0  前言

循环流化床锅炉具有燃料适应性广，燃烧效率高，污染物排放低等优点，近年来得到很大发展，小到10t/h的工业锅炉，大到1025t/h(300MW)电站锅炉，目前大多选用循环流化床这种炉型。

本人多次参与并主持小型热电站的设计和调试工程，发现输煤破碎系统设计不合理、设备选型不对、设备质量问题对锅炉能否连续稳定运行影响很大。使用单位包括许多工业设计院对输煤破碎系统重视程度不够，经验也不足，因而出现了较多的问题。本文从循环流化床锅炉的运行要求和节省投资的角度，结合本省无烟煤的特性对小型循环流化床锅炉(〈220t/h)输煤破碎系统的设计提出一些建议。

1  破碎设备存在的问题

循环流化床锅炉对输煤破碎系统应该说要求还是很严格的，不但要求控制最大粒径在8∽10mm以内，而且对其粒径的分布有要求。

目前75t/h以下锅炉大多采用环锤式破碎机。环锤式破碎机是一种带有环锤的冲击转子式的破碎机，其主要工作原理：物料从入料口进入破碎机后，首先受到随转子高速旋转的环锤的冲击作用而破碎；同时从环锤处获得动能，高速度地冲向破碎板，受到第二次破碎，然后落到筛板上，受到环锤的剪切、挤压、研磨以及物料与物料相互撞击作用而进一步破碎，并通过筛孔排出。不能破碎的杂物则进入金属收集器，然后定期清除。其出料粒度的调节可通过不同规格的筛板来实现，出料粒度可在3～60mm内选择。

从运行情况来看，环锤式破碎机基本能满足循环流化床锅炉的运行要求，但是其筛板堵煤问题始终没办法解决。由于福建雨季时间较长，虽然各个厂都设有一定容积的干煤棚，但煤在运输过程就已受潮或淋湿，使得破碎的原煤含表面水量很容易达到10%,造成破碎机堵煤，基本上每天都要清理1～2次，甚至每班要清理1次，工人劳动强度较大。第二个问题就是筛板磨损厉害，3～4个月就要更换，目前有使用单位将筛板材料改成不锈钢，运行时间可提高好几倍。

由于环锤式破碎机存在堵煤和过破碎这些缺点，青山纸业这次上的150t/h循环流化床锅炉煤破碎机采用辊式煤破碎机。其主要工作原理：物料从双辊间通过，受到双辊的碾压而破碎，其粒度是通过调整双辊间的距离来控制的。从原理上来说，这种破碎机不会存在堵煤，过破碎现象较轻，设备选型还是不错的。这台破碎机在刚开始投入使用时效果不理想，双辊的定位销常常断掉，为此只好暂时调宽双辊之间的距离，导致破碎出来的煤颗粒最大粒径超过25mm。这样的煤粒子进入炉膛燃烧，在入煤口的地方有可能造成局部流化不良，造成结焦。经过分析，其主要有以下几个原因：①干煤棚落煤斗格栅间距太大（300x300）,可能会混有一些大的石块或没有分离出的铁块进入破碎机。②落煤斗处给煤机给煤不均匀，有时流量很大。③皮带机虽装有两级磁铁分离器，均装于皮带机中部，但其吸附能力太小，分离铁矿石太少。④破碎机所配的布煤装置不能很均匀的布煤。⑤双辊之间的距离是固定死的，对一些大的硬质块状物不能避让,而且没有很好的保护措施。目前采取了以下三项措施，基本可控制煤粒度在10mm以内：①将落煤斗格栅间距改成150x150。②给煤机进口处加装一块挡板,使得给煤量比较均匀。③加装两个吸附能力更强的磁铁分离器。

青纸这台破碎机由于设计上的缺陷，不值得推广使用。根据有关介绍，有厂家已生产出改进型的辊式破碎机,名称是组合式齿辊破碎机,其主要有以下几点优点：

(1)对破碎物料水分不敏感，不容易粘堵；

(2)均匀布料装置和细筛粉装置合为一体的独特设计，消除了过破碎现象；

(3)粗碎和细碎紧密组合设计故无需在入口安装吸尘装置；

(4)采用液压自动退让装置和杂物清除装置，能有效地防止非铁磁性合金块状物、硬石块对齿辊的破坏和木块及柔性物体对齿辊正常工作的危害；

(5)可以分体异地安装或多级组合实现一机粗、中、细破碎，达到“一机多破”；

(6)采用机械、电气、液压多重保护装置和联锁装置，有效的保护电机、破碎机；

(7)采取多种布置的传动方式，可以满足老电厂的改造要求

从以上几点介绍来看这种破碎机应该是适合破碎福建无烟煤的，有效的解决了堵煤和过破碎的问题。由于这种破碎机具有自动避让和保护功能，有文章介绍说适合煤矸石的破碎。但由于煤矸石硬质石块较多，双辊经常性退让会导致过多的粗颗粒进入炉膛燃烧，而且会加快齿辊表面的磨损，加大维护的工作量。鉴于这些原因，这种破碎机应该说不适合煤矸石的破碎。

