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【论文精选】四齿辊式破碎机在循环流化床锅炉机组的应用

2019-02-11 23:51 14

作者:韩玉

第一作者单位:中国市政工程华北设计研究总院有限公司  第六设计研究院

摘自《煤气与热力》2017年5月刊

1   概述

近年来,我国着力于调整能源结构,循环流化床技术不断进步,循环流化床锅炉得到了广泛应用,很多大型供热锅炉机组采用了循环流化床锅炉。循环流化床锅炉总体适应性好,能够使用煤矸石等劣质煤作为燃料,因此,循环流化床锅炉在煤矸石电厂被广泛采用。这不仅大量燃烧煤矿副产品煤矸石,也降低了对环境的影响。由于对入炉煤粒度要求较高,以往煤电厂普遍使用二级破碎,而四齿辊式破碎机的出现,使煤电厂能够使用一级破碎,节省了二级破碎的设备和建筑费用。因此,四齿辊式破碎机的应用,降低了循环流化床锅炉机组的造价和运行成本,成为煤电厂的首选破碎设备。

2   破碎机的破碎原理和分类

破碎机一般采用摩擦、剪切、机械冲击或者挤压等方式将燃料加工成为需要的尺寸,是制备发电厂燃料、采矿和选煤加工中不可缺少的设备。根据破碎方式的不同,破碎机可以分为齿辊式破碎机、环锤式破碎机、锤击式破碎机、单辊式破碎机、齿板冲击式破碎机和颚式破碎机等。破碎机的破碎方式一般有以下4种:

①冲击破碎,也就是通过两个物体猛烈撞击将原料破碎的方式。

②摩擦破碎,是指将原料在另一个坚硬表面上摩擦,使原料破碎的方式。例如锤式破碎机,其就是利用破碎锤和筛板之间的间隙,通过摩擦使原料破碎。因为原料的磨损性对筛板、破碎锤的寿命影响很大,所以在破碎一些磨损性较小的原料如煤炭或者石灰石时,广泛使用的方法就是摩擦破碎。

③剪切破碎,剪切破碎一般与其他破碎方法结合使用,主要是将原料劈开或者切开来实现破碎的目的,例如,单辊破碎机就是将几种破碎方法结合起来进行原料破碎的。

④挤压破碎,依靠两个物体挤压的压力来破碎原料,颚式破碎机就是一种挤压破碎的机械设备。对于耐磨性强、质地非常坚硬的岩石,一般适合采用挤压法破碎。

大部分破碎机都是采用上述4种破碎方法或者其中几种破碎方法的结合。选择破碎机的依据主要是原料的颗粒度要求,例如,煤矿需要将开采出的煤块破碎成颗粒度为125 mm的原料,煤矿一般采用单辊式破碎机或者分级破碎机进行第一次破碎,然后再采用某种破碎机将煤矸石或者原煤二次破碎为50 mm颗粒度的原料。一般发电厂会使用锤击式破碎机或者环锤式破碎机将煤矸石或者原煤破碎到满足锅炉燃料的标准

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3   循环流化床锅炉对燃料的要求

为了充分提高循环流化床锅炉的热效率,循环流化床锅炉一般对燃料的颗粒度有较为严格的要求,这些要求体现在以下两个方面。

①破碎后的燃料的颗粒度分布,要满足在一定的流化速度下,悬浮段上有足够的细颗粒,确保上部燃烧充分,能够形成足够的床料。

②不同锅炉的燃料颗粒度应该随着循环倍率和煤种的不同而灵活调整,一般情况下,低循环倍率的循环流化床锅炉机组使用的燃料颗粒度较大,高循环倍率的循环流化床锅炉机组使用的燃料颗粒度较小,我国的循环流化床锅炉要求的燃料颗粒度一般为0~8 mm,或者0~10 mm,或者0~13 mm。

4   破碎系统存在的主要问题

未加工过的燃料,其颗粒度和颗粒度分布都无法满足循环流化床锅炉对燃料的需求,在实际运行中,有的燃料大颗粒太多,有的燃料则颗粒太细。造成这个问题的原因主要有以下3方面。

①国内使用较为普遍的破碎机是齿板冲击式破碎机和环锤式破碎机,破碎基本上都是冲击破碎,由于机械设备制造厂家考虑到了煤矸石等影响因素,因此,适当地增加了锤头质量和转子转速来提高冲击力,实际上冲击力过大是导致破碎过程中煤炭被过度破碎的主要原因。

