循環流化床鍋爐破碎機改造選型

馮帥

（太原市熱力集團有限責任公司，山西 太原 030001）

0 引言

在現代工業4.0 時代，節能環保高效已經成為核心和主題在全國乃至全世界范圍內實行，一個企業只有做到節能環保高效才能有機會在殘酷的競爭中生存下去。煤矸石、煤泥、中煤等低熱值煤的燃用首選設備是循環流化床鍋爐。循環流化床鍋爐如何做到高效節能環保，那就是將燃煤研磨達到粒度在10mm 左右，因為過大或過小的顆粒都會影響使其燃燒無法更加充分，所以一臺好的燃煤破碎機對于企業的重要性那就不言而喻了。傳統雙齒輥破碎機一般需要通過兩級破碎的方式將煤破碎到合適的尺寸，但由于動力煤經常混雜的矸石等雜質，所以經常會出現研磨不充分或者研磨時齒板損壞的問題，而更換齒板又是一個耗費人力物力的大項目，對于熱力公司而言，如果因為維修破碎機而影響到供暖，在嚴寒時期將是一起無法估量的大事故，可能讓很多人面臨生病或者面臨安全危險。對此，本文將研究如何選擇新型高效篩分破碎一體機，從而減少事故的出現。

1 傳統破碎機種類及優劣性

1.1 破碎機的常見形式

傳統意義上的煤品破碎機一般有5 種形式，分別是雙齒輥式、錘擊式、環錘式、圓錐式和顎式破碎機。不同形式的破碎機衍生出同樣原理但不同型號的破碎機。

1.1.1 雙齒輥破碎機

常見的雙齒輥破碎機一般以齒環式、齒帽式、齒板式和整體輥式4 種結構為主，一般可以通過調整兩輥間距來研磨出符合要求的煤，但是當煤質中存在大量的煤矸石和其他過硬雜質時，可能會出現研磨不充分的情況，所以一般雙齒輥式破碎機都會有二級細碎研磨，這樣才能保證研磨出的煤粉符合循環流化床鍋爐的要求[1]。

雙齒輥式破碎機算是傳統工業里比較老式的破碎機種類了，它的工作原理是通過一對或幾對相互平行的齒板或圓形輥子相向旋轉，將煤品帶入齒板和圓輥中，通過齒板或圓輥的相互擠壓和摩擦將煤品破碎，煤品被破碎后通過齒板被帶到下一級。這種類型的破碎機原理比較簡單且其結構并不復雜。

（1）優點。雙齒輥破碎機由于破碎方便、適應性強、配件成本低、節能省電且對粘濕物料破碎效果利用率高等的特點，常常被運用到各類小型熱源廠或電廠中。

（2）缺點。齒板是雙齒輥式破碎機的主要磨損零件，在使用過程中齒板會直接和煤品接觸，經過不斷的磨損會出現齒片掉落，斷裂等各種類型的損壞，一方面掉落的齒會隨皮帶輸送到鍋爐導致鍋爐爐膛的損壞，另一方面齒板的磨損損壞程度會決定最終破碎煤品的效率，導致煤品無法達到所要的尺寸，使得鍋爐燃燒不充分。同樣在更換齒板時，需要將整塊齒板卸下并對損壞的齒進行焊接，但是焊接后的齒板已經很難達到之前的工作強度，重復利用率較低。

1.1.2 環錘式細碎機

環錘式破碎機顧名思義是一種內部裝有形似環錘的破碎機。環錘的一般通過錘柄懸掛在轉子上，當破碎機轉子開始轉動時，環錘能隨著轉子一起轉動。不僅如此，環錘還會在伴隨轉動時自己的轉動。當煤品進入破碎腔內，環錘會用高速的沖擊將煤品打擊破碎，破碎前會將破碎機設定到一定的顆粒大小，當煤品被破碎到相信的尺寸后，才會被破碎機排除到機子外。

（1）優點。環錘式破碎機強度大，打擊力強，可以將大塊的硬度較高的煤矸石擊碎，破碎煤品速度快，使用時間較短。

（2）缺點。煤品的最佳燃燒尺寸是10mm 左右，但由于環錘式破碎機通過擠壓砸擊的方式破碎煤品，所以其很難將煤品破碎到合適的尺寸。因為煤品顆粒大燃燒不充分，燃燒效率會降低，后期由于環保成本也會增加。由于環錘式破碎機出口處設置有篩篦，過濕的煤會導致出口堵塞。

