四齿辊式破碎机在循环流化床机组中的应用.pdf

2 0 0 9年 8月 第 3 7卷 第 4期( 总第 2 0 3 期) 吉 林 电 力 J i l i n El e c t r i c Po we r Au g 2 00 9 Vo 1 3 7 No 4 ( S e r No 2 0 3 ) 四齿辊式破碎机在循环流化床机组 中的应用 Ap p l i c a t i o n o f Ro l l Cr u s h e r wi t h Fo u r Ge a r Te e t h i n CFB Un i t s 王 立斌 ( 东北 电力设 计 院， 长春1 3 0 0 2 1 ) 摘要： 针对循环 流化床锅炉对入炉煤粒度要 求较高 的特点 ， 结合工程 实际 比较 了一级和二级破 碎系统及其设 备 的优缺点 ， 并重点介绍 了四齿辊式破碎机 的结构 、 工 作原理 以及 电气、 机械性 能 ， 指 出在循环流化 床机组 中采用 四 齿辊式破碎机 ， 减少了工程造价 ， 降低 了运行费用 。 关键词 ： 四齿辊式破碎机 ； 一级破碎 ； 循环流化 床锅 炉 中图分 类号 ： TK2 2 9 5 3 ； T D 4 5 1 文献标志码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 9 5 3 0 6 ( 2 0 0 9 ) 0 4 0 0 2 2 0 2 随着 国家能 源 结 构 的调 整 和 循 环 流化 床 锅 炉 技术的不断进步， 许 多 3 0 0 Mw 机组采用循环流化 床锅炉 。因其能适应诸如煤矸石这类发热量低的劣 质煤 ， 所 以大量应 用于 煤矸 石 电厂 。 这 不仅节 约 了大 量 的动力 煤 ， 同 时大 量 消耗 作 为 煤矿 副 产 品 的煤 矸 石对环境 的污染。因循环流化床锅炉对入炉煤粒度 要求较高， 因此破碎设备的选择非常重要。 以往必须 采 用二 级破 碎 ， 而 四齿 辊式破 碎机 的应 用 ， 使 循环 流 化床机组可以采用一级破碎， 因而电厂可节省第二 级 破碎 的设备 费用 和建 筑费 用 ， 因此 ， 四齿辊 式破 碎 机成为低造价 、 低运行成本循环流化床机组 的首选 破 碎设备 。 1 破碎 系统选择 因循 环流 化 床锅 炉 的特殊 性 ， 对 入 炉燃 煤 的粒 度要求特别高， 规定不大于 1 0 mm， 这是破碎设 备 要达到的主要参数指标 ， 所 以要求破碎设备破碎粒 度小 、 耐磨 、 防堵 、 检 修方便 。 通 常破 碎 系统分 为二 级 和一 级破 碎 2 种 。 1 1 二 级破碎 系统 为了满足破碎粒度要求 ， 目前 国内对于破碎设 备选型普遍采用二级破碎系统设置。第一级为粗碎 碎煤 机， 将不 大于 3 0 0 mm 煤 块 破碎 到小 于等 于 5 0 mm； 第二级为细碎碎煤机 ， 将5 0 mm煤块再破碎 到 1 0 mm 以下 。在输 煤 系统 中布 置 2个碎 煤机 室 ， 收稿 日期 ： 2 0 0 9 0 6 1 5 作者简介 ： 王立斌 ( 1 9 8 1 一 ) ， 男， 从事电厂输煤 系统设计工作 。 22 第 一个 碎煤 机 室 为粗 碎 ， 在碎 煤 机 室 中设 置 筛碎 设 备 ， 设 备选型 为国产滚 轴筛( 入料粒度 不大于 3 0 0 mm、 出料 粒 度 不 大 于 5 O mm) 和 国 产 环 式 碎 煤 机 ( 人 料 粒 度 不 大 于 3 0 0 mm、 出 料 粒 度 不 大 于 5 0 mm、 需配 置减振 平 台 ) 。