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螺旋輸送機,皮帶輸送機的選型和使用

螺旋輸送機是一種常用的粉體連續輸送機械,其主要工作構件為螺旋,螺旋通過在料槽中作旋轉運動将物料沿料槽推送,以達到物料輸送的目的。螺旋輸送機主要用于輸送粉狀、顆粒狀和小塊狀物料,具有構造簡單、占地小、設備布置和安裝簡單、不易揚塵等特點。

  幹法脫硫除塵系統需要對粉體物料進行收集、輸送等處理,且對系統粉塵排放和現場環境粉塵指标有嚴格要求,因此螺旋輸送機被廣泛選用。

  NID系統選用螺旋輸送機作為生石灰的卸料和輸送、脫硫灰的排出和輸送的設備。本文結合NID技術特點及在工程實際應用中,NID脫硫除塵系統的調試和使用上的遇到的問題和解決方法,介紹螺旋輸送機設計、選型和使用的經驗。

  1 生石灰倉底變頻螺旋和生石灰輸送螺旋

  NID幹法脫硫系統的脫硫劑為生石灰,要求顆粒粒徑≤1mm。而實際上,一般石灰石塊在被燒制成生石灰後,經過兩道磨制工藝,就會變成粒徑為幾十甚至十幾微米的生石灰粉末,便于輸送和儲存。生石灰倉是暫時儲存生石灰的設備,容積一般設計為能容納系統使用3~7天的生石灰量,并盡可能靠近設備本體,減少輸送距離。

  生石灰倉的均勻卸料和生石灰的有效輸送是确保脫硫系統正常運行的重要條件。為避免生石灰在灰倉下落過程中形成“中心流”而導緻流動“死區”,造成灰料流動不均勻、不穩定,設計選型時需要從灰鬥殼體材料和錐形部分半頂角兩方面綜合考慮。

  研究表明,在殼體的常用材料中,不鏽鋼和聚四氟乙烯最好,鋁合金和碳鋼次之。考慮到成本和安裝的因素,灰鬥的殼體材料可采用普通碳鋼;内壁可塗環氧塗料,以防止生石灰粉結壁。

  對于灰鬥半頂角的設計,采用下式計算:

 

  式中,α為料鬥半頂角,Φ為壁面摩擦角,δ為粉體物料的有效内摩擦角。當壁面材料為碳鋼、粉體為生石灰時,Φ=27.7,δ=45,則α=16.6。在實際工程設計中,灰鬥半頂角可選15°,确保落灰通暢。

  灰鬥出口經插闆門接變頻螺旋逐級變小,最後與生石灰螺旋輸送機入口相接。在設計這部分系統中,應注意灰鬥開口尺寸要盡可能大。螺旋的葉片,沿着螺旋輸灰方向,螺距連續增大,為變螺距型式。這種設計有利于在灰倉出口處,沿螺旋輸灰方向的灰物料均能落入螺旋中,可避免産生流動“死區”。

  從生石灰倉底部到消化器的距離為一般為6~20m,在選用生石灰螺旋輸送機時,為避免螺旋中過多的吊軸承,影響輸送,可以選用多級螺旋,單級螺旋一般不超過8m。由于生石灰耗量一般都在3000kg/h以下,因此螺旋直徑一般選為200~300mm。

  2 反應器底部螺旋

  NID脫硫反應器為矩形輸送床式反應器,反應器壓降為1200~1800Pa,煙氣流速一般為15~18m/s。循環灰和粉狀脫硫劑在高氣速的流化作用下,邊輸送邊反應,完成脫硫過程。流化床輸送和反應穩定運行的關鍵是不能出現塌床現象。當鍋爐在低負荷運行、反應器内流速過低時,或在系統啟動、故障或調試情況下,物料含濕量過大,團聚增重時,都會造成部分粉料塌落。為及時将塌落的物料輸送出去,避免反應器彎頭處物料堆積,影響系統正常運行,在反應器設計時,底部彎頭處應設置螺旋輸送機。

