篩分破碎一體碎煤機室布置研究

于志剛

摘 要：篩碎系統是循環流化床鍋爐發電廠燃料處理的重要環節，篩碎系統對來煤的破碎處理以及對入爐煤粒度的控制直接影響循環流化床鍋爐的燃燒穩定以及鍋爐燃燒效率，進而影響整個電廠的運行及經濟效益的優劣。本文通過我院設計的東源熱電項目運煤系統中碎煤機室的設計優化方案比較，討論篩碎一體式碎煤機在循環流化床鍋爐電廠運煤系統中的使用特點及適用范圍。

關鍵詞：循環流化床鍋爐；篩碎系統；篩分破碎一體式碎煤

0 引言

循環流化床鍋爐發電廠運煤系統中篩碎設備的選型直接影響整個運煤系統運行穩定，由于目前國內篩碎設備種類較多，各種破碎設備由于破碎機理、設備結構的不同導致碎煤機室建筑的整體結構及布置不同。

篩分破碎一體式碎煤機是目前國內篩碎設備廠家研制新型破碎設備，其結構原理是通過將細篩（輥式）、細碎（齒輥式）通過剛性連接為一個整體，采取防堵及防異物解決措施，使整個細粒篩碎設備布置在一層成為可能。

1 循環流化床鍋爐篩碎系統介紹

目前國內循環流化床鍋爐電廠的入爐煤粒度要求一般均為≤10mm。國內電廠入廠來煤粒度一般均為≤300mm，如直接破碎至≤10mm，則由于破碎比過大，導致設備選型較困難，因此常規設計均為廠內設置2級破碎，即廠內設置粗、細碎各一級，入廠煤粒度由≤300mm經一級粗碎破碎至≤50mm；再經細碎煤機破碎至≤10mm以達到入爐煤粒度要求。

考慮到為減少過破碎現象以及適當降低碎煤機額定出力。一般在粗、細碎煤機前增設一級篩分設備。由于篩、碎設備均為大型設備，設備外形尺寸及占地較大，單體設備荷載較大，如粗、細碎煤機及粗、細篩煤機布置在一座碎煤機室內。則整個碎煤機室的結構、柱網均過于復雜，因此循環流化床鍋爐發電廠運煤系統內常規布置一般均為粗、細碎煤機室分開布置，由此導致循環流化床鍋爐運煤系統的整體占地大，工藝流程復雜。其總平面布置對整個發電廠總平面的布置影響較大。

2 粗碎煤機室設備選型及布置

常規循環流化床火力發電廠運煤系統粗碎系統需將燃煤由粒度≤300mm破碎至≤50mm，粗碎煤機室常用篩碎設備為滾軸篩+環錘式碎煤機或齒輥式碎煤機。（1）滾軸篩。滾軸篩篩分原理是通過設備內布置多根篩輥，篩輥間距一般小于等于篩煤粒度，通過多軸篩輥驅動將煤流中小于篩分粒度要求的燃煤直接通過滾軸篩，進入下一級破碎系統或輸送系統。篩軸上不滿足粒度要求的大粒度燃煤輸送至環錘式碎煤機破碎；（2）環錘式碎煤機。環錘碎煤機是篩碎系統中將燃煤粒度由≤300mm破碎至≤50mm的主要破碎設備，其原理是通過電動機帶動環錘高速旋轉，通過環錘沖擊煤塊破碎燃煤至滿足出料粒度要求；（3）齒輥式碎煤機。齒輥式碎煤機破碎原理是通過2個嚙合的齒輥擠壓將燃煤粒度由≤300mm破碎至≤50mm；通過兩個齒輥間隙控制破碎粒度。

3 細碎煤機室設備選型及布置

循環流化床火力發電廠運煤細碎系統需將粗破后的燃煤由粒度≤50mm破碎至≤10mm，細碎煤機室常用篩碎設備為高幅振動篩+可逆錘擊式碎煤機或齒輥式碎煤機。

3.1 髙幅篩

高幅篩篩分原理是通過設備內布置多片篩板，篩板內密布篩棍，篩棍間距一般小于等于篩煤粒度，通過電機驅動偏心軸使各篩板振動給料，滿足粒度要求的通過篩板，不滿足粒度要求的大粒度燃煤輸送至可逆式碎煤機破碎。

3.2 齒輥式細碎機

齒輥式細碎機原理與齒輥式粗碎機原理一樣，通過2個嚙合的齒輥通過擠壓將燃煤粒度≤50mm破碎至≤10mm；通過兩個齒輥間隙控制破碎粒度。

4 各類型篩碎設備特點

（1）錘擊式碎煤機。1）環錘或可逆錘擊式碎煤機系統運行出力較高，適用于大出力破碎機，用作粗碎國內運行業績可達到Q=2000t/h，用于細碎國內運行業績最高可達到Q=650t/h；2）破碎粒度穩定，破碎粒度可以通過調節破碎板調節出料粒度，使其能夠滿足入爐粒度要求；3）環錘式碎煤機與可逆錘擊式碎煤機由于破碎原理是通過高速旋轉的環錘或錘頭沖擊煤塊，通過沖擊力破碎煤塊。由此導致碎煤機整體動擾力較大，大出力碎煤機需設置減振平臺甚至獨立基礎，以降低動擾力對整體碎煤機室結構的影響；4）環錘或可逆錘擊式碎煤機由于環錘或錘頭高速旋轉導致鼓風效應，在落煤點處形成正壓，導致煤粉外溢，在采用此形式碎煤機的工程中均存在碎煤機室煤塵污染較重；5）環錘或可逆錘擊式碎煤機破碎燃煤時容易出現過破碎現象，尤其是細碎機，過破碎現象直接影響到鍋爐燃燒及效率；6）環錘或可逆式碎煤機電機功率較高，運行電負荷功率。