第二个 碎 煤机 室为 细碎 ， 由 于 目前受细碎碎煤机最大出力限制 ， 在 3 0 0 Mw 机 组 电厂碎 煤机 室 中设 置 4台可 逆转捶 击式 细碎破 碎 机 ( 即每路 带 式输 送 机配 置 2台 细碎 机 同时 运行 ) ， 人 料 粒度 不 大 于 5 O mm、 出料粒 度 不 大 于 1 0 mm。 设备 选 型为 国外 进 口的破 碎机 。 1 2一 级破碎 系统 一 级破 碎 采用 国产 四齿 辊 式 破碎 机 ， 最 大 出力 5 0 0 t h ， 入 料粒度 不 大于 3 0 0 mm， 出料 粒 度不 大于 1 0 mm， 不需配 置减 振平 台 。 在输 煤 系统 中布 置 1 个 碎煤 机 室 。 2 破碎设备 比较 2 1 可 逆转捶 击 式细碎 破碎 机 国产可逆 转捶 击式 细碎破 碎机 在运行 中主要存 在 以下 问题 。 a 锤头和破碎板耐磨性能差 、 寿命短 ， 检修更换 频繁 。 b 为 了保证出料粒度 ， 在破碎机出 口都设置筛 板 ； 由于筛孔尺寸小对煤的水分适应性差 ， 当煤 中水 的质量分数超过 6 时易造成堵煤。 2 0 0 9年 8月 第 3 7卷 第 4期( 总第 2 0 3期) 吉 林 电 力 J i l i n El e c t r i c P o we r Aug 2 0 09 Vo 1 37 No 4 ( S e t No 2 0 3) C 由于在机体两侧间隙过煤， 破碎效率只能达 到 9 O ， 降低 了锅炉 燃烧 效率 。 d 由于破 碎 机要先 启 动 ， 造 成 空载 时粉 尘较 大 。 e 破碎 机运 行时 振动 大 ， 必 须 设置 减振 平 台 ， 以 保证 厂房及 设 备 的安 全 运行 。 由 于 国产设 备存 在 以上 缺 陷 ， 在 以往 国 内工程 中采用 国外 进 口大 出力 可逆转 锤击 式 细碎 破碎 机 的 较 多 。 其 中四川 白马 电厂 ( 3 0 0 Mw 机组 ) 、 福建 龙岩 电厂 ( 1 3 5 Mw 机组 ) 分 别 于 2 0 0 6 年 投入 运行 ， 均 采 用 进 口粗 碎 环 式 碎 煤 机 和 细 碎 可 逆 转 捶 击 式 破 碎 机。由于白马电厂燃用 的煤质差 、 含矸石量高， 掺烧 部分洗 中煤和煤泥 ， 使粗碎环式碎煤机和细碎可逆 转锤击式破碎机堵煤 ， 锤头磨损严重 。 为了保证 出料 粒度 ， 锤 头 与 打击 板 、 筛 板 间 隙较 小 ； 在 煤 质 含矸 量 较高 的情况 下 ， 电机严 重 过载 ， 只 能卸掉 1 2锤 头才 能保证 电机 正 常运行 。福 建龙 岩 电厂 的细 碎可 逆转 捶 击 式破 碎机 锤 头 运 行磨 损 也 非 常严 重 ， 影 响到 电 厂 的正 常生 产运行 。 2 2 四齿辊 式破 碎机 2 2 1 结构 特点 国产第四代 HI 4 P G系列 四齿辊式破碎机主要 用于破碎煤 、 煤泥、 煤矸石等脆性物料 ， 技术先进， 功 能完善 ， 安全可靠 ， 是获得 8 项 国家专利的破碎机产 品 ， 具 有高 效 、 节 能 、 环保 等特 点 。 a 破碎 机 不 允许 进 入 煤 以外 的 杂物 ， 但 考 虑 到 破 碎 物 中可 能 含 有 极 少 量 处 理 不 干净 的 铁 块 和 木 块 ， 破 碎 机 工作 时 具 有 闪退 功 能 ， 当 4 0 6 0 mm 不 易破碎的物料( 铁块或木块) 进入设 备时， 能有效保 障设 备 的安全 使用 。 