链条炉筛分结构优化——“Z”型动态筛分器

孙琦琦（郑州大学化工与能源学院，河南郑州 450000）

链条炉筛分结构优化
——“Z”型动态筛分器

孙琦琦
（郑州大学化工与能源学院，河南郑州 450000）

链条炉因其结构简单，操作方便被广泛应用于化工，纺织等各大行业。但链条炉的实际运行效率远低于设计的效率。其中一个主要的原因是煤粉的不合理分布。针对此问题，设计了一种“Z”型动态筛分的链条炉煤粉分布器，该结构采用折叠搭接的形式，利用煤的下落冲击力使得筛板下的弹簧产生振动以此来达到动态筛分的效果。并通过多次的模拟试验，可以看出煤经过“Z”型筛板的筛分，不同大小的煤落入炉排顺序不同。

链条炉；“Z”型动态筛分器；分析；设计

1　研制背景

我国的能源结构中，煤是主要的化石能源，工业锅炉的燃烧是我国主要耗煤方之一，是仅次于电站锅炉的第二大煤炭消耗设备。其中，链条锅炉因其运行稳定、操作简单等优点在我国得到了广泛的应用，其数量占工业锅炉的65%。但其存在的主要问题是：运行效率远低于其设计效率并且低于国际先进水平的15%左右，这将增加我国的经济负担。因此，设计合理可行的高效链条炉势在必行。

2　设计方案

2.1原煤粉分布器的结构及工作原理

原煤粉分布器结构见图1：混合的煤通过煤斗进入分布器，通过搅煤器的搅拌使得粘连在一起的煤分散开来，经滚筒不间断地转动限制了给煤量。混合的煤经筛板的作用，使得大块煤及中块煤直接 滑落到炉排上，其它大小的煤粒及煤粉经过筛板先后到达炉排上，形成了大煤块与中煤块混合分布在下层，小煤块与煤粉混合分布在上层的分层模式［1］。

图1　原煤粉分布器的结构图

2.2原煤粉分布器存在的问题

链条炉的效率远低于其设计效率，其中一个重要的因素是煤的燃烧时间不充足，尤其是大煤块和中煤块。因为链条炉的运行周期有限，煤块经过筛板所形成的煤层分布与 链条炉的燃烧机理相悖（较大块煤分布在下层，小块煤和煤粉分布在上层，煤从上到下燃烧，大煤块最后燃烧，但大煤块所需的燃烧时间最长），所以导致了链条炉的燃烧效率降低。

2.3结构的改进

我们通过改变煤粉分布器的筛分结构使得煤重新分层。将以往的单层筛板设计成三 块可调式筛板，按一定的角度折叠搭接成为“Z”型。一方面可以使煤分层燃烧，增加 煤与空气的接触面积，降低因煤的不充分燃烧释放的有害气体——CO；另一方面让中层 煤放置在最上面增加其燃烧时间，提高煤的利用率。另外筛板下安置的弹簧保证了筛板 的动态筛分，其原动力来源于煤块下落的冲击力，不需要电动机带动更加节省能源。

图2表示“Z”型动态筛分装置的工作原理：混合的煤块从煤斗通过煤辊下落到第一层筛板上，大煤块从第一层筛板上滑落至炉排上，形成最下层的煤层，其它的煤块通过第一层筛板下落至第二层筛板，中等大小的煤块从第二层筛板滑落至炉排形成最上层的煤层，剩下的煤块通过第二层筛板下落至第 三层筛板，较小的煤块从第三层筛板滑落至炉排形成第二层煤层（从下到上），剩下的 最小的煤粉通过第三层筛板下落至炉排形成第三层煤层（从下到上）。通过三层筛板的 筛分形成了分布合理的煤层，使中煤块燃烧的时间更久从而增加了煤的燃烧效率，节省了煤的用量［2］。

图2　“Z”型动态筛分器

2.4结构的优化

（1）“Z”型筛板的角度对煤的分层有一定的影响，角度“陡”“缓”影响煤的下落 速度，需要通过多次试验以及根据具体的煤量进行筛板优化，找到最佳的角度。

（2）为了防止煤与空气接触不充分燃烧产生CO，我们可以进行二次通风使得CO转化成CO2，这样既增加了煤的热释放量也减少了环境污染。

3　改进意义

3.1经济效益

目前，我国燃煤工业锅炉以链条炉为主，实际运行燃烧效率低于国际的先进水平15%左右。假定锅炉燃烧方式及其性能参数相同，获得同样多的热量，我国将耗费大量 的煤资源。现取河南省周口市生产的 DZL4-1.25-AII 型链条炉排锅炉为研究对象。由产 品信息可知，在燃料为二类烟煤时，锅炉的热效率可达78%；通过筛分器结构的改进使得煤重新分层后，由实验模拟效果分析，锅炉的热效率至少可提高2个百分点。按现在二类烟煤的市场平均价格分析，1t煤需要600元，经过结构改进，在获得相同热量的 情况下每使用1t煤便可节省12元，锅炉每小时消耗450kg煤，一年至少消耗3 942t，则一年下来将会节约人民币4.73万元，大大减少了企业开支同时又节约了能源。

表1　改进前后经济效益对比

从表1中我们可以看出由于国内燃煤炉的效率较低，要想获得同等的能量，则需要耗费更多的煤，经济负担也相应的增加。若通过筛板的改进将锅炉效率提升至75%，则消费量就要降低至680元/a，大大减少了我国的经济开支。

3.2环境效益

煤炭是我国工业锅炉运转所依赖的最重要燃料，燃煤工业锅炉一直牢牢占据我国工业锅炉的主体地位，是仅次于电站锅炉的用煤大户。根据国家统计局的数据显示：

通过图1可以看出：我国近年来废气排放量逐年递增，尤其是烟气的排放量在 2013年较上一年涨幅为48%。中国煤炭工业协会副会长刘峰说过“燃煤工业锅炉是城市大气污染的主要贡献源之一，也是仅次于燃煤发电的第二大煤烟型污染源”。随着环境污染的加剧，保护环境减少含C气体的排放量势在必行。分布器筛板结构的改进使得锅炉效率有所提升进而减少用煤量及含C气体的排放。满足了能耗排放做“减法”、经济发展做“加法”新型发展道路的要求。

图1　2010——2013年中国废气排放量

4　改进结果

将单层固定式筛板改进成“Z”型可调式动态筛分器。通过实验的模拟，可以看出 混合的煤块经过“Z”型动态筛分的确可以达到预期的分层效果：大块煤—小块煤—煤粉—中煤块（从下到上）。改变原有的分层状况增加了中块煤的燃烧时间，提高 了煤的燃烧效率减少了耗煤量。通过节能效益的分析，可以看出筛板结构的改进节省了能源，减轻了经济负担。

［1］ 李俊东，韩殿营，李耀荣，等.在用燃煤链条炉排锅炉的节能改造［J］.工业锅炉，2010，（2）.

［2］ 林鹏云，王苑，李俊杰.燃煤链条炉排工业锅炉燃烧数值模拟研究［J］.工业锅炉，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