孫琦琦（鄭州大學(xué)化工與能源學(xué)院，河南鄭州 450000）

鏈條爐篩分結(jié)構(gòu)優(yōu)化
——“Z”型動態(tài)篩分器

孫琦琦
（鄭州大學(xué)化工與能源學(xué)院，河南鄭州 450000）

鏈條爐因其結(jié)構(gòu)簡單，操作方便被廣泛應(yīng)用于化工，紡織等各大行業(yè)。但鏈條爐的實際運行效率遠(yuǎn)低于設(shè)計的效率。其中一個主要的原因是煤粉的不合理分布。針對此問題，設(shè)計了一種“Z”型動態(tài)篩分的鏈條爐煤粉分布器，該結(jié)構(gòu)采用折疊搭接的形式，利用煤的下落沖擊力使得篩板下的彈簧產(chǎn)生振動以此來達(dá)到動態(tài)篩分的效果。并通過多次的模擬試驗，可以看出煤經(jīng)過“Z”型篩板的篩分，不同大小的煤落入爐排順序不同。

鏈條爐；“Z”型動態(tài)篩分器；分析；設(shè)計

1　研制背景

我國的能源結(jié)構(gòu)中，煤是主要的化石能源，工業(yè)鍋爐的燃燒是我國主要耗煤方之一，是僅次于電站鍋爐的第二大煤炭消耗設(shè)備。其中，鏈條鍋爐因其運行穩(wěn)定、操作簡單等優(yōu)點在我國得到了廣泛的應(yīng)用，其數(shù)量占工業(yè)鍋爐的65%。但其存在的主要問題是：運行效率遠(yuǎn)低于其設(shè)計效率并且低于國際先進(jìn)水平的15%左右，這將增加我國的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。因此，設(shè)計合理可行的高效鏈條爐勢在必行。

2　設(shè)計方案

2.1原煤粉分布器的結(jié)構(gòu)及工作原理

原煤粉分布器結(jié)構(gòu)見圖1：混合的煤通過煤斗進(jìn)入分布器，通過攪煤器的攪拌使得粘連在一起的煤分散開來，經(jīng)滾筒不間斷地轉(zhuǎn)動限制了給煤量?；旌系拿航?jīng)篩板的作用，使得大塊煤及中塊煤直接 滑落到爐排上，其它大小的煤粒及煤粉經(jīng)過篩板先后到達(dá)爐排上，形成了大煤塊與中煤塊混合分布在下層，小煤塊與煤粉混合分布在上層的分層模式［1］。

圖1　原煤粉分布器的結(jié)構(gòu)圖

2.2原煤粉分布器存在的問題

鏈條爐的效率遠(yuǎn)低于其設(shè)計效率，其中一個重要的因素是煤的燃燒時間不充足，尤其是大煤塊和中煤塊。因為鏈條爐的運行周期有限，煤塊經(jīng)過篩板所形成的煤層分布與 鏈條爐的燃燒機理相悖（較大塊煤分布在下層，小塊煤和煤粉分布在上層，煤從上到下燃燒，大煤塊最后燃燒，但大煤塊所需的燃燒時間最長），所以導(dǎo)致了鏈條爐的燃燒效率降低。

2.3結(jié)構(gòu)的改進(jìn)

我們通過改變煤粉分布器的篩分結(jié)構(gòu)使得煤重新分層。將以往的單層篩板設(shè)計成三 塊可調(diào)式篩板，按一定的角度折疊搭接成為“Z”型。一方面可以使煤分層燃燒，增加 煤與空氣的接觸面積，降低因煤的不充分燃燒釋放的有害氣體——CO；另一方面讓中層 煤放置在最上面增加其燃燒時間，提高煤的利用率。另外篩板下安置的彈簧保證了篩板 的動態(tài)篩分，其原動力來源于煤塊下落的沖擊力，不需要電動機帶動更加節(jié)省能源。

圖2表示“Z”型動態(tài)篩分裝置的工作原理：混合的煤塊從煤斗通過煤輥下落到第一層篩板上，大煤塊從第一層篩板上滑落至爐排上，形成最下層的煤層，其它的煤塊通過第一層篩板下落至第二層篩板，中等大小的煤塊從第二層篩板滑落至爐排形成最上層的煤層，剩下的煤塊通過第二層篩板下落至第 三層篩板，較小的煤塊從第三層篩板滑落至爐排形成第二層煤層（從下到上），剩下的 最小的煤粉通過第三層篩板下落至爐排形成第三層煤層（從下到上）。通過三層篩板的 篩分形成了分布合理的煤層，使中煤塊燃燒的時間更久從而增加了煤的燃燒效率，節(jié)省了煤的用量［2］。

圖2　“Z”型動態(tài)篩分器

2.4結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

（1）“Z”型篩板的角度對煤的分層有一定的影響，角度“陡”“緩”影響煤的下落 速度，需要通過多次試驗以及根據(jù)具體的煤量進(jìn)行篩板優(yōu)化，找到最佳的角度。