b 齿 板 的齿 形 、 布 置 的独 特 设 计 ， 使 破 碎 机 具 有 自动 清 除粘 堵 物 的功 能 ， 同时 能 有效 保 证 出料 粒 度稳定 ， 对煤质和水分要求较低 ， 不粘不堵 。 C 破 碎 比最 大 可 达 5 O ， 结 构 紧凑 ， 占地 面积 小 ， 可 以在 楼 面安装 。 d 破 碎 机设 计 时 充 分运 用 空 气 动力 学 原 理 ， 运 行时 ， 入料 口保持微负压 ， 出口轻微鼓风 ， 具有不扬 尘的特点 ， 完全符合环境保护要求。 2 2 2 工作原 理 HL 4 P G系列破碎机 由 2台电机分别带动破碎 机两侧皮带轮 ， 使上 、 下两齿辊相向转动。可简单方 便调节两齿辊间的间隙， 此 间隙相当于连续运转的 空间隔筛 ， 小于间隙( 粒度 ) 的物料 自动落下， 大于间 隙的物料在齿辊的轴向、 径向受到压、 劈、 搓 、 击等形 式的组合破碎 ， 物料在齿辊上不停的翻转 ， 在物料的 最薄弱处进行破碎 ， 从而达到破碎 目的。 2 2 3 机械部 分 性能 a 碎煤机轴承为滚子调心轴承 ， 能在一定的范 围内消除因安装不同心 问题 ； 这种结构设计可保证 在正常使用条件下 ， 轴承 寿命在 2 0 0 0 0 h以上 ； 根 据用户要求 ， 轴承可选用国内知名品牌。 b 破碎机设计时 ， 充分运用空气动力学原理 以 及巧妙利用工作时 的不同频率振动两两相互抵消， 使 主机 的振动 和 噪 声 极低 ， 机 器正 常 运 转 时 的动 扰 力值 仅 为 1 5 k N。 C 破碎机两侧机盖能方便开启 ， 并设有密封的 检查门， 以便于检修和 日常维护 。 d 破 碎机 运行 方式 为全 量通 过式 ， 系统无 隔筛 。 e 破碎机结构设计合理， 避免出现过度 的应力、 振动、 腐蚀 、 老化以及其他损 害设备 正常运行 的问 题 ， 整机使用寿命大于 3 0年。 f 根 据 用 户 要 求 ， 破 碎 机 配 备 安 全 自动监 测 元 件( 就地) ， 可对破碎机轴承振幅、 轴承温度 、 回油温 度和转子转速等进行监测 。 g 破碎机配置布料器 ， 使物料沿破 碎机辊子的 工作面均匀分布 ， 从而有效保证设备在正常使用时 ， 不 会 因齿辊 的 局部磨 损 而导 致 出料粒 度不 均匀 。 h 空 载 运 行 时 主 轴 承 振 动 不 大 于 0 3 mm， 额 定 负荷 运行 时 主轴承 振 动不 大于 0 5 mm。 2 2 4 电气 部 分性 能 a 设备设置就地信号端子转接箱 ， 预 留有可编 程控制器 P L C接 口， 用以向程控室输 出有关信号 ， 并能与系统连锁 ， 可在程控室 自动启 、 停机。 b 所有电气设备的防护等级均为 I P 5 4 ， 绝缘等 级 为 F级 。 C 动 力柜 含交 流 电接触 器 、 自耦 变 压器 、 时 间继 电器和 空气 开关 等元 器件 。 d 破 碎 机 可进 行 就 地 控 制 ， 并 在 控 制 系 统 中设 置有 过载 保 护 。 