筛分破碎一体碎煤机室布置研究

于志刚

摘 要：筛碎系统是循环流化床锅炉发电厂燃料处理的重要环节，筛碎系统对来煤的破碎处理以及对入炉煤粒度的控制直接影响循环流化床锅炉的燃烧稳定以及锅炉燃烧效率，进而影响整个电厂的运行及经济效益的优劣。本文通过我院设计的东源热电项目运煤系统中碎煤机室的设计优化方案比较，讨论筛碎一体式碎煤机在循环流化床锅炉电厂运煤系统中的使用特点及适用范围。

关键词：循环流化床锅炉；筛碎系统；筛分破碎一体式碎煤

0 引言

循环流化床锅炉发电厂运煤系统中筛碎设备的选型直接影响整个运煤系统运行稳定，由于目前国内筛碎设备种类较多，各种破碎设备由于破碎机理、设备结构的不同导致碎煤机室建筑的整体结构及布置不同。

筛分破碎一体式碎煤机是目前国内筛碎设备厂家研制新型破碎设备，其结构原理是通过将细筛（辊式）、细碎（齿辊式）通过刚性连接为一个整体，采取防堵及防异物解决措施，使整个细粒筛碎设备布置在一层成为可能。

1 循环流化床锅炉筛碎系统介绍

目前国内循环流化床锅炉电厂的入炉煤粒度要求一般均为≤10mm。国内电厂入厂来煤粒度一般均为≤300mm，如直接破碎至≤10mm，則由于破碎比过大，导致设备选型较困难，因此常规设计均为厂内设置2级破碎，即厂内设置粗、细碎各一级，入厂煤粒度由≤300mm经一级粗碎破碎至≤50mm；再经细碎煤机破碎至≤10mm以达到入炉煤粒度要求。

考虑到为减少过破碎现象以及适当降低碎煤机额定出力。一般在粗、细碎煤机前增设一级筛分设备。由于筛、碎设备均为大型设备，设备外形尺寸及占地较大，单体设备荷载较大，如粗、细碎煤机及粗、细筛煤机布置在一座碎煤机室内。则整个碎煤机室的结构、柱网均过于复杂，因此循环流化床锅炉发电厂运煤系统内常规布置一般均为粗、细碎煤机室分开布置，由此导致循环流化床锅炉运煤系统的整体占地大，工艺流程复杂。其总平面布置对整个发电厂总平面的布置影响较大。

2 粗碎煤机室设备选型及布置

常规循环流化床火力发电厂运煤系统粗碎系统需将燃煤由粒度≤300mm破碎至≤50mm，粗碎煤机室常用筛碎设备为滚轴筛+环锤式碎煤机或齿辊式碎煤机。（1）滚轴筛。滚轴筛筛分原理是通过设备内布置多根筛辊，筛辊间距一般小于等于筛煤粒度，通过多轴筛辊驱动将煤流中小于筛分粒度要求的燃煤直接通过滚轴筛，进入下一级破碎系统或输送系统。筛轴上不满足粒度要求的大粒度燃煤输送至环锤式碎煤机破碎；（2）环锤式碎煤机。环锤碎煤机是筛碎系统中将燃煤粒度由≤300mm破碎至≤50mm的主要破碎设备，其原理是通过电动机带动环锤高速旋转，通过环锤冲击煤块破碎燃煤至满足出料粒度要求；（3）齿辊式碎煤机。齿辊式碎煤机破碎原理是通过2个啮合的齿辊挤压将燃煤粒度由≤300mm破碎至≤50mm；通过两个齿辊间隙控制破碎粒度。

3 细碎煤机室设备选型及布置

循环流化床火力发电厂运煤细碎系统需将粗破后的燃煤由粒度≤50mm破碎至≤10mm，细碎煤机室常用筛碎设备为高幅振动筛+可逆锤击式碎煤机或齿辊式碎煤机。

3.1 髙幅筛

高幅筛筛分原理是通过设备内布置多片筛板，筛板内密布筛棍，筛棍间距一般小于等于筛煤粒度，通过电机驱动偏心轴使各筛板振动给料，满足粒度要求的通过筛板，不满足粒度要求的大粒度燃煤输送至可逆式碎煤机破碎。

3.2 齿辊式细碎机

齿辊式细碎机原理与齿辊式粗碎机原理一样，通过2个啮合的齿辊通过挤压将燃煤粒度≤50mm破碎至≤10mm；通过两个齿辊间隙控制破碎粒度。

4 各类型筛碎设备特点

（1）锤击式碎煤机。1）环锤或可逆锤击式碎煤机系统运行出力较高，适用于大出力破碎机，用作粗碎国内运行业绩可达到Q=2000t/h，用于细碎国内运行业绩最高可达到Q=650t/h；2）破碎粒度稳定，破碎粒度可以通过调节破碎板调节出料粒度，使其能够满足入炉粒度要求；3）环锤式碎煤机与可逆锤击式碎煤机由于破碎原理是通过高速旋转的环锤或锤头冲击煤块，通过冲击力破碎煤块。由此导致碎煤机整体动扰力较大，大出力碎煤机需设置减振平台甚至独立基础，以降低动扰力对整体碎煤机室结构的影响；4）环锤或可逆锤击式碎煤机由于环锤或锤头高速旋转导致鼓风效应，在落煤点处形成正压，导致煤粉外溢，在采用此形式碎煤机的工程中均存在碎煤机室煤尘污染较重；5）环锤或可逆锤击式碎煤机破碎燃煤时容易出现过破碎现象，尤其是细碎机，过破碎现象直接影响到锅炉燃烧及效率；6）环锤或可逆式碎煤机电机功率较高，运行电负荷功率。

