0  前言

循環流化床鍋爐具有燃料適應性廣，燃燒效率高，污染物排放低等優點，近年來得到很大發展，小到10t/h的工業鍋爐，大到1025t/h(300MW)電站鍋爐，目前大多選用循環流化床這種爐型。

本人多次參與并主持小型熱電站的設計和調試工程，發現輸煤破碎系統設計不合理、設備選型不對、設備質量問題對鍋爐能否連續穩定運行影響很大。使用單位包括許多工業設計院對輸煤破碎系統重視程度不夠，經驗也不足，因而出現了較多的問題。本文從循環流化床鍋爐的運行要求和節省投資的角度，結合本省無煙煤的特性對小型循環流化床鍋爐(〈220t/h)輸煤破碎系統的設計提出一些建議。

1  破碎設備存在的問題

循環流化床鍋爐對輸煤破碎系統應該說要求還是很嚴格的，不但要求控制最大粒徑在8∽10mm以內，而且對其粒徑的分布有要求。

目前75t/h以下鍋爐大多采用環錘式破碎機。環錘式破碎機是一種帶有環錘的沖擊轉子式的破碎機，其主要工作原理：物料從入料口進入破碎機后，首先受到隨轉子高速旋轉的環錘的沖擊作用而破碎；同時從環錘處獲得動能，高速度地沖向破碎板，受到第二次破碎，然后落到篩板上，受到環錘的剪切、擠壓、研磨以及物料與物料相互撞擊作用而進一步破碎，并通過篩孔排出。不能破碎的雜物則進入金屬收集器，然后定期清除。其出料粒度的調節可通過不同規格的篩板來實現，出料粒度可在3～60mm內選擇。

從運行情況來看，環錘式破碎機基本能滿足循環流化床鍋爐的運行要求，但是其篩板堵煤問題始終沒辦法解決。由于福建雨季時間較長，雖然各個廠都設有一定容積的干煤棚，但煤在運輸過程就已受潮或淋濕，使得破碎的原煤含表面水量很容易達到10%,造成破碎機堵煤，基本上每天都要清理1～2次，甚至每班要清理1次，工人勞動強度較大。第二個問題就是篩板磨損厲害，3～4個月就要更換，目前有使用單位將篩板材料改成不銹鋼，運行時間可提高好幾倍。

由于環錘式破碎機存在堵煤和過破碎這些缺點，青山紙業這次上的150t/h循環流化床鍋爐煤破碎機采用輥式煤破碎機。其主要工作原理：物料從雙輥間通過，受到雙輥的碾壓而破碎，其粒度是通過調整雙輥間的距離來控制的。從原理上來說，這種破碎機不會存在堵煤，過破碎現象較輕，設備選型還是不錯的。這臺破碎機在剛開始投入使用時效果不理想，雙輥的定位銷常常斷掉，為此只好暫時調寬雙輥之間的距離，導致破碎出來的煤顆粒最大粒徑超過25mm。這樣的煤粒子進入爐膛燃燒，在入煤口的地方有可能造成局部流化不良，造成結焦。經過分析，其主要有以下幾個原因：①干煤棚落煤斗格柵間距太大（300x300）,可能會混有一些大的石塊或沒有分離出的鐵塊進入破碎機。②落煤斗處給煤機給煤不均勻，有時流量很大。③皮帶機雖裝有兩級磁鐵分離器，均裝于皮帶機中部，但其吸附能力太小，分離鐵礦石太少。④破碎機所配的布煤裝置不能很均勻的布煤。⑤雙輥之間的距離是固定死的，對一些大的硬質塊狀物不能避讓,而且沒有很好的保護措施。目前采取了以下三項措施，基本可控制煤粒度在10mm以內：①將落煤斗格柵間距改成150x150。②給煤機進口處加裝一塊擋板,使得給煤量比較均勻。③加裝兩個吸附能力更強的磁鐵分離器。

青紙這臺破碎機由于設計上的缺陷，不值得推廣使用。根據有關介紹，有廠家已生產出改進型的輥式破碎機,名稱是組合式齒輥破碎機,其主要有以下幾點優點：

(1)對破碎物料水分不敏感，不容易粘堵；

(2)均勻布料裝置和細篩粉裝置合為一體的獨特設計，消除了過破碎現象；

(3)粗碎和細碎緊密組合設計故無需在入口安裝吸塵裝置；

(4)采用液壓自動退讓裝置和雜物清除裝置，能有效地防止非鐵磁性合金塊狀物、硬石塊對齒輥的破壞和木塊及柔性物體對齒輥正常工作的危害；

(5)可以分體異地安裝或多級組合實現一機粗、中、細破碎，達到“一機多破”；

(6)采用機械、電氣、液壓多重保護裝置和聯鎖裝置，有效的保護電機、破碎機；

(7)采取多種布置的傳動方式，可以滿足老電廠的改造要求

從以上幾點介紹來看這種破碎機應該是適合破碎福建無煙煤的，有效的解決了堵煤和過破碎的問題。由于這種破碎機具有自動避讓和保護功能，有文章介紹說適合煤矸石的破碎。但由于煤矸石硬質石塊較多，雙輥經常性退讓會導致過多的粗顆粒進入爐膛燃燒，而且會加快齒輥表面的磨損，加大維護的工作量。鑒于這些原因，這種破碎機應該說不適合煤矸石的破碎。

