CFB 鍋爐碎煤機行業發展趨勢與設備選型

徐州卡勒米特抗磨工程研究所 王東善 王國平 陳之嵩、唐旭

浙江西子聯合工程有限公司    劉成榮  

【摘 要】循環流化床鍋爐是一種利用流化燃燒技術的設備，具有清潔、高效、煤種適應廣、便于實現機械化和自動化、降低環境污染等優點，越來越受到重視。在我國，循環流化床鍋爐從六十年代開始，陸續在部分電廠使用，近幾年來發展迅速，越來越多地在中小型電廠及工業企業中得到應用，并且容量越來越大。循環硫化床鍋爐對入爐煤粒度要求嚴格，顆粒過大會造成磨損面積擴大、磨損速度加快等問題；燃煤過細將導致循環效果不好,燃盡不良,影響鍋爐效率。因此破碎系統在輸煤系統運行中的可靠性將直接影響到鍋爐的安全經濟運行。

【關鍵詞】循環流化床鍋爐、破碎機設備選型、齒輥破碎機

一、國內碎煤機的形式和使用性能分析

目前國內循環流化床鍋爐配置的碎煤設備主要有環錘式破碎機、可逆錘式破碎機和新型四齒輥破碎機等。每種破碎機由于生產廠家不同其結構有所區別，但其破碎原基本相同。在四齒輥破碎機之前。大多使用的是錘式破碎機、環錘式破碎機，尤以環錘式破碎機使用最多。但隨著齒輥破碎技術發展和推廣使用，且由于齒輥破碎機具有獨特的優勢，所以齒輥破碎機必將有逐步取代環錘式破碎機、可逆錘式破碎機的趨勢。下面就對這三種破碎機的結構、破碎原理及使用性能進行比較分析。

1.環錘破碎機是一種帶有環錘的沖擊轉子式破碎機。該破碎機主要適于抗壓強度值小于150Mpa的物料。物料進入破碎機后，首先受到高速旋轉的環錘的沖擊而被初碎，初碎的物料撞擊到破碎板后進一步被破碎。當初碎物料落到篩板及環錘之間時又受到環錘的剪切、滾碾和研磨等作用被破碎到規定的粒度，而后從篩板柵孔中排出，而少量不能被破碎的雜物在離心力的作用下經撥料板被拋到除鐵室后定期清除。它依靠安裝在底部的固定篩板柵孔來控制排料的粒度。

從現在為循環流化床鍋爐配置的環錘式破碎機的使用情況看來，存在下列問題：

a.實際出力達不到銘牌出力，正常情況下最大出力只有銘牌出力60％左右。

b.對煤的表面濕度適應性差，由于流化床鍋爐燃料要求粒度一般在10mm以下，所以環錘破碎機底部的篩孔尺寸也較小，當煤質表面水份達5 ％以上時，便經常發生堵塞現象，直接影響正常生產。

c.錘環和破碎篩板磨損較快，使用時間短，維護費用高，工作量大。

原因分析如下：

a.環錘式破碎機在循環流化床鍋爐來推廣普及前，主要應用于燃燒煤粉鍋爐給煤系統一級粗粒破碎，將進廠的原煤破碎成30mm以下粒度，送到煤倉供磨煤機制備煤粉。當應用在循環流化床鍋爐上制備粒度在13mm以下，甚至有的鍋爐要求粒度在10mm以下時，只是通過改變破碎篩板的孔眼尺寸來保證破碎粒度。雖然設計時理論上保證了孔眼的通過量能滿足出力要求，但實際運行時相差較大，這與煤的破碎粒度、濕度及破碎篩板的孔眼尺寸相關，破碎粒度越少，出力越低，濕度越大，造成孔眼的堵塞率越高從而出力降低越大，孔眼尺寸小，物料通過孔眼的時間將延長，導致出力下降。

b.環錘式破碎機破碎的物料在破碎室內經過反復擊打、擠壓破碎，物料在破碎機內有一定的停留時間，當破碎的煤濕度大時，錘環對煤的擊打和擠壓造成煤粘接在一起，形成堵煤，被迫停運清理，特別在冬夏兩季，煤質濕度大時，給生產運行帶來極大的困難。經運行經驗確定，當煤質表面水份大于5％時，破碎機便會經常發生堵塞現象。

c.環錘破碎機的轉子轉速一般在960r/min以下，錘環在破碎煤的過程中，在打擊半圈內，煤與錘環的撞擊除中心一點是垂直撞擊外，其余部分都以不同的角度撞擊，這導致錘環的磨損非常快。破碎篩板在破碎過程，也同樣受到類似的撞擊，磨損也較快。另外，錘環在運行過程中常發生碎斷現象，需經常檢查填補更換，所以維護工作量較大。錘環和破碎篩板一般都采用特殊的耐磨抗沖擊材料，費用較高。

