CN101214735A - 一种用于工业锅炉的炉前型煤成型机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于工业锅炉的炉前型煤成型机，包括煤斗、添加剂入口、添加剂毛刷、均煤辊、成型辊、拨煤筒、弧形筛、隔板、煤闸门，成型辊与均煤辊是对辊，由形状相同的主动辊和从动辊构成，在从动辊上装有复位弹簧；成型辊由工业锅炉的链条炉排传动，成型辊的外径上开有交错排列的型球窝模具，型球窝模具为椭圆形，在其中心线上有突起S型突台。本发明结合了分层燃烧技术和冷态压制成型技术，是一种上筛分和下成型的给煤装置，适用于各种链条工业锅炉，对于其他型式的层燃方式的工业锅炉，只要稍加改动筛分装置即可。采用该炉前型煤成型机的锅炉，能有效地提高燃料的燃尽率，极大地降低q₄，节煤率提高15％以上，用户投资小，运行经济性高。

Description

一种用于工业锅炉的炉前型煤成型机

                         技术领域

本发明属于热能工程应用技术领域，具体涉及一种用于工业锅炉的炉前型煤成型机。

                         背景技术

中国是一个以煤炭为主要能源的国家，煤炭在能源构成中占了75％，中国煤炭总产量的85％为直接燃烧利用。煤炭的散烧不仅浪费能源，而且造成极为严重的环境污染。当今，我国正在努力建设能源节约、环境友好型社会，因此，使煤炭达到清洁燃烧条件成为了当务之急。

全国现有52万多台工业锅炉，其中80％以上为层燃燃烧方式，70％为链条式锅炉，其煤炭消耗量大约占全国煤炭消耗量的25％以上。因此。解决链条炉排锅炉的煤燃烧问题就是解决了我国建设节能社会的重大问题。

在我国，造成层燃方式的链条炉排锅炉热效率低的主要原因是由于散煤燃料特性差(煤粒度差异大、煤质特性复杂、多未经洗选)、链条锅炉工艺设计等原因造成的。燃料煤灰分一般为25％以上，甚至30％也不少见；粒度方面，小于3mm的占60％，大于10mm的块煤一般为15～30％。更为糟糕的是：许多粘结性、结焦性很强的煤也被用于链条炉排锅炉，这样的燃料在入炉过程中受热、膨胀，随即粘结在链条上，阻碍了燃料和空气的接触，堵塞了空气通道。这和经济发达国家，如OECD成员国的做法有巨大的差异，在这些国家中，工业锅炉燃料煤的特性、灰分、粒度都被严格的限定，这样才有可能做到高效、洁净燃烧和提高锅炉效率，因此，改善入炉煤特性具有重要的现实意义。

多年来，工业锅炉节能减排的研究成果表明，燃用型煤的工业锅炉燃烧效率可以提高10％～17％，节煤率高达10％～26％。

目前，工业型煤的发展方向主要有两种：一是集中成型，由型煤厂集中成型，将原煤破碎或煤末加入粘结剂、增强剂和固硫剂等通过成型工艺压制成蜂窝型、球形等规则形状，然后运到炉前进行燃烧。二是炉前成型技术，就是结合动力配煤技术，将煤场直接运来的原煤或动力配煤，由位于锅炉煤斗中的成型装备挤压成型后，直接掉到炉排上燃烧。两种技术相比较，显然，炉前成型工艺流程简单，所需设备少，避免了型煤的防水、防潮、抗压、运输、储存等一系列问题，这一点是集中成型之方式所不及的。

我国煤矿的矿点多，供煤渠道复杂，很难做到供煤长期均质化，而作为煤燃料用户，任何燃煤锅炉都期望供煤能长期稳定均质。多年的研究成果表明，炉前成型技术结合动力配煤技术，无论在技术上还是在经济上，都可以很好地解决以上矛盾。经济上，考虑动力配煤的成本，使用动力配煤，一般其价格加上配煤费低于相应煤质的原煤的市场售价。即使二者价格相同，但使用配煤能节煤8％左右，相当于节省费用26元/t左右。再加上使用炉前成型机，节煤率为8％～12％，二者结合，节煤率高达16％～20％，相当于节省费用52元/t～68元/t。再加上节电费用，用户的设备投资很快便能收回。

目前，我国已开发出来的炉前成型机已由采用单纯的冷压成型技术转变为将冷压成型与动力配煤、分层燃烧技术相结合。但现今的炉前成型机通用性不强，不能很好的适应煤种的变化，这也是单纯使用冷压成型技术的通病。