由于福建煤矸石儲量豐富，為充分利用這部分資源，上了不少小型的煤矸石電廠，采用的也是環錘式破碎機。從一些大一點的電廠使用情況來看，無底蓖雙向可逆錘擊式破碎機是比較適合煤矸石的破碎。這種破碎機通過對轉速、破碎板與錘頭間的間隙調整來調節出料粒度，不易堵煤。錘頭雙向磨損，可延長其使用壽命，如果錘頭材質采用超高錳合金，正反轉使用可達到2000小時左右。雙向可逆錘擊式破碎機有個缺點就是出口間隙的調整較困難，因為錘臂是鉸鏈連接，靜態時受重力作用自然垂下，靜態和動態的出口間隙差別很大。目前這種破碎機最小裝機功率為110KW,如果鍋爐總容量在75t/h以下也不太匹配。

2  破碎前的除鐵問題

為防止混在煤中的鐵件損壞破碎機，在破碎機前都有裝電磁分離器。從幾個廠了解的情況以及本人自己所做的一些設計，包括一些標準圖集，往往都只采用了一級電磁分離器,實際使用過程中發現還有許多鐵件進入破碎機。設計上通常都將電磁分離器懸掛在皮帶機中部,皮帶上煤層底部的鐵匠往往吸不出來。由于目前小型的循環流化床鍋爐大多采用環錘式破碎機，對小鐵件不是很敏感，一般不會造成瞬時破壞，對設備的磨損只是長期的，所以一些運行單位也忽略了其危害。從使用情況來看，要將煤中的磁性物質除得比較干凈，至少要裝兩級電磁分離器，第一級選用懸掛式電磁分離器，安裝于皮帶中部，第二級裝于頭部滾筒上方。如果第二級選用滾筒式電磁分離器，其效果會更好。

3  破碎前的篩分問題

鑒于福建無煙煤細顆粒較多，如果原煤不經篩分全部進入破碎機破碎必然會有一部分煤粒子過破碎。這部分細粒子一次通過爐膛時有很大一部分未能被完全燃盡，而旋風分離器對100μm的顆粒分離效率只有80%左右，捕捉能力有限，這樣就造成了鍋爐飛灰殘碳較高。我們公司在永定閩福水泥和青山紙業調試的這兩臺鍋爐均由外省的工業設計院進行規劃設計，設計時均未考慮安裝篩分設備。閩福水泥破碎機選用HSX-100兩級環錘式破碎機,這種破碎機對堵煤和過破碎問題沒辦法解決，入口又不做篩分，使得這一現象更嚴重。閩福水泥破碎設備一用一備，其褲衩管較長，空間較大，目前已將其中一臺破碎機拆除，另一臺入口加裝了一臺振動篩。青山紙業破碎機只考慮一臺，所以破碎機上方空間有限，已沒有位置安裝振動篩,而且其選用的破碎機基本上沒有堵煤和過破碎現象，所以沒有篩分問題也不大。但對于150t/h鍋爐的企業自備電廠來說，煤破碎量大，供電和供汽中斷對企業生產也很大，建議煤破碎系統考慮一套備用。

目前福建中小型的循環流化床鍋爐煤篩分設備大多選用振動篩，運行情況良好，基本上沒有發現過堵煤現象。有些企業使用滾筒篩,運行效果不錯，噪聲也小，但在福建使用也碰到堵煤的問題，建議生產廠家設計一套簡易的清掃裝置，如果可行，滾筒篩也是不錯的選型設備。

4  爐前煤斗堵煤問題

從目前循環流化床鍋爐的運行情況來看，煤斗堵煤是普遍現象，如果發現不及時，就有可能造成鍋爐滅火。中小型鍋爐其給煤斗的總有效容積一般做到鍋爐額定蒸發量的10~12h耗煤量，細小的煤顆粒在錐型的煤倉內相互擠壓，使煤粒之間、煤粒與煤倉壁之間產生摩擦力，越接近下煤口，其摩擦及擠壓力越大。目前設計院設計的下煤口尺寸是根據皮帶機帶寬來設計的，出口較小，普遍在500x500左右，因此在離下煤口（約1m）處的煤容易搭橋。而且煤越細，表面式水份越大，煤粒間的粘附力也越大。因此循環流化床鍋爐在雨季時煤倉堵煤現象特別嚴重，而原來的鏈條爐煤斗堵煤現象較少。鑒于煤斗堵塞事故的高發生率，設計單位在煤斗設計上應引起重視。從實際使用效果來看，有以下幾條措施可以采用：

