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1、 循环流化床锅炉输煤筛碎 系统位置布置探讨 任清忠 （高坝发电厂） 摘 要：通过煤的颗粒大小对循环流化床锅炉燃烧的影响分析，以及对目前输煤筛碎系统设备结构特点的探讨，分析几种输煤筛碎系统布置形式的优劣，找到一个较为合理的布置形式。 关键词：粒度 影响 比较 合理选择 循环流化床锅炉因具有其中温燃烧、环保指标优越、燃料适应性广（适合燃烧低热值劣质煤） 、灰渣二次利用好、负荷调节范围大及调峰能力强等特点，在世界各国得到了广泛的应用，在国内近几年的电力生产发展上也掀起了一股热潮。我国为了解决劣质燃料燃烧问题，科研单位对循环流化床锅炉也进行了较深的研究，国产化锅炉在很多电厂得以实现。随着时间的推移，循
2、环流化床锅炉存在的一些深层次的问题得以暴露，许多问题值得我们去研究、探索。我今天要探讨的问题不是在流化床锅炉上，而是跟锅炉燃烧及磨损有着密切关系的输煤系统上的煤的粒度大小，如何通过较为合理的、科学的工艺流程布置来使煤的颗粒满足锅炉的燃烧及延长锅炉的使用寿命就是本篇要进行探讨的问题输煤系统筛碎系统的合理布置。 1 概况 循环流化床锅炉燃烧的燃料主要是以劣质煤为主，其大致流程是：煤矿运到电厂的煤，经过破碎设备将煤破碎到一定的粒度后，由给煤机供给锅炉进行燃烧，它不同一般的煤粉炉，通过破碎后的煤还要经过磨煤机磨成粉后供给锅炉进行燃烧。 流化床锅炉对破碎后煤的粒度要求一般是 8mm 以下，当然煤的粒度也
3、不能太小（我在后面将进行分析） ，这是由锅炉本身的设计的特点所决定的，我厂是引进芬兰 AHLSTROM（奥斯龙）公司生产的 410-9.8/540-Pyrofow 常压、单汽包自然循环、户外型循环流化床锅炉，对其燃料的粒度要求为7mm 以下。 为了达到锅炉对燃料粒度的要求，目前国内对输煤筛碎系统的布置形式争议较大，概括起来有如下几种形式：粗碎机（出力大）煤筛细碎机（比粗碎机出力小一半） ；粗碎机细碎机（两者出力一样） ；煤筛细碎机（比输煤皮带的出力略小） 。 在设备的选择上，粗碎机一般选用环锤较多，细碎机则是选用进口设备可逆转锤击式破碎机，目前使用煤筛有两种，一种是滚轴筛，另一种是挤压筛（刚投
4、产应用） ，我厂因锅炉为全引进，为保证其锅炉效率，其粗碎机、滚轴筛和细碎机均为进口设备，粗、细破碎机均选用了可逆转锤击786式破碎机。 2 煤的粒度对锅炉的影响 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 25 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
5、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我厂锅炉（96 年投产）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： （1）过大粗颗粒对锅炉的影响。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，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
6、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。第五，虽然大颗粒太多可以减少煤的破碎电耗，但为使
7、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。 （2）过细颗粒对锅炉的影响。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。 3 可逆转锤击式破碎机的结构特点 环式破碎机主要对煤进行粗颗粒的破碎，粒径在 30mm 以下，显然是不能作为煤破碎的最终产品的设备，国内煤粉炉应用较广，在这里就不对其结构进行分析。本次主要对细碎机进行结构分析。 为了保证煤的粒度能符合锅炉的燃烧要求，目前国内的细碎机大都采用的是进口设备可逆转锤击式破碎机，国际上破碎机公司所生产的产品其内
8、部结构大同小异，现以我厂美国宾州破碎机公司生产的破碎机结构作简要的介绍。 可逆转锤击式破碎机是一种旋转锤开口排放型破碎机，以纯冲击方式将物料粒度减小。物料通过位于中心的垂直进料管，以一定的高度落入旋转锤通道，旋转锤打击破碎物料并驱使物料撞向破787碎器块，粒度的进一步减小发生在物料在旋转锤和破碎器块之间来回反弹直至从破碎机开口底部排放出来。破碎机转子是可以反转的，一段时间内它可以在一个方向旋转，然后反转过来操作并在同样的时间段内向相反方向旋转。 连续的交换方向旋转可使旋转锤磨损相等并取得最经济的运行效果。破碎机上部的破碎器块是静止的，下部的破碎器板是可调的。 破碎物料的粒度调整是通过调整破碎器
9、板与旋转锤头的间隙来控制产品的粒度的。虽然转子的转速是影响产品粒度的一个重要因素，相同条件下高转速会生产出小粒度的产品，但转速也是影响破碎机安全运行的一个非常重要的因素，因而不允许通过提高破碎机转速的方法来减小产品粒度。 4 煤筛的结构特点 目前在国内循环流化床锅炉已投产使用的煤筛有两种，其中一种是挤压筛，因刚运行，运行情况还不是很清楚， 在这里不作分析。 我厂使用的煤筛是由芬兰 CBB 公司生产的滚轴筛， 共有 18 根轴，558 片圆盘，分为 3 组驱动，轴与轴之间靠滚子链来传递动力。 滚轴筛是一种利用多轴旋转以推动物料前移，并同时进行筛分的设备。它的工作机构是一排排转轴，各轴均按同一方向