作为炉前型煤成型机的核心部件——成型辊，多年来，其基本构造一直没有多大的变化。成型辊面上的球窝的大小、形状和排列更是型煤成型的关键技术所在，现在使用的球窝模具，一般都是枕型或者是圆形，总之，都是光滑的圆弧表面。这一类型的成型模，优点在于结构简单，加工方便；同时，也存在着不少缺点，最为突出的问题在于，在安装和运行时，主动辊与从动辊的球窝模具都需要对心，一旦球窝模具出现偏心，则成型率就会大幅下降，严重者，成型机就会无法成型。

                         发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于工业锅炉的炉前型煤成型机，该型煤炉前成型机的设计结合了压力成型和分层燃烧技术，可广泛应用于层燃链条炉排锅炉。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种用于工业锅炉的炉前型煤成型机，包括煤斗，煤斗的一边设有添加剂入口，添加剂入口的下方设有添加剂毛刷，煤斗内设有均煤辊和成型辊，均煤辊和成型辊之间设置有拨煤筒，拨煤筒下方有弧形筛，成型辊下方设有隔板；煤斗的外壁上有煤闸门，煤闸门位于隔板的上方，煤闸门上通过拉丝连接有传动齿轮调速装置，传动齿轮调速装置通过拉丝调整煤闸门与炉排的距离；其特征在于，所述的成型辊与均煤辊是对辊，由形状相同的主动辊和从动辊构成，在从动辊上装有复位弹簧；

所述的成型辊为整体结构，成型辊由工业锅炉的链条炉排传动，成型辊的外径上开有交错排列的型球窝模具，型球窝模具为椭圆形，在椭圆形中心线上有突起S型突台。

该炉前煤成型机采用了分层燃烧技术，入料口下方安装有均煤辊，将粒度大于30mm的块煤打碎为粒度25mm以下的小块煤和煤粉，小块煤直接掉到炉排之上，煤粉则经过成型辊成型。成型辊为对辊，从动辊装置有复位弹簧，如进入铁块等杂物，弹簧受压，杂物掉进炉排，之后弹簧复位，这样，既能防卡，又能调整型煤成型压力。成型模具辊上面的采用新型成型凹槽，成型之后的型煤易于脱模，掉进炉排稳定燃烧后极易裂开一分为二，因而使煤层具有极好的空隙率，极大的提高了燃料层的着火和燃烧性能。为了更好的适应不同的煤种，改善型煤的燃烧特性，增加一个添加剂入料口，可以在煤粉成型过程中，添加各种粘结剂、固硫剂和助燃剂等。设有一道煤闸门，既可以控制锅炉的进煤量，又可以作为挡风板，防止炉内过量空气系数过大。

为了实现分离散煤和块煤的目的，根据功能的不同，弧形筛将成型机分成主要的两个部分。煤斗以下，均煤辊和弧形筛组成第一部分，主要的作用是将原煤的粒度均匀化，将大于粒度30mm的块煤打碎为25mm以下；弧形筛以下，成型对辊为第二部分，其作用在于将通过弧形筛的粉煤和小块煤挤压、成型；

为了实现燃料分层的目的，块煤和压制成型后的型煤分两个通道掉进炉排，块煤先落到炉排上，运行至成型辊下方时，成型后的型煤经过隔板滑到块煤之上；

为了实现更好地适应煤种的变化的目的，增加添加剂入料口，可以添加各种助燃剂、生物质和固硫剂，入口处有控制闸门，以调节添加剂的加入量，入料口下端设有毛刷，可以使添加剂均匀地与煤粉混合；

为了实现型煤更好地着火、燃烧的目的，在所述的成型辊上，辊面上交错的开有凹型模具，该凹型模具采用新型设计，底部有“S”型突台。成型后的型煤为椭圆球面，易于脱模，并改变了以往型煤的光滑表面结构，不仅增大了型煤和空气接触的表面积，而且使型煤落入炉排稳定燃烧后更容易裂开；

为了实现成型辊与链条炉排同步同速的目的，成型辊由链条炉排传动，实现无级调速；

为了更好地控制入炉的燃料量的目的，成型机上设有煤闸门，其作用在于既可以挡风，又可以调节入炉的煤层厚度，从而调节锅炉出力。

                         附图说明

图1是成型辊的球窝示意图，其中，图(a)为主视图，图(b)为图(a)的A-A剖视图，图中所示标号为：1、型球窝模具，2、“S”型突台；

图2是成型辊剖视图；

图3是成型对辊咬合时剖视图；

图4是本发明的工业锅炉炉前煤成型机的结构示意图，图中所示标号为：41、煤斗，42添加剂入料口，43、均煤辊，44、复位弹簧，45、拨煤筒，46、弧形筛，47、成型辊，48、隔板，49、煤闸门，50、添加剂毛刷，51、拉丝；

