CFB 锅炉碎煤机行业发展趋势与设备选型

徐州卡勒米特抗磨工程研究所 王东善 王国平 陈之嵩、唐旭

浙江西子联合工程有限公司    刘成荣  

【摘 要】循环流化床锅炉是一种利用流化燃烧技术的设备，具有清洁、高效、煤种适应广、便于实现机械化和自动化、降低环境污染等优点，越来越受到重视。在我国，循环流化床锅炉从六十年代开始，陆续在部分电厂使用，近几年来发展迅速，越来越多地在中小型电厂及工业企业中得到应用，并且容量越来越大。循环硫化床锅炉对入炉煤粒度要求严格，颗粒过大会造成磨损面积扩大、磨损速度加快等问题；燃煤过细将导致循环效果不好,燃尽不良,影响锅炉效率。因此破碎系统在输煤系统运行中的可靠性将直接影响到锅炉的安全经济运行。

【关键词】循环流化床锅炉、破碎机设备选型、齿辊破碎机

一、国内碎煤机的形式和使用性能分析

目前国内循环流化床锅炉配置的碎煤设备主要有环锤式破碎机、可逆锤式破碎机和新型四齿辊破碎机等。每种破碎机由于生产厂家不同其结构有所区别，但其破碎原基本相同。在四齿辊破碎机之前。大多使用的是锤式破碎机、环锤式破碎机，尤以环锤式破碎机使用最多。但随着齿辊破碎技术发展和推广使用，且由于齿辊破碎机具有独特的优势，所以齿辊破碎机必将有逐步取代环锤式破碎机、可逆锤式破碎机的趋势。下面就对这三种破碎机的结构、破碎原理及使用性能进行比较分析。

1.环锤破碎机是一种带有环锤的冲击转子式破碎机。该破碎机主要适于抗压强度值小于150Mpa的物料。物料进入破碎机后，首先受到高速旋转的环锤的冲击而被初碎，初碎的物料撞击到破碎板后进一步被破碎。当初碎物料落到筛板及环锤之间时又受到环锤的剪切、滚碾和研磨等作用被破碎到规定的粒度，而后从筛板栅孔中排出，而少量不能被破碎的杂物在离心力的作用下经拨料板被抛到除铁室后定期清除。它依靠安装在底部的固定筛板栅孔来控制排料的粒度。

从现在为循环流化床锅炉配置的环锤式破碎机的使用情况看来，存在下列问题：

a.实际出力达不到铭牌出力，正常情况下最大出力只有铭牌出力60％左右。

b.对煤的表面湿度适应性差，由于流化床锅炉燃料要求粒度一般在10mm以下，所以环锤破碎机底部的筛孔尺寸也较小，当煤质表面水份达5 ％以上时，便经常发生堵塞现象，直接影响正常生产。

c.锤环和破碎筛板磨损较快，使用时间短，维护费用高，工作量大。

原因分析如下：

a.环锤式破碎机在循环流化床锅炉来推广普及前，主要应用于燃烧煤粉锅炉给煤系统一级粗粒破碎，将进厂的原煤破碎成30mm以下粒度，送到煤仓供磨煤机制备煤粉。当应用在循环流化床锅炉上制备粒度在13mm以下，甚至有的锅炉要求粒度在10mm以下时，只是通过改变破碎筛板的孔眼尺寸来保证破碎粒度。虽然设计时理论上保证了孔眼的通过量能满足出力要求，但实际运行时相差较大，这与煤的破碎粒度、湿度及破碎筛板的孔眼尺寸相关，破碎粒度越少，出力越低，湿度越大，造成孔眼的堵塞率越高从而出力降低越大，孔眼尺寸小，物料通过孔眼的时间将延长，导致出力下降。

b.环锤式破碎机破碎的物料在破碎室内经过反复击打、挤压破碎，物料在破碎机内有一定的停留时间，当破碎的煤湿度大时，锤环对煤的击打和挤压造成煤粘接在一起，形成堵煤，被迫停运清理，特别在冬夏两季，煤质湿度大时，给生产运行带来极大的困难。经运行经验确定，当煤质表面水份大于5％时，破碎机便会经常发生堵塞现象。

c.环锤破碎机的转子转速一般在960r/min以下，锤环在破碎煤的过程中，在打击半圈内，煤与锤环的撞击除中心一点是垂直撞击外，其余部分都以不同的角度撞击，这导致锤环的磨损非常快。破碎筛板在破碎过程，也同样受到类似的撞击，磨损也较快。另外，锤环在运行过程中常发生碎断现象，需经常检查填补更换，所以维护工作量较大。锤环和破碎筛板一般都采用特殊的耐磨抗冲击材料，费用较高。