②对于齿板冲击式破碎机和环锤式破碎机来说,随着破碎机的使用,其破碎板和锤头不断磨损,锤头的冲击能力也逐渐下降,锤头的击打面经过磨损变为圆弧状,冲击角度改变,原有的冲击力变为了挤压力,导致锤头击打能力下降,原料的颗粒度达不到要求。

③由于没有设置筛分系统,需要破碎的粗颗粒及不需要破碎的细颗粒均进入破碎机,导致破碎机能耗增加,实际功率降低;由于一些煤电厂的入厂燃料含水量偏高,细颗粒的存在大大增加了筛板堵塞的概率,直接影响到破碎机的正常运行

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5   四齿辊式破碎机的应用

5.1  破碎系统选择

我国企业使用的破碎系统有一级破碎和二级破碎两种,选择的依据主要是锅炉燃烧所需要的原料颗粒度。锅炉燃烧所需原料颗粒度在50 mm以下时,破碎机一次就可以将颗粒度为300 mm以下的原料破碎到颗粒度为50 mm以下,满足锅炉燃烧要求,称为一级破碎;而锅炉燃烧所需原料颗粒度在10 mm以下时,就需要在一级破碎后再加一级破碎,将原料由颗粒度为50 mm破碎到颗粒度为10 mm以下,其为二级破碎系统。

循环流化床锅炉机组因为要求入料颗粒度小于10 mm,所以一般设计通常需要设置为二级破碎。但四齿辊式破碎机则不同,它将二级破碎合并成为一级,其入料颗粒度在300 mm以下,出料颗粒度在10 mm以下,输煤系统中只需要设置一个破碎机室。最直观的优点就是省去了一、二级破碎机室之间的输送栈桥及一个破碎机室,使原料输送系统缩短了50 m左右的距离,节省了厂区用地及部分土建费用,并且减少了一个大的污染源。

5.2  四齿辊式破碎机

四齿辊式破碎机的工作原理是:两台电动机分别带动破碎机两侧的皮带轮,使得上下两个齿辊相向转动。可以非常方便地调节齿辊的间距,这个间距起到连续运转的空间隔筛的作用,小于这个间距的原料自动落下,大于间距的原料则被留在齿辊间并受到径向和轴向的破碎力。原料在齿辊间不断翻转,能够在原料最薄弱处破碎,达到破碎的目的。

四齿辊式破碎机适用于脆性原料,如煤矸石、煤泥和块煤等,是目前技术水平较高的破碎设备之一,其功能完备并且安全性、稳定性都有所保障,相对于传统破碎机如锤击式破碎机等,四齿辊式破碎机具有节能、环保、高效等优点。在使用时应该注意的是杂物不能进入破碎机。但是原料中不可避免地会夹杂一些木块或者铁块等,因此,四齿辊式破碎机设置了闪退功能,当木块、铁块等难以破碎的物体进入破碎机后,设备会及时停止运转,从而保障设备的安全性;特殊设计和布置的齿板能够在破碎原料后自动清除粘堵物,避免堵塞和粘连,确保出料颗粒度的稳定,且对原料含水量的要求不高;设备整体结构尺寸较小,不需要较大的空间;设备运用空气动力学原理设计,运行时出口轻微引风,入料口则保持微负压,因此,运行时基本上没有扬尘,尽量降低了生产对环境的不利影响

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四齿辊式破碎机轴承的寿命能够达到2×10

4

 h以上,也可以根据企业的实际需求选择合适的轴承;由于设计运用了空气动力学原理,在运行时能够将频率不同的振动消除掉,有效地降低了噪声和振动;破碎机两侧的机盖开关非常方便并且配备了检查门,日常维护和维修工作量很小;破碎机整体设计非常合理,能够有效地降低老化、腐蚀、振动等对机械寿命的影响,破碎机的平均寿命在30 a以上;破碎机配备了实时监测系统,能够实时监测破碎机的温度、转子速度等,方便发现和排查问题。

6   结语

循环流化床锅炉燃用劣质煤所需颗粒度较小,采用二级破碎设备的工程建设费用和设备采购费用较高,而四齿辊式破碎机具有设备少、系统简单、运行稳定、节省用地等优点,有利于煤电厂节约成本,加快施工建设进度。

参考文献:

[1]黄东明,范秀敏,武殿梁,等.  挤压类破碎机破碎产品粒度分析[J].  机械工程学报,2008(5):201-207.

[2]邱静雯,郭文哲,付晓蓉.  国内外大型液压旋回破碎机的发展现状[J].  金属矿山,2013(7):126-135.

[3]高强,张建华.  破碎理论及破碎机的研究现状与展望[J]. 机械设计,2009(10):72-75.

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