1.1.3 錘擊式破碎機

錘擊式破碎機將錘頭及組成部分安裝在破碎腔內，當煤品從上方進入破碎機內，會被高速旋轉的錘頭擊飛和擊碎，煤品被錘頭擊飛因而高速沖向破碎板（齒板），破碎板將沖擊而來的煤品擊碎然后反彈至錘頭，經過幾次反復的錘擊和碰撞，煤品最終被破碎成需要的顆粒。因為轉子方向可以發生逆轉，所以將破碎機分為可逆式和不可逆式，按錘子設置數量的多少也可將破碎機分為單排式和多排式錘式破碎機[2]。

（1）優點。可以利用齒板與錘頭的間隙進行調節，保證煤品達到需要的尺寸。可逆式的設計可以讓破碎機轉子正轉或反轉，這樣可以延長錘頭的壽命。

（2）缺點。當煤品中含有較硬雜質時，會加速錘頭隨壞且效率不高。對含水量較高的煤品研磨效率不高。再使用時為了達到要求需要頻繁的檢修和調整平衡，增加人員工作強度。

1.1.4 圓錐式破碎機

圓錐破碎機是一種通過擠壓煤品使其碎裂，最終達到破碎效果的破碎機。破碎機內部包括兩個截椎體，分別是內錐和外錐，其中固定在主軸上是內錐，另一個是靜至在外部的稱為外錐。當煤品進入破碎機內會繞著定錐做轉動，當內錐轉動到外錐附近時，處于兩椎體之間的煤品就會被擠壓最終達到破碎，當破碎到需要的顆粒大小后排出。

（1）優點。圓錐破碎機工作平穩連續，可以將較硬的煤品研磨到需要的顆粒大小。

（2）缺點。由于圓錐破碎機在不斷的轉動，所以耗能比較大。在破碎過程中因為煤品形狀不均勻，所以隨著破碎機轉動可能最后破碎完的煤品也無法均勻。由于破碎機內部結構復雜，維修難度比較大[3]。

1.1.5 顎式破碎機

顎式破碎機的歷史可以追溯到160 年前，在破碎機的歷史上也算是比較長的，顎式破碎機隨著時代的變遷得到了優化和完善。顎式破碎機并不是一種結構復雜的器械，其重要組成部分包括固定的顎板和由偏心軸帶動的動顎板。顎式破碎機依靠推力肘板將作用力傳遞到動顎體上，實現往復擺動。當煤品進入破碎機內部，依靠破碎機的常態運動能產生較大的破碎力，最終將煤品擠壓破碎。

（1）優點。破碎機結構簡單、維修方便適用于大塊堅硬的煤品，維修相對容易。

（2）缺點。顎式破碎機是整機體積大重量高，占地面積比較大，不太適用于小型企業。

1.2 企業破碎機現狀

某燃煤熱源廠于2006 年建廠，2007 年投入使用。由于建廠初衷及當時煤品主要由矸石、煤泥、煤炭3 個部分組成，其中煤炭占比80%且一直以4000~5000 大卡優質煤為主，經實際測量，當來煤直徑約為80mm 時，經過混摻后入一級破碎，其中一部分不能滿足要求又經過二級破碎后，能達到10mm 左右顆粒，適合熱源廠循環流化床鍋爐的需求。在當時的情況下，雙齒輥破碎機是非常經濟適用的破碎機選擇。

經過15 年的運行，由于來煤煤品無法達到80%的優質煤比例，現在的雙齒輥破碎機已經出現機械老化、出力不夠、煤品無法達到要求、維修次數過多、成本增加等多種弊端，所以急需更換適合的新型破碎機。

2 新型破碎機的選型

因為老式雙齒輥破碎機已經無法滿足現在破碎燃煤的需求，需要在現有位置更換新設備，但傳統圓錐式破碎機破碎后的煤品無法滿足循環硫化成鍋爐的需要，顎式破碎機體積過大，原有位置無法進行安裝。因為煤品中可能存在部分硬度較高的煤矸石，所以錘擊式破碎機破碎效率無法保證，所以最終只能在環錘式破碎機中進行選取合適的機型[4]。

2.1 對新型破碎機要求

煤品由矸石和煤炭兩個部分組成，其比例約為矸石30%，煤炭70%。其中為保證入爐煤粒徑要求，篩分破碎后0~10mm 占97%以上，11~13mm 控制在3%以內，在運行時樓板動載荷不能超過40t，因此，要求選擇一款新型環錘式破碎機。

2.2 新型破碎機型號

根據要求以及對市面上眾多型號的比較分析，選擇了一款篩分破碎一體式環錘破碎機。

篩分破碎一體機設計：①材料型號為環錘式篩分一體破碎機。②數量為1 套。③入料粒度≤300mm。④出料最大粒徑≤10mm。⑤額定生產能力為350t/h。⑥適合20%~50%高水分煤矸石、煤泥摻燒。⑦噪聲為80dB。⑧總功率為201.5kW。⑨電氣啟動方式及品牌為功率185kW 的防爆電機。⑩總重量為19t 動載荷35t。

