议循环流化床锅炉电厂设置干煤棚。特别是在南方多雨地区，更应增加干煤棚储量，这对电厂的运行是大有好处的。,第四部分 大型CFB锅炉破碎系统选择,要与锅炉对入炉煤粒度分布的要求相适应,在锅炉定货时，锅炉制造厂商提出入炉煤的粒度要求很严格。实际运行中，又不可能对入厂煤全部进行筛分后
11、进行级配，只能在输煤的筛碎系统选择上加以解决。为此，需与锅炉厂家探讨，使筛碎系统的配置与锅炉设计计算中采用的数据相适应。,第四部分 大型CFB锅炉破碎系统选择,第四部分 大型CFB锅炉破碎系统选择,几种状况下破碎系统的选择,（1）当入厂煤为洗选煤等含水量大、杂质含量少的煤种时，不宜采用带底箅的破碎机，否则容易引起堵煤。而不带底箅型双向可逆锤击式细碎破碎机和双辊式细碎破碎机则比较适用。 （2）当入厂煤为含煤矸石、铁件、木块等杂质较多的原煤或抗粉碎性能高的无烟煤时，则不宜采用双辊式破碎机。而双向可逆锤击式细碎破碎机由于其具有对各煤种适应性强、可逆运行、锤头双向磨损、寿命较长等优点，则比较适用。但是
12、，原煤含水量大的情况下，不宜采用带底箅型。否则容易引起堵煤。 （3）入厂煤为烟煤、褐煤等抗粉碎性能较低，并且燃煤中杂质较少时，选用双辊式破碎机比较合适。其对湿煤具有很好的适应性，不容易产生过细煤粒，同时破碎机的齿辊表面磨损较少，维护工作量也可减少。,在循环流化床锅炉入炉煤的最大粒度一般在810mm，应采用细碎破碎机。首先我们要认识到细碎机并不能把原煤百分之百的破碎到合格粒度之下。,几种状况下破碎系统的选择,（4）当锅炉采用较高流化风速时，为避免大量细颗粒被气流拽带离开分离装置，必然对过细煤量控制严格。此时应避免采用会产生较多过细煤的带底箅型双向可逆锤击式细碎破碎机。而不带底箅型双向可逆锤击式细
13、碎破碎机及双辊式细碎破碎机可以有效地控制破碎后燃煤的粒级分布，避免产生大量的过细煤量，则比较合适。 （5）当锅炉燃用高灰分的燃煤，一般选择较小的入炉煤粒度，此时可以选择不带底箅的双向可逆锤击式细碎破碎机，解决因底箅孔尺寸小而容易引起堵煤等问题。而双辊式破碎机则不宜选用。 （6）环锤式破碎机仅能简单符合锅炉对最大粒度的要求。不能满足粒度分布的要求，容易堵煤等一系列问题，影响输煤系统运行。由于其结构上的缺陷，循环流化床锅炉电厂不宜采用。,第四部分 大型CFB锅炉破碎系统选择,几种状况下破碎系统的选择,循环流化床锅炉输煤筛碎系统设计，不但要根据入厂煤的含水量、杂质含量、矿物质含量以及抗粉碎性等物理特
14、性和发热量、含碳量、挥发份、灰分等化学特性。还要根据不同的锅炉制造厂，在炉型或参数选择上的差别而对入炉煤粒度的要求上的差异，来选择筛碎设备。力求达到设计所选用的筛碎系统，既符合燃煤特性要求，又满足循环流化床锅炉高效、安全运行的要求，并解决筛碎系统堵煤的老问题。,第四部分 大型CFB锅炉破碎系统选择,第五部分 筛碎系统布置形式的选择,第五部分 筛碎系统布置形式的选择,通常情况下，循环流化床锅炉燃煤的粒度只能做到不大于10mm，为了与入厂煤的特性和入炉煤粒度的级配相适应，目前国内流化床锅炉电厂燃煤破碎系统通常采用的筛碎系统形式有如下几种。,第五部分 筛碎系统布置形式的选择,三级筛分两级破碎,第五部
15、分 筛碎系统布置形式的选择,来煤通过一级筛分，筛上物进一级碎煤机，一级破碎机破碎后的煤和一级筛分筛下物直接进入下一级皮带机。经过皮带机的煤全部进入二级筛分，二级筛分的筛上物进入二级碎煤机，二级筛分的筛下物直接进入下一级皮带机而后进入主厂房原煤仓；经过二级碎煤机的煤全部进入三级筛分设备，经过三级筛分的筛下物进入下一级皮带机而后进入主厂房原煤仓；经过三级筛分的筛上物回料至碎煤机或排出碎煤机室外。,二级筛分两级破碎,第五部分 筛碎系统布置形式的选择,该布置形式：来煤通过一级筛分，筛上物进一级碎煤机，一级破碎机破碎后的煤和一级筛分筛下物直接进入下一级皮带机的筛下物进入下一级皮带机而后进入主厂房原煤仓；
16、经过三级筛分的筛上物回料至碎煤机或排出碎煤机室外。经过皮带机的煤全部进入二级筛分，二级筛分的筛上物进入二级碎煤机，二级筛分的筛下物直接进入下一级皮带机而后进入主厂房原煤仓；经过二级碎煤机的煤全部进入下一级皮带机而后进入主厂房原煤仓。,一级筛分两级破碎,第五部分 筛碎系统布置形式的选择,采用这种形式是电厂的原煤中煤的初始颗粒较大，80%的颗粒都大于25mm， 且煤矸石的含量较多。原煤经粗碎后其相当一部分的颗粒合格，合格的煤粒直接就从煤筛里漏下被 送到了原煤仓，大于合格粒度的煤则被送入细碎机里进行第二次破碎。 这种布置形式其优点是对煤颗粒的适应范围较宽，原煤的颗粒只要在80mm以下均可，破碎后的煤通过筛子可以筛掉一部分原煤，剩下的大颗粒煤则进入细碎机进行第二次破碎，这时进入细碎机的煤量较少，而且通过筛煤机后煤的分布在细碎机的轴向上分布要比输送带均匀得多，细碎机的锤头和破碎器板磨损小而均匀，细碎机的破碎效率高，煤的粒度也容易保证。,两级破碎,第五部分 筛碎系统布置形式的选择,该布置形式：来煤通过一级碎煤机，一级破碎机破碎后的煤全部进入二级碎煤机，经过二级碎煤机的煤全部进入下一