10、旋转，使物料沿筛面向前运动，同时搅动物料，小于筛孔尺寸的颗粒受自重及筛轴的旋转力、筛盘的挤压作用，沿筛孔落下至下级设备；而大于筛孔尺寸的颗粒留在筛面上继续向前运动，并落入下一级破碎机进行破碎。 滚轴筛对煤的适应性好，不易堵煤，尤其是对高水分的褐煤，更具有优越性，并且结构简单，运行平稳。从我厂 96 年投产运行以来，事实证明了该设备的优点很多，如前面所提，不存在滚轴筛堵煤现象（此筛子的易损件已全部国产化运行了 6 年，效果也比较好） 。 5 三种布置方式的比较 前面我们已对破碎机和煤筛的结构作了简单的介绍，接下来讨论三种布置方式的优劣。 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
11、之下。由于破碎机前面的来煤都是通过输送胶带来完成的，必然会造成进入破碎机内的物料不能均匀的分布在整个转子的轴向上，基本上是中间多，两边少，因而煤对锤头的冲刷也就是中间磨损多两边少，运行时间稍长后，其锤头与破碎器板之间的间隙就相差较大了，而调整破碎器板时是整个转子方向一同进行，势必两边锤头已接触到破碎器板时，中间大部分还未接触，因而煤在破碎时的粒度就很难保证。就这个问题，我曾经与破碎机公司的技术负责人或代理人进行过探讨，目前还没有有效的解决办法，惟一能提供的是只有在破碎机前增加一台比破碎机价格还昂贵的匀料装置，然而从国内外一些电厂的使用情况来看，煤质较差电厂使用效果并不是很理想。因此说，细碎机在
12、很短的运行时间内由于锤头的磨损不均匀就可能致使煤破碎后的粒度远远超过设计值（8mm），这也是破碎机本身的设计结构所决定的。 接下来我们来讨论第一种情况，即煤经过粗碎机（出力大）煤筛细碎机（比粗碎机出力小一半）到原煤仓。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。 788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 100mm 以下均可，破碎后的煤通过筛子可以挤碎一部分原煤，剩下的大颗粒煤则进入细碎机进行
13、第二次破碎，这时进入细碎机的煤量较少，而且通过滚轴筛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。另外整个系统布置电能消耗比较节省，细碎机的功率只有粗碎机的一半，煤的粒度也容易保证，但土建费用较高。 第二种情况是原煤经过粗碎机细碎机（两者出力一样） ，中间没有煤筛。这种情况是原煤经过粗碎机破碎后，不管粗碎破碎的情况如何，又立即被送入细碎机进行第二次破碎。 这种布置形式土建费用较节省，但因前后级破碎的出力一样，电能耗费较大，同时不论粗碎机破碎的情况如何，细碎机又要重复进行第二次破碎，相比之下细碎机的破碎效率较低。前面已讲述过，破碎机的结
14、构决定了煤的破碎不能完全进行百分之百的合格破碎，因而此种布置形式煤的粒度较难保证，煤的粒度不是过大，就是过小，很难掌握到一个合适粒度范围，因而对锅炉的燃烧有较大的影响。 第三情况是煤筛细碎机（比输煤皮带的出力略小） ，即不要粗碎机。这种情况是原煤首先经过煤筛进行筛分，合格的煤粒直接被送进原煤仓，不合格的粒度则进入细碎机进行破碎。 如果电厂的原煤质量较好，原煤的颗粒较小，这种布置形式最佳，整个布置形式的电耗最小，土建费用相比之下也较节省。但是它对原煤的颗粒适应范围较小，原始颗粒必须是有 30%-40%的小于 7mm，而且原煤的含泥量和含水量都要较小才行，否则很难有效地发挥煤筛与细碎机的效率，也较
15、难保证煤的粒度合格。 6 结论 作为循环流化床锅炉的一个最大的优点就是燃烧低劣质煤（比如说煤矸石） ，显而易见原煤的质量不是很好，颗粒比较大和硬，煤的灰份也较高，我们从前面所探讨的煤的颗粒对锅炉燃烧的影响来看，对于煤质较差，而且不稳定的原煤，我本人则倾向于循环流化床锅炉的输煤筛碎系统布置宜采用第一种方案，这种方案优势较大，能够保证锅炉燃烧时用的煤的粒度。对于煤质较好，而且原煤比较稳定的原煤，宜采用第三种布置方式。 下面是我厂 2002 年一个时间段采集的煤的粒度一组数据（一个磨损周期内）。我厂输煤的筛碎系统布置形式是上面所讲的第一种形式，破碎机厂提供的锤头的磨损周期为 1000-1200 小时
16、，从下表中可以看出它的大致运行情况，实测时煤的灰分大概都在 40%左右。 粒度情况（mm） 采集时间 R7 4R7 1R40.25R1R0.25 备注 2002.08.12 4.2 9 35.8 35.2 15.8 新换锤头和衬板 2002.10.21 9.4 16 55.8 3.8 15 超标 2002.10.22 4.6 11.2 33.6 28.6 22 第一次调整间隙 2002.11.20 12.8 19.8 35.4 10.4 21.6 超标 2002.11.21 5.8 11.2 40 35.4 10.6 第二次调整间隙 2002.12.24 9 8.8 32.6 34 15.6 准备更新的锤头注：8 月-9 月中间检修设备停机 40 天，破碎设备未运行。 789从上表可以看出，由于我厂原煤的质量较差，原煤中灰份含量和煤矸石较多，经过破碎后要达到百分之百的小于 7mm 是相当困难的，随着时间的延长，粒度会越来越大，虽经调整，但仍不能百分之百的满足锅炉燃烧的粒度要求。 从全球投产的循环流化床锅