2.可逆錘式破碎機：可逆錘式破碎機的基本結構包括：機殼體、破碎板、篩板、轉子和錘子。其錘子由懸掛桿直接掛在轉子上，形式有單轉子、雙轉子、有篩板、無篩板等。破碎的物料從入料口進入旋轉錘子的軌道被錘子打擊粉碎后沖向對面的破碎板（或另一個轉子的錘頭）進行撞擊破碎，反彈回來的物料又進入錘子軌道被錘子打擊破碎，直至向下沖落離開錘子軌道從出料口或篩板孔排出。物料破碎粒度的大小主要依靠調節錘頭頂端與破碎板之間的間距的大小來保證，有篩板的破碎機，物料向下沖落過程中篩板除起到進一步沖擊破碎作用外，主要是阻擋一些不可破碎物進入下一級設備，影響其它給煤設備的運行，停機后除掉這些不可破碎雜物。單轉子的可正反兩方向運行；雙轉子的只能一個方向運行。

從現在為循環流化床鍋爐配置的可逆錘式破碎機的使用情況看來，存在的問題如下：

    a.煤種適應上，目前國內循環流化床鍋爐電廠燃用的煤種，錘式破碎機都能滿足其破碎要求，破碎粒度均在保證范圍13mm以下，甚至可以進行調節錘頭和破碎板之間的間距使出料粒度更小或更大。論文環流化床鍋爐燃煤破碎設備的研究與設計來自

    b.出力方面：在煤質水份低的情況下能夠達到額定出力，水份高時出力受限制，甚至堵塞。齒型破碎板的破碎機更易粘堵，破壞了破碎機的正常工作，造成出力降低，出料過細；有篩板結構易發生篩板堵塞，造成負荷超載設備損壞。

    c.錘頭端頭磨損較快。雖然錘頭端點的線速度達50～53m／ｓ，但是下落的物料與錘頭的撞擊未達到合適的撞擊面，撞擊面過小，只集中在錘頭頂端造成過渡磨損加快，需經常進行調節破碎間隙。

    d.沒有篩板的錘式破碎機，其出料粒度的大小由破碎板下半部與錘頭端部的間隙大小決定，調節這個間隙可獲得要求的粒度，這種結構要求煤中不應有鐵塊、石塊等不可破碎的雜物，但實際情況是，煤中存有不可破碎的雜物是不可避免的，這種不可破碎的雜物易造成錘頭和破碎板的損壞，并隨著破碎后的煤進入到下一級設備送往鍋爐，時常會發生由于這些雜物的存在造成鍋爐給煤系統的卡澀，塞堵故障，時間增長，這些不可破碎的鐵塊、石塊等大量積聚在鍋爐床面，影響鍋爐正常流化燃燒。輸煤系統即使設置除鐵器等設備，但對煤中的這些雜質是無法全部除掉的，這說明一些如鐵塊、石塊等雜質進入下一級是不可避免的。

3.新型四齒輥分級破碎機，雙電機啟動，上下各兩組齒輥，兩齒輥相向轉動,四個齒輥轉速均不相同。物料進入破碎機后,小于兩齒輥間隙的物料直接通過,可有效減少物料的過粉碎現象。大于兩齒輥間隙的物料被旋轉的齒劈破或折破到合格粒度。獨特的設計使其具有自動清除粘堵物的功能,水分含量較高的物料也不會粘堵,能保證設備持續運轉。該破碎機主要適于抗壓強度值小于100Mpa 、進料粒度小于300 mm的物料。可將物料從300mm直接破碎到8mm 以下，成品粒度任意可調，適合循環流化床鍋爐燃煤的破碎。

其主要特點為：

a.具有破碎、分級的雙重功效。新型四齒輥分級破碎機，破碎齒螺旋布置在齒輥上，兩輥相對運動如旋轉的格篩，將小于產品粒度的物料篩去，對大塊物料進行破碎，避免了進入破碎機的物料攙雜破碎的缺陷。具有破碎、篩分的雙重功效，在一定范圍內可單獨完成破、篩作業，無需配備篩分設備，簡化系統，節省投資。

b噪音低、振動小節能環保。振動噪音低于80db(A)與異步電動機接近。動載荷約是靜載荷的1.3 倍，對建筑物影響很小，無需設置減振平臺。進、出料口的風壓差極小,幾乎不會揚塵，無需除塵設備。在出力相同的情況下，所需電機功率僅為同類產品的40-70%。

