循环流化床锅炉破碎机改造选型

2024-02-18冯帅

建材与装饰 2024年1期

冯帅

（太原市热力集团有限责任公司，山西太原 030001）

0 引言

在现代工业4.0 时代，节能环保高效已经成为核心和主题在全国乃至全世界范围内实行，一个企业只有做到节能环保高效才能有机会在残酷的竞争中生存下去。煤矸石、煤泥、中煤等低热值煤的燃用首选设备是循环流化床锅炉。循环流化床锅炉如何做到高效节能环保，那就是将燃煤研磨达到粒度在10mm 左右，因为过大或过小的颗粒都会影响使其燃烧无法更加充分，所以一台好的燃煤破碎机对于企业的重要性那就不言而喻了。传统双齿辊破碎机一般需要通过两级破碎的方式将煤破碎到合适的尺寸，但由于动力煤经常混杂的矸石等杂质，所以经常会出现研磨不充分或者研磨时齿板损坏的问题，而更换齿板又是一个耗费人力物力的大项目，对于热力公司而言，如果因为维修破碎机而影响到供暖，在严寒时期将是一起无法估量的大事故，可能让很多人面临生病或者面临安全危险。对此，本文将研究如何选择新型高效筛分破碎一体机，从而减少事故的出现。

1 传统破碎机种类及优劣性

1.1 破碎机的常见形式

传统意义上的煤品破碎机一般有5 种形式，分别是双齿辊式、锤击式、环锤式、圆锥式和颚式破碎机。不同形式的破碎机衍生出同样原理但不同型号的破碎机。

1.1.1 双齿辊破碎机

常见的双齿辊破碎机一般以齿环式、齿帽式、齿板式和整体辊式4 种结构为主，一般可以通过调整两辊间距来研磨出符合要求的煤，但是当煤质中存在大量的煤矸石和其他过硬杂质时，可能会出现研磨不充分的情况，所以一般双齿辊式破碎机都会有二级细碎研磨，这样才能保证研磨出的煤粉符合循环流化床锅炉的要求[1]。

双齿辊式破碎机算是传统工业里比较老式的破碎机种类了，它的工作原理是通过一对或几对相互平行的齿板或圆形辊子相向旋转，将煤品带入齿板和圆辊中，通过齿板或圆辊的相互挤压和摩擦将煤品破碎，煤品被破碎后通过齿板被带到下一级。这种类型的破碎机原理比较简单且其结构并不复杂。

（1）优点。双齿辊破碎机由于破碎方便、适应性强、配件成本低、节能省电且对粘湿物料破碎效果利用率高等的特点，常常被运用到各类小型热源厂或电厂中。

（2）缺点。齿板是双齿辊式破碎机的主要磨损零件，在使用过程中齿板会直接和煤品接触，经过不断的磨损会出现齿片掉落，断裂等各种类型的损坏，一方面掉落的齿会随皮带输送到锅炉导致锅炉炉膛的损坏，另一方面齿板的磨损损坏程度会决定最终破碎煤品的效率，导致煤品无法达到所要的尺寸，使得锅炉燃烧不充分。同样在更换齿板时，需要将整块齿板卸下并对损坏的齿进行焊接，但是焊接后的齿板已经很难达到之前的工作强度，重复利用率较低。

1.1.2 环锤式细碎机

环锤式破碎机顾名思义是一种内部装有形似环锤的破碎机。环锤的一般通过锤柄悬挂在转子上，当破碎机转子开始转动时，环锤能随着转子一起转动。不仅如此，环锤还会在伴随转动时自己的转动。当煤品进入破碎腔内，环锤会用高速的冲击将煤品打击破碎，破碎前会将破碎机设定到一定的颗粒大小，当煤品被破碎到相信的尺寸后，才会被破碎机排除到机子外。

（1）优点。环锤式破碎机强度大，打击力强，可以将大块的硬度较高的煤矸石击碎，破碎煤品速度快，使用时间较短。

（2）缺点。煤品的最佳燃烧尺寸是10mm 左右，但由于环锤式破碎机通过挤压砸击的方式破碎煤品，所以其很难将煤品破碎到合适的尺寸。因为煤品颗粒大燃烧不充分，燃烧效率会降低，后期由于环保成本也会增加。由于环锤式破碎机出口处设置有筛篦，过湿的煤会导致出口堵塞。

1.1.3 锤击式破碎机

锤击式破碎机将锤头及组成部分安装在破碎腔内，当煤品从上方进入破碎机内，会被高速旋转的锤头击飞和击碎，煤品被锤头击飞因而高速冲向破碎板（齿板），破碎板将冲击而来的煤品击碎然后反弹至锤头，经过几次反复的锤击和碰撞，煤品最终被破碎成需要的颗粒。因为转子方向可以发生逆转，所以将破碎机分为可逆式和不可逆式，按锤子设置数量的多少也可将破碎机分为单排式和多排式锤式破碎机[2]。