（2）為了防止煤與空氣接觸不充分燃燒產(chǎn)生CO，我們可以進(jìn)行二次通風(fēng)使得CO轉(zhuǎn)化成CO2，這樣既增加了煤的熱釋放量也減少了環(huán)境污染。

3　改進(jìn)意義

3.1經(jīng)濟(jì)效益

目前，我國燃煤工業(yè)鍋爐以鏈條爐為主，實際運行燃燒效率低于國際的先進(jìn)水平15%左右。假定鍋爐燃燒方式及其性能參數(shù)相同，獲得同樣多的熱量，我國將耗費大量 的煤資源?，F(xiàn)取河南省周口市生產(chǎn)的 DZL4-1.25-AII 型鏈條爐排鍋爐為研究對象。由產(chǎn) 品信息可知，在燃料為二類煙煤時，鍋爐的熱效率可達(dá)78%；通過篩分器結(jié)構(gòu)的改進(jìn)使得煤重新分層后，由實驗?zāi)M效果分析，鍋爐的熱效率至少可提高2個百分點。按現(xiàn)在二類煙煤的市場平均價格分析，1t煤需要600元，經(jīng)過結(jié)構(gòu)改進(jìn)，在獲得相同熱量的 情況下每使用1t煤便可節(jié)省12元，鍋爐每小時消耗450kg煤，一年至少消耗3 942t，則一年下來將會節(jié)約人民幣4.73萬元，大大減少了企業(yè)開支同時又節(jié)約了能源。

表1　改進(jìn)前后經(jīng)濟(jì)效益對比

從表1中我們可以看出由于國內(nèi)燃煤爐的效率較低，要想獲得同等的能量，則需要耗費更多的煤，經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)也相應(yīng)的增加。若通過篩板的改進(jìn)將鍋爐效率提升至75%，則消費量就要降低至680元/a，大大減少了我國的經(jīng)濟(jì)開支。

3.2環(huán)境效益

煤炭是我國工業(yè)鍋爐運轉(zhuǎn)所依賴的最重要燃料，燃煤工業(yè)鍋爐一直牢牢占據(jù)我國工業(yè)鍋爐的主體地位，是僅次于電站鍋爐的用煤大戶。根據(jù)國家統(tǒng)計局的數(shù)據(jù)顯示：

通過圖1可以看出：我國近年來廢氣排放量逐年遞增，尤其是煙氣的排放量在 2013年較上一年漲幅為48%。中國煤炭工業(yè)協(xié)會副會長劉峰說過“燃煤工業(yè)鍋爐是城市大氣污染的主要貢獻(xiàn)源之一，也是僅次于燃煤發(fā)電的第二大煤煙型污染源”。隨著環(huán)境污染的加劇，保護(hù)環(huán)境減少含C氣體的排放量勢在必行。分布器篩板結(jié)構(gòu)的改進(jìn)使得鍋爐效率有所提升進(jìn)而減少用煤量及含C氣體的排放。滿足了能耗排放做“減法”、經(jīng)濟(jì)發(fā)展做“加法”新型發(fā)展道路的要求。

圖1　2010——2013年中國廢氣排放量

4　改進(jìn)結(jié)果

將單層固定式篩板改進(jìn)成“Z”型可調(diào)式動態(tài)篩分器。通過實驗的模擬，可以看出 混合的煤塊經(jīng)過“Z”型動態(tài)篩分的確可以達(dá)到預(yù)期的分層效果：大塊煤—小塊煤—煤粉—中煤塊（從下到上）。改變原有的分層狀況增加了中塊煤的燃燒時間，提高 了煤的燃燒效率減少了耗煤量。通過節(jié)能效益的分析，可以看出篩板結(jié)構(gòu)的改進(jìn)節(jié)省了能源，減輕了經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

［1］ 李俊東，韓殿營，李耀榮，等.在用燃煤鏈條爐排鍋爐的節(jié)能改造［J］.工業(yè)鍋爐，2010，（2）.

［2］ 林鵬云，王苑，李俊杰.燃煤鏈條爐排工業(yè)鍋爐燃燒數(shù)值模擬研究［J］.工業(yè)鍋爐，2010，（3）.

Grate Screening Structure Optimization-“z” Type Dynamic Sifter

Sun Qi-qi

Grate because of its simple structure，easy operation is widely used in chemical，textile and other major industries. However，the actual efficiency is far below the grate design efficiency.One of the main reasons is the unreasonable distribution of coal. To solve this problem，a kind of “Z” Dynamic sieving chain furnace pulverized coal distributor，the structure takes the form of folded overlapping，drop impact force of the spring so that the coal sieve under vibration in order to achieve dynamic screening effect.By repeated simulation test，the coal can be seen through the “Z” type sieve sieve，dropping coal into different sizes in different order grate.

grate；“Z” type dynamic sifter；analysi；design

TQ534

B

1003-6490（2016）05-0013-02