（2）齿辊式碎煤机。齿辊式碎煤机由于破碎机理不同于锤击式碎煤机，其破碎原理是通过2个齿辊啮合，通过齿辊挤压破碎煤块，因此其优缺点基本和锤击式碎煤机是相应互补的。1）齿辊式碎煤机占地小，安装高度低，非常适合布置紧凑、空间有限制的碎煤机室建筑；2）齿辊低速运转，运转时动扰力极低，基本可忽略动扰力对碎煤机室建筑物的影响；3）相比同等出力的锤击式碎煤机，齿辊式碎煤机单机电机负荷功率要低于锤击式碎煤机，同时设备造价也低于同等出力锤击式碎煤机；4）齿辊式碎煤机由于通过挤压式破碎物料，基本不存在过破碎现象，鼓风量较小，基本不存在运行风压导致的喷粉现象产生，对碎煤机室的煤尘治理影响较小；5）由于齿辊式碎煤机出料间隙较小，其运行时一旦布料不均匀易发生堵煤现象；6）由于齿辊式破碎机破碎机理的原因，齿辊式破碎机采用挤压式破碎，齿辊磨损较快，对齿辊材料要求较高；7）齿辊式破碎机整机只是通过两齿辊间隙出料，运行一段时间后由于齿辊磨损，容易导致不满足入炉粒度要求的煤通过；8）设备选型时用于粗碎大出力选型有部分运行业绩，用于细碎煤机业绩较少，其最大出力为350t/h～450t/h。更高出力齿辊式细碎机业绩没有实际运行业绩。

5 筛碎一体式碎煤机在循环流化床锅炉运煤系统内的应用

在我院设计的东源热电工程中，运煤系统出力为Q=500t/h，原初步设计为粗、细碎煤机室分开布置，其粗碎煤机采用双齿辊式碎煤机，细碎机室筛碎设备采用高幅筛+可逆锤击式碎煤机。

后经调查国内有碎煤机设备厂家优化筛碎设备配置，设计出筛碎一体式碎煤机，其结构原理是将细筛（辊式）、细碎（齿辊式）通过刚性连接为一个整体，采取防堵及防异物解决措施，使整个细煤筛碎设备布置在一层成为可能。这样可以将粗碎（齿辊式），筛碎一体式碎煤机布置在一座碎煤机室内，简化了输煤系统总平面布置，节省了输煤建筑物工程投资。

6 结论

通过东源热电工程粗、细碎煤机室设计优化，以及针对筛碎一体式碎煤机布置研究，总结了以下设计经验：（1）采用筛分破碎一体式碎煤机后，整体投资造价无论从设备造价还是土建工程量上均有降低。因此可以确定使用筛分破碎一体式碎煤机后可以降低整个筛碎系统工程造价，具体降低工程量应根据工程情况以及运煤系统出力具体核算；（2）筛碎设备种类较多，各有优缺点，由于使用条件不同，因此各类型筛碎设备均有各自的市场，各行业针对筛破设备的选型也各有侧重，针对国内小型火力发电厂及其他行业自备电厂运煤系统中的筛碎设备可根据工程实际情况进行多类型设备比选。必要时通过详细的调查研究，可以突破本行业设计习惯及规程进行设备选型；（3）目前很多小型火力发电厂及其他行业自备电厂项目建设模式以EPC总包模式较多，其建设模式决定了工程投资压缩的非常低，由于采用筛碎一体碎煤机具有设备外形紧凑、整体占地及占用空间较小、节省土建及设备投资等特点，其使用具有一定的市场以及适用性。但同时由于筛碎一体式碎煤机设备主体仍为齿辊式碎煤机，其破碎机理导致的设备出力局限性决定了其适用范围的局限性。建议其设备适用的运煤系统出力不宜过大。

综上所述，筛碎一体式碎煤机工艺布置可以将常规粗、细碎煤机室合并为一座碎煤机室，具有节省工程建设投资、简化工艺流程等优点，因此建议在小型循环流化床锅炉发电厂运煤系统中可以根据工程需要采用其设备。同时应密切跟踪筛碎一体式碎煤机使用情况，及时与现场运行人员沟通，了解设备运行狀况，积累一定现场运行数据及存在问题后，应与设备厂家讨论改进设计方案，完善设备，使设备更加可靠稳定。

参考文献：

[1]《火力发电厂运煤设计技术规程第一部分 运煤部分》[M].（DL/T5187.1-2004）

[2]《大中型火力发电厂设计规程》[M].（GB 50660-2011）.