（1） 煤斗相鄰兩壁交線與水平面夾角不應小于65°，壁面與水平面夾角不應小于70°。

相鄰壁交線內側應做成圓弧形，圓弧的半徑宜為200mm。由于一些設計單位到運行現場機會不多，對堵煤現象認識不深，在設計煤斗時往往都沒有達到上述要求。

（2） 從目前各企業的情況來看，35t/h以下鍋爐煤斗基本上是鋼筋混凝土，35∽75t/h鍋爐煤斗大多上部是鋼筋混凝土，下部采用碳鋼板制作，75t/h以上鍋爐傾向采用全鋼板。為了減少煤粒與倉壁之間的磨擦力，相關的一些文章建議在倉壁內襯不銹鋼板或PVC板，這也是一個很好措施。但在實際運行中發現只要煤斗內壁做得光滑平整，不管是鋼煤斗還是混凝土煤斗，而且壁面與水平面夾角保證在65°以上，在煤斗上部基本沒有發現堵煤現象，堵煤一般都發生在距離落煤口1.5m以下的范圍。建議底部的這部分煤斗用6mm不銹鋼板制作，做成雙曲線型，這樣可以減輕搭橋現象，同時要保證足夠的傾斜度。具體做法可參考圖1:

5  爐前溜煤管堵煤問題

閩福水泥65t/h鍋爐是哈鍋制造的，其布風板面積為8600x4120(寬x深)， 由于爐膛較寬，哈鍋采用三臺拋煤機在爐膛稀相區給煤，由于設備質量問題，在鍋爐調試過程中多次卡住，造成鍋爐停爐。經我公司技術人員分析研究并取得運行單位同意后將拋煤機拆除，直接將溜煤管接進爐膛，然后從二次風管接兩根DN50的管到溜煤管入口點，作為播煤密封風。鍋爐運行時爐膛溫度比較均勻，表明播煤效果不錯，溜煤管不會發熱，說明密封效果也很好。

青山紙業150t/h鍋爐是濟鍋制造的，也在爐膛稀相區給煤，溜煤管進爐膛的地方設有一股播煤風，其密封風設于稱重給煤機尾部，由于給煤機上方插管閥漏風，造成溜煤管處密封效果不好。在煤比較濕的時候，溜煤管堵煤嚴重，在調試過程中造成停爐。具體分析原因有以下兩點：①溜煤管傾斜度不夠，與水平面夾角只有50°左右；②由于密封效果不好，落煤口處的煤被高溫煙氣加熱后蒸發的水蒸氣聚集在附近的溜煤管內，很容易使濕煤黏結,最終導致整根溜煤管堵塞。青紙目前已經將密封風移至爐前溜煤管上方，堵煤現象有所改善，但仍不能最終解決問題。

綜合分析，要保證溜煤管不堵煤，煙氣不反竄，需要做到以下幾點：

（1）溜煤管傾斜度要做到60°左右。

（2）溜煤管給煤口處密封風的動壓和靜壓均要大于該點煙氣靜壓和動壓。

雖然不同的鍋爐給煤口位置不一樣，該點處的煙壓一般在-50~500Pa范圍內，流速在6m/s以內。考慮到鍋爐的異常運行情況以及一定的安全余量，只要保證給煤口處風壓＞1000Pa,流速＞7m/s，煙氣就不會反竄。循環流化床鍋爐一次風機其出口靜壓一般都在6∽7KPa以上，引一股一次冷風作為密封風，根據給煤口的風壓、風速計算出密封風流量，就能取得很好的密封效果。

（3）為了使密封風不向給煤機反竄，還需考慮密封風管和溜煤管的夾角。

6  結束語

小型循環流化床鍋爐的輸煤破碎系統會出現上述的問題，主要還是對這一輔助系統重視程度不夠，一些細節的東西不注意。前面提的一些建議是本人設計、調試過程中的一些體會，希望我省小型循環流化床鍋爐輸煤系統能夠避免出現以上類似的一些小問題，也希望設備制造廠家對這些輔助設備的設計和材料選型上能有更深入的研究。

參考文獻

1. 呂俊福 張建勝 岳光溪 主編《循環流化床鍋爐運行與檢修》中國水利水電出社

2. 岑可法等《循環流化床鍋爐原理設計及運行》中國電力出版社

3.《中小型熱電聯產工程設計手冊》中國電力出版社

文章作者：熊賢周 福建省東鍋節能科技有限公司