2.可逆锤式破碎机：可逆锤式破碎机的基本结构包括：机壳体、破碎板、筛板、转子和锤子。其锤子由悬挂杆直接挂在转子上，形式有单转子、双转子、有筛板、无筛板等。破碎的物料从入料口进入旋转锤子的轨道被锤子打击粉碎后冲向对面的破碎板（或另一个转子的锤头）进行撞击破碎，反弹回来的物料又进入锤子轨道被锤子打击破碎，直至向下冲落离开锤子轨道从出料口或筛板孔排出。物料破碎粒度的大小主要依靠调节锤头顶端与破碎板之间的间距的大小来保证，有筛板的破碎机，物料向下冲落过程中筛板除起到进一步冲击破碎作用外，主要是阻挡一些不可破碎物进入下一级设备，影响其它给煤设备的运行，停机后除掉这些不可破碎杂物。单转子的可正反两方向运行；双转子的只能一个方向运行。

从现在为循环流化床锅炉配置的可逆锤式破碎机的使用情况看来，存在的问题如下：

    a.煤种适应上，目前国内循环流化床锅炉电厂燃用的煤种，锤式破碎机都能满足其破碎要求，破碎粒度均在保证范围13mm以下，甚至可以进行调节锤头和破碎板之间的间距使出料粒度更小或更大。论文环流化床锅炉燃煤破碎设备的研究与设计来自

    b.出力方面：在煤质水份低的情况下能够达到额定出力，水份高时出力受限制，甚至堵塞。齿型破碎板的破碎机更易粘堵，破坏了破碎机的正常工作，造成出力降低，出料过细；有筛板结构易发生筛板堵塞，造成负荷超载设备损坏。

    c.锤头端头磨损较快。虽然锤头端点的线速度达50～53m／ｓ，但是下落的物料与锤头的撞击未达到合适的撞击面，撞击面过小，只集中在锤头顶端造成过渡磨损加快，需经常进行调节破碎间隙。

    d.没有筛板的锤式破碎机，其出料粒度的大小由破碎板下半部与锤头端部的间隙大小决定，调节这个间隙可获得要求的粒度，这种结构要求煤中不应有铁块、石块等不可破碎的杂物，但实际情况是，煤中存有不可破碎的杂物是不可避免的，这种不可破碎的杂物易造成锤头和破碎板的损坏，并随着破碎后的煤进入到下一级设备送往锅炉，时常会发生由于这些杂物的存在造成锅炉给煤系统的卡涩，塞堵故障，时间增长，这些不可破碎的铁块、石块等大量积聚在锅炉床面，影响锅炉正常流化燃烧。输煤系统即使设置除铁器等设备，但对煤中的这些杂质是无法全部除掉的，这说明一些如铁块、石块等杂质进入下一级是不可避免的。

3.新型四齿辊分级破碎机，双电机启动，上下各两组齿辊，两齿辊相向转动,四个齿辊转速均不相同。物料进入破碎机后,小于两齿辊间隙的物料直接通过,可有效减少物料的过粉碎现象。大于两齿辊间隙的物料被旋转的齿劈破或折破到合格粒度。独特的设计使其具有自动清除粘堵物的功能,水分含量较高的物料也不会粘堵,能保证设备持续运转。该破碎机主要适于抗压强度值小于100Mpa 、进料粒度小于300 mm的物料。可将物料从300mm直接破碎到8mm 以下，成品粒度任意可调，适合循环流化床锅炉燃煤的破碎。

其主要特点为：

a.具有破碎、分级的双重功效。新型四齿辊分级破碎机，破碎齿螺旋布置在齿辊上，两辊相对运动如旋转的格筛，将小于产品粒度的物料筛去，对大块物料进行破碎，避免了进入破碎机的物料搀杂破碎的缺陷。具有破碎、筛分的双重功效，在一定范围内可单独完成破、筛作业，无需配备筛分设备，简化系统，节省投资。

b噪音低、振动小节能环保。振动噪音低于80db(A)与异步电动机接近。动载荷约是静载荷的1.3 倍，对建筑物影响很小，无需设置减振平台。进、出料口的风压差极小,几乎不会扬尘，无需除尘设备。在出力相同的情况下，所需电机功率仅为同类产品的40-70%。

c、严格保证产品粒度。该机采用固定中心距，对物料进行强行破碎，齿辊的结构尺寸根据产品粒度要求进行设计，严格控制产品通过的空间尺寸，作为最终的粒度把关破碎设备。产品粒度均匀合格、粉煤出量少、节能降耗、设备使用寿命长。破碎齿磨损后现场可直接堆焊修复或更换齿帽，方便快捷、生产维修费用低。