  由于循環灰易于結塊且結塊後硬度較大,因此螺旋的葉片應設計為斷續式葉片(如圖1)。這樣旋轉的螺旋葉片不僅有輸送功能,還有對結塊物料的切割粉碎功能。如果出現彎頭堆積物料,也可以采用人工輔助清理的辦法,以延長螺旋的運行壽命。NID反應器底部螺旋輸送機,一般設計輸送能力為8m3 /h,直徑400mm,主軸轉速10rpm。

 

圖1 反應器底部螺旋輸送機

  在北方地區設置脫硫系統,由于氣候原因,為了降低螺旋内氣體結露腐蝕的風險,反應器螺旋要有100mm厚的保溫層,根據需要還可以安裝加熱器。

  3 除塵器底部輸灰螺旋

  在配電除塵器的NID脫硫系統中,一般電除塵器底部灰鬥設計為船形灰鬥,灰鬥底部接550~600mm寬的流化斜槽。流化斜槽的作用是在流化風的作用下,将斜槽内的脫硫灰輸送至流化底倉,其傾角一般小于6°。但在電除塵器的最後一個電場,若仍采用流化斜槽,則難免有少量的細微粉塵被流化風揚起,從電除塵器的出口喇叭逃逸,造成粉塵排放超标。因此,最後一個電場的灰鬥輸灰設計大多采用螺旋輸送機。

  螺旋輸送機機身頂部可以設計為敞開形式與船形灰鬥相接,或留有不小于0.16m2的接口與錐形灰鬥相接,機身尾端與流化斜槽以法蘭連接。在設計選型上,如果僅考慮正常運行工況,選用直徑200mm的螺旋輸送機即可。但考慮到前幾個電場可能會出現故障而導緻最後一個電場輸灰負荷加大,且小管徑螺旋中容易産生粉料堵塞的情況。因此,一般選用的螺旋輸送機直徑不小于300mm。

  在某工程應用中,螺旋輸送機最初選用了長度為7m、直徑為500mm的兩頭吊軸承型式的螺旋。在調試運行中發現,這種螺旋輸送機在輸送粉料運行時,很容易造成尾端堵塞拱料,甚至結塊。這主要是由于在螺旋尾端吊軸承處的螺旋截面積明顯減小,輸灰不暢而造成灰料堆積,在螺旋葉片的擠壓作用下,粉料逐漸形成灰塊。另外,如果鍋爐已啟動而脫硫系統未投運時,由于灰鬥和螺旋未采取保溫和加熱措施,煙氣會在某些冷點結露,使形成的灰塊硬度加大,在達到一定程度後,會造成螺旋停轉,葉片損壞,甚至燒毀電機。

  借鑒國外的設計,電除塵器底部螺旋一般選用懸臂軸式螺旋輸送機,軸承的長度僅為螺旋長度的一半,且不采用吊軸承(如圖2)。

 

圖2 懸臂軸式螺旋輸送機

  其設計理念為避免吊軸承的出現,防止堵灰。但這種設計對螺旋材質、加工和系統設計及運行水平的要求相當高。目前國内的設備分包商往往對這種設計缺乏足夠的理解和重視,采用低等級鋼材,加工粗糙,導緻硬度、強度和同心度指标低。若采用這種設計,葉片在運行一段時間後,就會出現偏心、彎曲、折斷等故障,因此不建議采取這種設計。

  在實際脫硫工程中,對除塵器底部螺旋輸送機進行了改進(如圖3)。螺旋輸送機的吊軸承被延長,伸出接口法蘭,懸挂在流化斜槽的灰鬥壁上,同時将螺旋葉片也伸出接口法蘭并與吊軸承相隔一段距離,且螺旋葉片高于流化斜槽上的流化布,以避免割傷。由于部分螺旋葉片設置在流化斜槽上,輸送的粉料就可以被完全推到流化斜槽上,并在流化風的作用下輸送,防止了物料的堆積結塊。同時,還在螺旋尾端壁上加入壓縮空氣,進風導管在螺旋電機電流增大時,開啟壓縮空氣,有助于将結塊物料打碎,輔助物料輸送。工程應用表明,這一改進十分有效。

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