3 结束语 由于循环流化床锅炉燃用劣质煤 ， 燃煤破碎粒 度 小 ， 采 用进 口二 级破 碎 设 备 的 价 格 和工 程 建设 费 用较高， 而在循环流化床机组中采用 四齿辊式破碎 机具有系统简单 ， 设备少 ， 节省投资， 运行稳定 ， 有利 于 提 高 输 煤 系 统 的 可 靠 性 ； 用 电 量 少 ， 有 利 于 节 能 和减 少 电 厂运 行 费用 ； 有利 于 加 快施 工 建设 进 度 ( 下转 第 3 9页) 2 3 2 0 0 9年 8月 第 3 7卷 第 4期 ( 总 第 2 0 3 期 ) 吉 林 电 力 J i l i n El e c t r i c P o we r A u g 2 00 9 Vo1 3 7 No 4 ( S e r No 2 0 3) 3 0 k V( 3倍 电磁 单 元 一 次额 定 电压 ) 长 时 间 耐 压 试 验 ， 2 0 mi n 后 其本 体温 度从 2 6 C上升 到 4 3 C 。 由于 温升 加快 ， 热积 累 明显 ， 电压 开始 出现 不稳 的现 象故 停 止 试验 。对另 一 只避 雷器进 行 反复 动作 试验 。 当 电压 升 到 3 3 k V 避雷 器 连续 动 作 7次 以后 ， 其 本 体 温度从 2 6 C上升到 4 2 C， 动作电压开始下降， 停止 试 验 。 耐压试验及避雷器连续动作试验说明 ， 在避雷 器 施加额 定及 以上 的 电压会 造 成其热 效应 明显 的累 积 ， 并且作用在避雷器的电压越高 ， 热积累越快 ， 易 造成热崩溃 ， 导致热击穿 。 3 原因分析 按 照 GB T 4 7 0 3 -2 0 0 1 电 容 式 电压 互 感 器 要求， 电抗器绕组的端子之 间的绝缘水平及其保护 器件的放 电电压 ， 应 与在二次侧短路 和开断等过程 中可能出现的最大过 电压水平相适应 ， 具体 数值 由 制造 厂规定 。若 中压 端子 与地 之 问接有 过 电压保 护 器 件 ， 其 放 电电压 由制 造厂 自行 规定 。 根 据厂 家设 备 的 电磁 单 元 出现 铁 磁谐 振 的模 拟试 验 结 果 确 定 ， 保 护单元 P应承受 3倍额定电压幅值的暂态过电压作 用不 损坏 。 根 据保 护 动 作 记 录及 录波 图分 析 ， 6 6 k V 系统 先是在某带出线路 w 相单相故障接地 ， 然后 由于该 线 路 所 带 农 电变 电站 的 V 相 电 压互 感 器 由于 过 电 压 而 放 电 击穿 ， 造 成 系统 至 少 两 相 接地 ( U、 V 相 出 现 相角 及 幅值相 同 ， 且 与 W 相反 相 ， 则 可能 在 U、 V 相间也存在瞬间短路 的情况 ， 但现场巡线并未发现 故障点) ， 线路跳闸、 重合良好 ( 农电变电所电压互感 器跳开) ， 系统单相故障接地运行。但从故障开始到 6 6 k V 电容器过电压保护动作过电压保护动作 ， 有 ( 上 接 第 2 3页 ) 等优点。 在 2 0 0 3年天津市津源热电有限公司军粮城 电厂“ 1 、 2号机组循环流化床供热技术改造工程” 中 选 用 了 某 公 司 生 产 的 HL 4 P G一 3 5 0型 破 碎 机 ， 天 津 大港油田自备热 电厂也应用了该种设备 。目前该设 备已生产上百台， 主要用于煤 炭行业及地方的选煤 1 mi n多的时间， 说明故障持续波动时间很长， 幅值 较高 ， 且 多次 出现 高于 C VT 内部 避雷器动作 电压 过电压 ， 导致避雷器多次动作 ， 最终导致避雷器热击 穿 ， 出现二 次失 压 的情 况 。 4 结 论及建议 4 1 结 论 a 设 备 发 生 故 障 是 由于 线 路 发 生 单 相 接 地 到 出 现两 相 接地 故 障 的 过程 中 ， 引发 长 时 间 的暂 态 过 电压