（1）优点。可以利用齿板与锤头的间隙进行调节，保证煤品达到需要的尺寸。可逆式的设计可以让破碎机转子正转或反转，这样可以延长锤头的寿命。

（2）缺点。当煤品中含有较硬杂质时，会加速锤头随坏且效率不高。对含水量较高的煤品研磨效率不高。再使用时为了达到要求需要频繁的检修和调整平衡，增加人员工作强度。

1.1.4 圆锥式破碎机

圆锥破碎机是一种通过挤压煤品使其碎裂，最终达到破碎效果的破碎机。破碎机内部包括两个截椎体，分别是内锥和外锥，其中固定在主轴上是内锥，另一个是静至在外部的称为外锥。当煤品进入破碎机内会绕着定锥做转动，当内锥转动到外锥附近时，处于两椎体之间的煤品就会被挤压最终达到破碎，当破碎到需要的颗粒大小后排出。

（1）优点。圆锥破碎机工作平稳连续，可以将较硬的煤品研磨到需要的颗粒大小。

（2）缺点。由于圆锥破碎机在不断的转动，所以耗能比较大。在破碎过程中因为煤品形状不均匀，所以随着破碎机转动可能最后破碎完的煤品也无法均匀。由于破碎机内部结构复杂，维修难度比较大[3]。

1.1.5 颚式破碎机

颚式破碎机的历史可以追溯到160 年前，在破碎机的历史上也算是比较长的，颚式破碎机随着时代的变迁得到了优化和完善。颚式破碎机并不是一种结构复杂的器械，其重要组成部分包括固定的颚板和由偏心轴带动的动颚板。颚式破碎机依靠推力肘板将作用力传递到动颚体上，实现往复摆动。当煤品进入破碎机内部，依靠破碎机的常态运动能产生较大的破碎力，最终将煤品挤压破碎。

（1）优点。破碎机结构简单、维修方便适用于大块坚硬的煤品，维修相对容易。

（2）缺点。颚式破碎机是整机体积大重量高，占地面积比较大，不太适用于小型企业。

1.2 企业破碎机现状

某燃煤热源厂于2006 年建厂，2007 年投入使用。由于建厂初衷及当时煤品主要由矸石、煤泥、煤炭3 个部分组成，其中煤炭占比80%且一直以4000~5000 大卡优质煤为主，经实际测量，当来煤直径约为80mm 时，经过混掺后入一级破碎，其中一部分不能满足要求又经过二级破碎后，能达到10mm 左右颗粒，适合热源厂循环流化床锅炉的需求。在当时的情况下，双齿辊破碎机是非常经济适用的破碎机选择。

经过15 年的运行，由于来煤煤品无法达到80%的优质煤比例，现在的双齿辊破碎机已经出现机械老化、出力不够、煤品无法达到要求、维修次数过多、成本增加等多种弊端，所以急需更换适合的新型破碎机。

2 新型破碎机的选型

因为老式双齿辊破碎机已经无法满足现在破碎燃煤的需求，需要在现有位置更换新设备，但传统圆锥式破碎机破碎后的煤品无法满足循环硫化成锅炉的需要，颚式破碎机体积过大，原有位置无法进行安装。因为煤品中可能存在部分硬度较高的煤矸石，所以锤击式破碎机破碎效率无法保证，所以最终只能在环锤式破碎机中进行选取合适的机型[4]。

2.1 对新型破碎机要求

煤品由矸石和煤炭两个部分组成，其比例约为矸石30%，煤炭70%。其中为保证入炉煤粒径要求，筛分破碎后0~10mm 占97%以上，11~13mm 控制在3%以内，在运行时楼板动载荷不能超过40t，因此，要求选择一款新型环锤式破碎机。

2.2 新型破碎机型号

根据要求以及对市面上众多型号的比较分析，选择了一款筛分破碎一体式环锤破碎机。

筛分破碎一体机设计：①材料型号为环锤式筛分一体破碎机。②数量为1 套。③入料粒度≤300mm。④出料最大粒径≤10mm。⑤额定生产能力为350t/h。⑥适合20%~50%高水分煤矸石、煤泥掺烧。⑦噪声为80dB。⑧总功率为201.5kW。⑨电气启动方式及品牌为功率185kW 的防爆电机。⑩总重量为19t 动载荷35t。

2.3 破碎机工作原理及介绍

煤品从筛分器上方落到筛分布料板上，布料板冲破物料柱状结构，第一次缓冲布料实现完成。随后，物料落到缓冲筛轴组上，完成第二次缓冲扩散布料。缓冲筛轴组将物料匀速输送到筛分筛轴组上，符合粒度要求的物料，一方面通过筛轴与筛轴之间的轴缝隙滤出，另一方面通过筛轴上的筛条筛缝，透入筛轴内部，在轴内的正反螺旋输送装置作用下，将透入的物料，均匀的散布于整个筛轴内部并往两端口输送，在离心力和重力作用下一部份从筛缝甩出，剩余部份从轴端孔甩出。甩出的合格物料经设备内落煤通道到达下层皮带，不合格大颗粒物料，在筛面随筛轴的高速转动均匀的输送入破碎部再破碎。破碎部的环锤不仅能随转子旋转，还能绕锤轴自转，从而对煤品进行破碎。

煤品进入破碎机后，按照环锤式破碎机的工作原理将煤品破碎，最终通过筛孔排出机外。通过更换不同规格的筛板可以实现的对出料颗粒的调节，也可根据需要通过调节转子与筛板之间的间隙进行调节。破碎机的锤头一般有两种，不同类型的锤头可以对不同类别的煤品进行破碎。

通过以上过程最终实现粗细物料的高效筛分、均匀布料和粗大颗粒破碎的综合处理。