由于福建煤矸石储量丰富，为充分利用这部分资源，上了不少小型的煤矸石电厂，采用的也是环锤式破碎机。从一些大一点的电厂使用情况来看，无底蓖双向可逆锤击式破碎机是比较适合煤矸石的破碎。这种破碎机通过对转速、破碎板与锤头间的间隙调整来调节出料粒度，不易堵煤。锤头双向磨损，可延长其使用寿命，如果锤头材质采用超高锰合金，正反转使用可达到2000小时左右。双向可逆锤击式破碎机有个缺点就是出口间隙的调整较困难，因为锤臂是铰链连接，静态时受重力作用自然垂下，静态和动态的出口间隙差别很大。目前这种破碎机最小装机功率为110KW,如果锅炉总容量在75t/h以下也不太匹配。

2  破碎前的除铁问题

为防止混在煤中的铁件损坏破碎机，在破碎机前都有装电磁分离器。从几个厂了解的情况以及本人自己所做的一些设计，包括一些标准图集，往往都只采用了一级电磁分离器,实际使用过程中发现还有许多铁件进入破碎机。设计上通常都将电磁分离器悬挂在皮带机中部,皮带上煤层底部的铁匠往往吸不出来。由于目前小型的循环流化床锅炉大多采用环锤式破碎机，对小铁件不是很敏感，一般不会造成瞬时破坏，对设备的磨损只是长期的，所以一些运行单位也忽略了其危害。从使用情况来看，要将煤中的磁性物质除得比较干净，至少要装两级电磁分离器，第一级选用悬挂式电磁分离器，安装于皮带中部，第二级装于头部滚筒上方。如果第二级选用滚筒式电磁分离器，其效果会更好。

3  破碎前的筛分问题

鉴于福建无烟煤细颗粒较多，如果原煤不经筛分全部进入破碎机破碎必然会有一部分煤粒子过破碎。这部分细粒子一次通过炉膛时有很大一部分未能被完全燃尽，而旋风分离器对100μm的颗粒分离效率只有80%左右，捕捉能力有限，这样就造成了锅炉飞灰残碳较高。我们公司在永定闽福水泥和青山纸业调试的这两台锅炉均由外省的工业设计院进行规划设计，设计时均未考虑安装筛分设备。闽福水泥破碎机选用HSX-100两级环锤式破碎机,这种破碎机对堵煤和过破碎问题没办法解决，入口又不做筛分，使得这一现象更严重。闽福水泥破碎设备一用一备，其裤衩管较长，空间较大，目前已将其中一台破碎机拆除，另一台入口加装了一台振动筛。青山纸业破碎机只考虑一台，所以破碎机上方空间有限，已没有位置安装振动筛,而且其选用的破碎机基本上没有堵煤和过破碎现象，所以没有筛分问题也不大。但对于150t/h锅炉的企业自备电厂来说，煤破碎量大，供电和供汽中断对企业生产也很大，建议煤破碎系统考虑一套备用。

目前福建中小型的循环流化床锅炉煤筛分设备大多选用振动筛，运行情况良好，基本上没有发现过堵煤现象。有些企业使用滚筒筛,运行效果不错，噪声也小，但在福建使用也碰到堵煤的问题，建议生产厂家设计一套简易的清扫装置，如果可行，滚筒筛也是不错的选型设备。

4  炉前煤斗堵煤问题

从目前循环流化床锅炉的运行情况来看，煤斗堵煤是普遍现象，如果发现不及时，就有可能造成锅炉灭火。中小型锅炉其给煤斗的总有效容积一般做到锅炉额定蒸发量的10~12h耗煤量，细小的煤颗粒在锥型的煤仓内相互挤压，使煤粒之间、煤粒与煤仓壁之间产生摩擦力，越接近下煤口，其摩擦及挤压力越大。目前设计院设计的下煤口尺寸是根据皮带机带宽来设计的，出口较小，普遍在500x500左右，因此在离下煤口（约1m）处的煤容易搭桥。而且煤越细，表面式水份越大，煤粒间的粘附力也越大。因此循环流化床锅炉在雨季时煤仓堵煤现象特别严重，而原来的链条炉煤斗堵煤现象较少。鉴于煤斗堵塞事故的高发生率，设计单位在煤斗设计上应引起重视。从实际使用效果来看，有以下几条措施可以采用：