图5是本新型工业锅炉炉前成型机将末煤和碎煤成型后的型煤示意图，其中(a)为主视图，(b)为俯视图，(c)为左视图。

以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。

                       具体实施方式

申请人对已有的炉前成型机技术进行了研究分析，并在此基础上提出了一种新型的用于工业锅炉的炉前型煤成型机。根据层燃特性和煤粒度的要求，在开发研究中，主要遵循了以下几个原则：

1.由炉前成型机生产的下落到炉排上所构成的型煤，颗粒尺寸应大于6mm为极大部分。

2.试验结果表明，由不同煤种挤压成的型煤具有不同的着火性能；型煤的不同成型压力又对着火性能有明显的影响。因此在成型机设计中应满足成型压力是可调的。

3.型煤产率应当与煤质、锅炉负荷相匹配，并能灵活调整，以随时适应锅炉负荷变化的需求。

4.一旦原煤中夹有较大的硬物时，应具有防止设备受损，迅速排除故障，重新投入运行的能力，以确保锅炉稳定运行。

5.型煤成型机应当结构简单，生产成本低，电耗小，使用寿命长，并且要维修方便，易于操作，不增加司炉的工作量。

该炉前型煤成型机采用分层燃烧，首先通过末煤和块煤的分离将小块煤铺在炉排的上面，继之将压制成型的型煤铺在煤块的上面，使燃料层通风好，着火快，燃烧充分，热效率高；又由于采用新型球窝模具，可以有效地增大成型的型煤表面积，并能使掉到炉排上的型煤大约有50％稳定燃烧后能一分为二或一分为三，从而使燃料层的空隙率达到理论上的最大值；同时，为更好地适用不同的煤种，安装了添加剂入料口，使得即使劣质的煤种也可以通过添加各种已有的助燃剂、生物质和固硫剂，来提高型煤的品质，以达到锅炉的用煤要求。

本发明的用于工业锅炉的炉前型煤成型机，包括煤斗41，煤斗41的一边设有添加剂入口42，添加剂入口42的下方设有添加剂毛刷50，煤斗41内设有均煤辊43和成型辊47，均煤辊43和成型辊47之间设置有拨煤筒45，拨煤筒45下方有弧形筛46，成型辊47下方设有隔板48；煤斗41的外壁上有煤闸门49，煤闸门49位于隔板48的上方，煤闸门49上通过拉丝51连接有传动齿轮调速装置，传动齿轮调速装置通过拉丝51调整煤闸门49与炉排的距离；成型辊47与均煤辊43是对辊，由形状相同的主动辊和从动辊构成，在从动辊上装有复位弹簧44；成型辊47为整体结构，成型辊47由工业锅炉的链条炉排传动，成型辊47的外径上开有交错排列的型球窝模具1，型球窝模具1为椭圆形，在其中心线上有突起S型突台2。

复位弹簧44设置在均煤辊43与成型辊47的轴承架上，复位弹簧44的一端与均煤辊43及成型辊47的活动轴承座接触。

成型辊47上的复位弹簧44为两个，分别安装在成型辊47的两端。

拨煤筒45通过轴承、传动齿轮调速装置旋转运动，成型辊47为对辊，辊体为整体加工，成型辊47的直径制成φ200mm～250mm，均煤辊43的转速为60r/min～140r/min。

煤闸门49用以控制入炉的煤层厚度，可作为调节锅炉出力的另一种手段，同时，其也作为挡风板，阻隔冷空气往炉内串而引起过大的过量空气系数；添加剂入料口42为辅助作用，当供应的煤种发生较大变化，与锅炉的设计参数有较大的冲突时，可以通过添加各种助燃剂、生物质和固硫剂，以改变或提高供煤的品质。