2.3 破碎機工作原理及介紹

煤品從篩分器上方落到篩分布料板上，布料板沖破物料柱狀結構，第一次緩沖布料實現完成。隨后，物料落到緩沖篩軸組上，完成第二次緩沖擴散布料。緩沖篩軸組將物料勻速輸送到篩分篩軸組上，符合粒度要求的物料，一方面通過篩軸與篩軸之間的軸縫隙濾出，另一方面通過篩軸上的篩條篩縫，透入篩軸內部，在軸內的正反螺旋輸送裝置作用下，將透入的物料，均勻的散布于整個篩軸內部并往兩端口輸送，在離心力和重力作用下一部份從篩縫甩出，剩余部份從軸端孔甩出。甩出的合格物料經設備內落煤通道到達下層皮帶，不合格大顆粒物料，在篩面隨篩軸的高速轉動均勻的輸送入破碎部再破碎。破碎部的環錘不僅能隨轉子旋轉，還能繞錘軸自轉，從而對煤品進行破碎。

煤品進入破碎機后，按照環錘式破碎機的工作原理將煤品破碎，最終通過篩孔排出機外。通過更換不同規格的篩板可以實現的對出料顆粒的調節，也可根據需要通過調節轉子與篩板之間的間隙進行調節。破碎機的錘頭一般有兩種，不同類型的錘頭可以對不同類別的煤品進行破碎。

通過以上過程最終實現粗細物料的高效篩分、均勻布料和粗大顆粒破碎的綜合處理。

2.4 破碎機的安裝

將原有雙齒輥破碎機拆除，在原有位置新增設環錘式篩分一體破碎機。安裝前應根據設備樓板的土建圖的要求設置預埋件，并檢查預埋件在水平樓板是否水平，當設備擺放就位后，待篩分破碎一體機中心和基礎中心調整一致后，將底座與預埋件通過焊接方式焊牢，并進行第二次混凝土澆筑，使設備底座和基礎之間不會有間隙漏煤粉。

安裝上下落煤管時接篩分部進料口、整機出料口，要求尺寸統一，密封性能良好確保不漏煤[5]。

2.5 破碎機的調試

（1）本設備與輸煤皮帶機粗破碎機一級篩分機一級破碎機等進行聯鎖控制，啟動時應按順序先啟動篩分破碎一體機，當篩分破碎一體機運行平穩正常后啟動皮帶機給料；停機時則與啟動順序相反。

（2）整機空載2min 左右無礙后可下煤生產。下煤時要平穩均勻的落下，以防止由于落煤過快導致電動機負荷突增。

（3）篩分破碎一體機投入運行后，要定期的對各個部位進行潤滑油的添加保養，對可能出現問題的部位要增加保養次數，特別是傳動齒輪與鏈條之間需維護人員不定期檢查。

（4）嚴禁除煤品以外的其余物品進入設備，以防損壞設備并產生其他安全事故。

（5）篩分破碎一體機運轉時，工作人員應當停止任何清理調整檢查等工作并站在安全線以外，以免發生危險。

（6）軸承最高溫度不超過75℃，超溫度后要緊急停止設備，待經過檢查處理問題后才可以繼續運行。

（7）試運行后觀察產出煤粉顆粒尺寸是否符合要求，顆粒大小是否均勻，產出量是否滿足設計要求，是否能長時間高效率完成既定任務，故障率是多少，需要如何進行檢修。

3 破碎一體機使用情況及維修情況

3.1 破碎機使用情況

經過5 個月的采暖季試運行，由于煤品質波動較大，其矸石比例及煤炭的熱值都在一定范圍內變化，但是煤粉顆粒大小均勻，出煤合格率達標。

3.2 破碎機維修情況

根據運行期間發現的故障以及此機器多年在市場上的發展情況，總結得出故障維修方案，如表1 所示。

表1 故障維修處理方案

4 結語

經過一個供暖季的試運行，通過對約5 萬t 煤品進行破碎，對破碎后的煤品進行約100 次隨機抽樣檢查發現，出煤尺寸達標率保持在85%~95%。此次更換的環錘式篩分破碎一體機符合技術要求。

更換環錘式篩分破碎一體機解決了企業破碎燃煤時間長、效率低、質量差的問題，雖然投入了部分資金，但企業后期運行的經濟成本和維修成本將大幅減少。從長遠考慮，這是企業的一次高效率改造。