c、嚴格保證產品粒度。該機采用固定中心距，對物料進行強行破碎，齒輥的結構尺寸根據產品粒度要求進行設計，嚴格控制產品通過的空間尺寸，作為最終的粒度把關破碎設備。產品粒度均勻合格、粉煤出量少、節能降耗、設備使用壽命長。破碎齒磨損后現場可直接堆焊修復或更換齒帽，方便快捷、生產維修費用低。

d、過粉碎極低。采用剪切原理，小于要求粒度的物料直接通過，只對大于粒度要求的物料進行破碎，避免了進入破碎機的物料攙雜破碎的缺陷，所以具有極低的過粉碎率。對于煤炭、焦炭等中硬物料，過粉碎率一般在5％以下。

e、結構簡單、配有先進的過載保護裝置。齒板與齒輥間采用燕尾槽聯結，便于安裝和檢修。取消了傳統破碎機中的長齒齒輪傳動和退讓系統，減少了中間能耗和故障點。整機操作簡單、兩輥完全對稱具有很好的互換性。除配有電流過載保護系統和皮帶傳動保護外，還設有特殊的彈簧感應自動退讓裝置能自動調大和恢復齒間距離可有效保護齒板。為保證齒板的均勻磨損，使得整機運行可靠，而一旦出現堵轉現象便會自動停機并發出警報，保護機器及整個系統。

f、中心距可調。國內首創實現保證產品粒度前提下的剛性可調，可根據產品粒度要求方便快捷地加以調整。

二、國內齒輥破碎機的五代發展

齒輥破碎機目前在中等硬度以下的物料破碎方面獲得慣廣泛的應用，尤其是電力行業的物料破碎，并且齒輥破碎機正在逐步取代環錘破碎機、可逆錘式破碎機。但其本身的發展具體經過以下幾個發展階段：

第一代：光輥破碎機

優點：1、解決破碎和粘堵問題。

 2、解除物料“信天游”的破碎過程。

缺點：1、輥筒不耐磨，

 2、無退讓，容易撕裂軸承座。

 3、只有破碎，沒有篩分。

第二代：堆焊型的對輥破碎機

優點：1、解決破碎和粘堵問題，基本耐磨，

衍生出：《硬面技術理論》

 2、解除物料“信天游”的破碎過程。

缺點：1、輥筒不耐磨，

  2、無退讓，容易撕裂軸承座。

  3、只有破碎，沒有篩分。

第三代：固定式齒輥破碎機

優點：1與物料接觸面全面使用耐磨材料制造。

 2、物料破碎實現篩破一體。

 3、有破碎。有篩分。

缺點：1、無退讓，容易撕裂軸承座。

 2、齒輥齒板更換困難。

第四代：液壓和機械傳動的平行退讓的齒輥破碎機

優點：1、與物料接觸面全面使用耐磨材料制造。

2、物料破碎實現篩破一體。

3、有破碎。有篩分。

缺點：1、1992年在山東某企業進行的破碎機

    實踐中發現，采用液壓機構的平

    行退讓，鐵器通過沒有反應。

2、采用機械機構設計平行退讓，由于平行導銹蝕反應慢結果：其一軸承座被撕裂，其二發現整個主軸變形，整個輥子報廢。

  3、齒輥齒板更換困難。

第五代：安裝V型懸浮退讓機構的組合齒輥破碎機

優點：1、與物料接觸面全面使用耐磨材料制造。

2、物料破碎實現篩破一體。

 3、有破碎，有篩分。

 4、使得“閃退”能夠被科學的實現。

 5、齒板可以實現快速拆換。

三、齒輥破碎機與環錘破碎機對比分析

齒輥破碎機經過近20年的發展，已經趨于全面成熟階段。其使用廣度和深度越來越為行業所接受和推廣，經過客戶多年使用對比，齒輥破碎機在以下五個方面較環錘破碎機有大的優勢。

四、國內齒輥破碎機的序列

     經過近幾年的發展，齒輥破碎機技術日趨成熟和完善，并且設計出各種型號的破碎機以適應不同噸位的循環流化床鍋爐。下面以徐州卡勒米特抗磨工程有限公司設計制造的齒輥破碎機為例介紹齒輥破碎機的序列：

五、結束語

目前對循環流化床鍋爐電廠的設計，尤其運煤系統破碎設備的選型未有統一的規定。由于循環流化床鍋爐燃燒的是煤粒而不是煤粉，減少了磨煤過程、制粉系統，就要求燃煤通過破碎機后，能夠得到滿足要求的粒度，且粒度等級分布要滿足鍋爐燃燒的要求。如果選擇破碎設備不合理，不但會造成不必要的能源浪費，而且會因粉煤量增加而提高尾煤處理費用，直接損害企業的經濟效益。因此在循環流化床鍋爐輸煤系統中，齒輥破碎機是理想的選擇，這樣可以保證循環流化床鍋爐的安全可靠運行，提高企業經濟效益。