成型后的型煤两端面有两个“S”型凹窝，表面积增大，表观密度小，掉进炉排稳定燃烧后易于裂开；

图1、图2为本发明的成型辊47的实施例，成型辊47为整体式加工结构，它由半椭球面模具盒和“S”型突台2组成。

图4为本发明的结构示意图：

由配煤厂运来的原煤，包括煤粉，碎煤和块煤，经过煤斗41，进入型煤成型机。原煤由均煤辊43击碎，将30mm以上的大块煤粉成为6～25mm的块煤和6mm以下的煤粉。均煤辊43由调速电机驱动，均煤辊43上安装有复位弹簧44，若是碰到大铁块等杂物，弹簧收缩，铁块直接滑落至炉排上；经过击碎的原煤，由拨煤筒45旋转运动，均匀的送至弧形筛46上；与此同时，粒度大于6mm的块煤沿弧形筛46进入链条炉排，而小于6mm的碎煤和煤粉从弧形筛的间隙落入成型对辊47之间并充满成型对辊47外表面上的型球窝模具1。此时，成型对辊47受驱动做相对运动时，在型球窝模具1内的散煤被挤压，切割成若干表面为对称的型煤。型球窝模具1的“S”型突台2的拔模斜度为长高比为1∶20。

成型对辊47继续旋转运动，一组对应的型球窝模具1逐渐分开并对型煤产生侧向拉力和向下推力，致使型煤脱出型球窝模具；在重力作用下落至倾斜的隔板8之上，滑进炉排落到块煤之上，由此，实现了块煤在下，型煤、及少量煤粉在上的分层给料；又由于型煤表面有凹窝，稳定燃烧时必然受热应力不均，从而极易裂开，一分为二、或一分为三，由此，实现了块煤在下，型煤、裂开的型煤块及少量煤粉在上的分层燃烧状态。燃料煤层通过一道煤闸门49进入炉膛燃烧，煤闸门49通过拉丝51可以上下移动，控制煤层厚度，以达到控制进煤量的目的，同时，煤闸门也起到挡风的作用，避免炉内的过量空气系数过高。

若在所述炉前成型机中添加各种助燃剂、生物质和固硫剂，可在加入原煤的同时，在添加剂入料口42，加入预先按一定配比调好的添加剂。添加剂经由成型辊上的毛刷50，均匀地与煤粉混合，由成型辊47挤压成型，通过煤闸门49进入炉内燃烧。

本发明的炉前型煤成型机所实现的多层次给煤，使得进入炉内燃烧的煤层具有很好的着火和燃烧性能。型煤一旦着火，则着火线向燃料层深层扩展，能很好的延长煤炭在炉内的停留时间；型煤块的通风阻力小，均匀性好，煤层稳定性强，着火线平直整齐，燃烧火苗垂直向上穿，火色明亮均匀。

型煤性能分析：

本发明的炉前型煤成型机制备的型煤，能有效地强化燃烧和燃尽过程，降低炉渣含碳量；型煤和块煤混合燃烧，有效地减少漏煤和飞灰份额，有效地减少机械不完全燃烧损失Q₄，极大地提高锅炉热效率，节煤率15％以上；型煤和块煤的混合燃烧，减少了末煤的飞扬，降低原始烟尘排放浓度，其技术性能见下表：

项目	单位	数值
			原煤粒度	mm	40
型煤成型率	％	98
			锅炉热效率提高	％	9
原始烟尘浓度降低	％	85
			节煤率	％	15
炉渣含碳量	％	10
			林格曼烟度	级	0-1

Claims (3)

1.一种用于工业锅炉的炉前型煤成型机，包括煤斗(41)，煤斗(41)的一边设有添加剂入口(42)，添加剂入口(42)的下方设有添加剂毛刷(50)，煤斗(41)内设有均煤辊(43)和成型辊(47)，均煤辊(43)和成型辊(47)之间设置有拨煤筒(45)，拨煤筒(45)下方有弧形筛(46)，成型辊(47)下方设有隔板(48)；煤斗(41)的外壁上有煤闸门(49)，煤闸门(49)位于隔板(48)的上方，煤闸门(49)上通过拉丝(51)连接有传动齿轮调速装置，传动齿轮调速装置通过拉丝(51)调整煤闸门(49)与炉排的距离；其特征在于，所述的成型辊(47)与均煤辊(43)是对辊，由形状相同的主动辊和从动辊构成，在从动辊上装有复位弹簧(44)；

所述的成型辊(47)为整体结构，成型辊(47)由工业锅炉的链条炉排传动，成型辊(47)的外径上开有交错排列的型球窝模具(1)，型球窝模具(1)为椭圆形，在其中心线上有突起的S型突台(2)。

2.如权利要求1所述的用于工业锅炉的炉前型煤成型机，其特征在于，所述的复位弹簧(44)设置在均煤辊(43)与成型辊(47)的轴承架上，复位弹簧(44)的一端与均煤辊(43)及成型辊(47)的活动轴承座接触。

3.如权利要求2所述的用于工业锅炉的炉前型煤成型机，其特征在于，所述的成型辊(47)上的复位弹簧(44)为两个，分别安装在成型辊(47)的两端。

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