d、过粉碎极低。采用剪切原理，小于要求粒度的物料直接通过，只对大于粒度要求的物料进行破碎，避免了进入破碎机的物料搀杂破碎的缺陷，所以具有极低的过粉碎率。对于煤炭、焦炭等中硬物料，过粉碎率一般在5％以下。

e、结构简单、配有先进的过载保护装置。齿板与齿辊间采用燕尾槽联结，便于安装和检修。取消了传统破碎机中的长齿齿轮传动和退让系统，减少了中间能耗和故障点。整机操作简单、两辊完全对称具有很好的互换性。除配有电流过载保护系统和皮带传动保护外，还设有特殊的弹簧感应自动退让装置能自动调大和恢复齿间距离可有效保护齿板。为保证齿板的均匀磨损，使得整机运行可靠，而一旦出现堵转现象便会自动停机并发出警报，保护机器及整个系统。

f、中心距可调。国内首创实现保证产品粒度前提下的刚性可调，可根据产品粒度要求方便快捷地加以调整。

二、国内齿辊破碎机的五代发展

齿辊破碎机目前在中等硬度以下的物料破碎方面获得惯广泛的应用，尤其是电力行业的物料破碎，并且齿辊破碎机正在逐步取代环锤破碎机、可逆锤式破碎机。但其本身的发展具体经过以下几个发展阶段：

第一代：光辊破碎机

优点：1、解决破碎和粘堵问题。

 2、解除物料“信天游”的破碎过程。

缺点：1、辊筒不耐磨，

 2、无退让，容易撕裂轴承座。

 3、只有破碎，没有筛分。

第二代：堆焊型的对辊破碎机

优点：1、解决破碎和粘堵问题，基本耐磨，

衍生出：《硬面技术理论》

 2、解除物料“信天游”的破碎过程。

缺点：1、辊筒不耐磨，

  2、无退让，容易撕裂轴承座。

  3、只有破碎，没有筛分。

第三代：固定式齿辊破碎机

优点：1与物料接触面全面使用耐磨材料制造。

 2、物料破碎实现筛破一体。

 3、有破碎。有筛分。

缺点：1、无退让，容易撕裂轴承座。

 2、齿辊齿板更换困难。

第四代：液压和机械传动的平行退让的齿辊破碎机

优点：1、与物料接触面全面使用耐磨材料制造。

2、物料破碎实现筛破一体。

3、有破碎。有筛分。

缺点：1、1992年在山东某企业进行的破碎机

    实践中发现，采用液压机构的平

    行退让，铁器通过没有反应。

2、采用机械机构设计平行退让，由于平行导锈蚀反应慢结果：其一轴承座被撕裂，其二发现整个主轴变形，整个辊子报废。

  3、齿辊齿板更换困难。

第五代：安装V型悬浮退让机构的组合齿辊破碎机

优点：1、与物料接触面全面使用耐磨材料制造。

2、物料破碎实现筛破一体。

 3、有破碎，有筛分。

 4、使得“闪退”能够被科学的实现。

 5、齿板可以实现快速拆换。

三、齿辊破碎机与环锤破碎机对比分析

齿辊破碎机经过近20年的发展，已经趋于全面成熟阶段。其使用广度和深度越来越为行业所接受和推广，经过客户多年使用对比，齿辊破碎机在以下五个方面较环锤破碎机有大的优势。

四、国内齿辊破碎机的序列

     经过近几年的发展，齿辊破碎机技术日趋成熟和完善，并且设计出各种型号的破碎机以适应不同吨位的循环流化床锅炉。下面以徐州卡勒米特抗磨工程有限公司设计制造的齿辊破碎机为例介绍齿辊破碎机的序列：

五、结束语

目前对循环流化床锅炉电厂的设计，尤其运煤系统破碎设备的选型未有统一的规定。由于循环流化床锅炉燃烧的是煤粒而不是煤粉，减少了磨煤过程、制粉系统，就要求燃煤通过破碎机后，能够得到满足要求的粒度，且粒度等级分布要满足锅炉燃烧的要求。如果选择破碎设备不合理，不但会造成不必要的能源浪费，而且会因粉煤量增加而提高尾煤处理费用，直接损害企业的经济效益。因此在循环流化床锅炉输煤系统中，齿辊破碎机是理想的选择，这样可以保证循环流化床锅炉的安全可靠运行，提高企业经济效益。