（2）齒輥式碎煤機。齒輥式碎煤機由于破碎機理不同于錘擊式碎煤機，其破碎原理是通過2個齒輥嚙合，通過齒輥擠壓破碎煤塊，因此其優缺點基本和錘擊式碎煤機是相應互補的。1）齒輥式碎煤機占地小，安裝高度低，非常適合布置緊湊、空間有限制的碎煤機室建筑；2）齒輥低速運轉，運轉時動擾力極低，基本可忽略動擾力對碎煤機室建筑物的影響；3）相比同等出力的錘擊式碎煤機，齒輥式碎煤機單機電機負荷功率要低于錘擊式碎煤機，同時設備造價也低于同等出力錘擊式碎煤機；4）齒輥式碎煤機由于通過擠壓式破碎物料，基本不存在過破碎現象，鼓風量較小，基本不存在運行風壓導致的噴粉現象產生，對碎煤機室的煤塵治理影響較小；5）由于齒輥式碎煤機出料間隙較小，其運行時一旦布料不均勻易發生堵煤現象；6）由于齒輥式破碎機破碎機理的原因，齒輥式破碎機采用擠壓式破碎，齒輥磨損較快，對齒輥材料要求較高；7）齒輥式破碎機整機只是通過兩齒輥間隙出料，運行一段時間后由于齒輥磨損，容易導致不滿足入爐粒度要求的煤通過；8）設備選型時用于粗碎大出力選型有部分運行業績，用于細碎煤機業績較少，其最大出力為350t/h～450t/h。更高出力齒輥式細碎機業績沒有實際運行業績。

5 篩碎一體式碎煤機在循環流化床鍋爐運煤系統內的應用

在我院設計的東源熱電工程中，運煤系統出力為Q=500t/h，原初步設計為粗、細碎煤機室分開布置，其粗碎煤機采用雙齒輥式碎煤機，細碎機室篩碎設備采用高幅篩+可逆錘擊式碎煤機。

后經調查國內有碎煤機設備廠家優化篩碎設備配置，設計出篩碎一體式碎煤機，其結構原理是將細篩（輥式）、細碎（齒輥式）通過剛性連接為一個整體，采取防堵及防異物解決措施，使整個細煤篩碎設備布置在一層成為可能。這樣可以將粗碎（齒輥式），篩碎一體式碎煤機布置在一座碎煤機室內，簡化了輸煤系統總平面布置，節省了輸煤建筑物工程投資。

6 結論

通過東源熱電工程粗、細碎煤機室設計優化，以及針對篩碎一體式碎煤機布置研究，總結了以下設計經驗：（1）采用篩分破碎一體式碎煤機后，整體投資造價無論從設備造價還是土建工程量上均有降低。因此可以確定使用篩分破碎一體式碎煤機后可以降低整個篩碎系統工程造價，具體降低工程量應根據工程情況以及運煤系統出力具體核算；（2）篩碎設備種類較多，各有優缺點，由于使用條件不同，因此各類型篩碎設備均有各自的市場，各行業針對篩破設備的選型也各有側重，針對國內小型火力發電廠及其他行業自備電廠運煤系統中的篩碎設備可根據工程實際情況進行多類型設備比選。必要時通過詳細的調查研究，可以突破本行業設計習慣及規程進行設備選型；（3）目前很多小型火力發電廠及其他行業自備電廠項目建設模式以EPC總包模式較多，其建設模式決定了工程投資壓縮的非常低，由于采用篩碎一體碎煤機具有設備外形緊湊、整體占地及占用空間較小、節省土建及設備投資等特點，其使用具有一定的市場以及適用性。但同時由于篩碎一體式碎煤機設備主體仍為齒輥式碎煤機，其破碎機理導致的設備出力局限性決定了其適用范圍的局限性。建議其設備適用的運煤系統出力不宜過大。

綜上所述，篩碎一體式碎煤機工藝布置可以將常規粗、細碎煤機室合并為一座碎煤機室，具有節省工程建設投資、簡化工藝流程等優點，因此建議在小型循環流化床鍋爐發電廠運煤系統中可以根據工程需要采用其設備。同時應密切跟蹤篩碎一體式碎煤機使用情況，及時與現場運行人員溝通，了解設備運行狀況，積累一定現場運行數據及存在問題后，應與設備廠家討論改進設計方案，完善設備，使設備更加可靠穩定。

參考文獻：

[1]《火力發電廠運煤設計技術規程第一部分 運煤部分》[M].（DL/T5187.1-2004）

[2]《大中型火力發電廠設計規程》[M].（GB 50660-2011）.