（1） 煤斗相邻两壁交线与水平面夹角不应小于65°，壁面与水平面夹角不应小于70°。

相邻壁交线内侧应做成圆弧形，圆弧的半径宜为200mm。由于一些设计单位到运行现场机会不多，对堵煤现象认识不深，在设计煤斗时往往都没有达到上述要求。

（2） 从目前各企业的情况来看，35t/h以下锅炉煤斗基本上是钢筋混凝土，35∽75t/h锅炉煤斗大多上部是钢筋混凝土，下部采用碳钢板制作，75t/h以上锅炉倾向采用全钢板。为了减少煤粒与仓壁之间的磨擦力，相关的一些文章建议在仓壁内衬不锈钢板或PVC板，这也是一个很好措施。但在实际运行中发现只要煤斗内壁做得光滑平整，不管是钢煤斗还是混凝土煤斗，而且壁面与水平面夹角保证在65°以上，在煤斗上部基本没有发现堵煤现象，堵煤一般都发生在距离落煤口1.5m以下的范围。建议底部的这部分煤斗用6mm不锈钢板制作，做成双曲线型，这样可以减轻搭桥现象，同时要保证足够的倾斜度。具体做法可参考图1:

5  炉前溜煤管堵煤问题

闽福水泥65t/h锅炉是哈锅制造的，其布风板面积为8600x4120(宽x深)， 由于炉膛较宽，哈锅采用三台抛煤机在炉膛稀相区给煤，由于设备质量问题，在锅炉调试过程中多次卡住，造成锅炉停炉。经我公司技术人员分析研究并取得运行单位同意后将抛煤机拆除，直接将溜煤管接进炉膛，然后从二次风管接两根DN50的管到溜煤管入口点，作为播煤密封风。锅炉运行时炉膛温度比较均匀，表明播煤效果不错，溜煤管不会发热，说明密封效果也很好。

青山纸业150t/h锅炉是济锅制造的，也在炉膛稀相区给煤，溜煤管进炉膛的地方设有一股播煤风，其密封风设于称重给煤机尾部，由于给煤机上方插管阀漏风，造成溜煤管处密封效果不好。在煤比较湿的时候，溜煤管堵煤严重，在调试过程中造成停炉。具体分析原因有以下两点：①溜煤管倾斜度不够，与水平面夹角只有50°左右；②由于密封效果不好，落煤口处的煤被高温烟气加热后蒸发的水蒸气聚集在附近的溜煤管内，很容易使湿煤黏结,最终导致整根溜煤管堵塞。青纸目前已经将密封风移至炉前溜煤管上方，堵煤现象有所改善，但仍不能最终解决问题。

综合分析，要保证溜煤管不堵煤，烟气不反窜，需要做到以下几点：

（1）溜煤管倾斜度要做到60°左右。

（2）溜煤管给煤口处密封风的动压和静压均要大于该点烟气静压和动压。

虽然不同的锅炉给煤口位置不一样，该点处的烟压一般在-50~500Pa范围内，流速在6m/s以内。考虑到锅炉的异常运行情况以及一定的安全余量，只要保证给煤口处风压＞1000Pa,流速＞7m/s，烟气就不会反窜。循环流化床锅炉一次风机其出口静压一般都在6∽7KPa以上，引一股一次冷风作为密封风，根据给煤口的风压、风速计算出密封风流量，就能取得很好的密封效果。

（3）为了使密封风不向给煤机反窜，还需考虑密封风管和溜煤管的夹角。

6  结束语

小型循环流化床锅炉的输煤破碎系统会出现上述的问题，主要还是对这一辅助系统重视程度不够，一些细节的东西不注意。前面提的一些建议是本人设计、调试过程中的一些体会，希望我省小型循环流化床锅炉输煤系统能够避免出现以上类似的一些小问题，也希望设备制造厂家对这些辅助设备的设计和材料选型上能有更深入的研究。

参考文献

1. 吕俊福 张建胜 岳光溪 主编《循环流化床锅炉运行与检修》中国水利水电出社

2. 岑可法等《循环流化床锅炉原理设计及运行》中国电力出版社

3.《中小型热电联产工程设计手册》中国电力出版社

文章作者：熊贤周 福建省东锅节能科技有限公司