NID干法脫硫系統(tǒng)中螺旋輸送機(jī)的選型和使用
螺旋輸送機(jī)是一種常用的粉體連續(xù)輸送機(jī)械，其主要工作構(gòu)件為螺旋，螺旋通過(guò)在料槽中作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將物料沿料槽推送，以達(dá)到物料輸送的目的。螺旋輸送機(jī)主要用于輸送粉狀、顆粒狀和小塊狀物料，具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、占地小、設(shè)備布置和安裝簡(jiǎn)單、不易揚(yáng)塵等特點(diǎn)。
干法脫硫除塵系統(tǒng)需要對(duì)粉體物料進(jìn)行收集、輸送等處理，且對(duì)系統(tǒng)粉塵排放和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境粉塵指標(biāo)有嚴(yán)格要求，因此螺旋輸送機(jī)被廣泛選用。
NID系統(tǒng)選用螺旋輸送機(jī)作為生石灰的卸料和輸送、脫硫灰的排出和輸送的設(shè)備。本文結(jié)合NID技術(shù)特點(diǎn)及在工程實(shí)際應(yīng)用中，NID脫硫除塵系統(tǒng)的調(diào)試和使用上的遇到的問(wèn)題和解決方法，介紹螺旋輸送機(jī)設(shè)計(jì)、選型和使用的經(jīng)驗(yàn)。
1 生石灰倉(cāng)底變頻螺旋和生石灰輸送螺旋
NID干法脫硫系統(tǒng)的脫硫劑為生石灰，要求顆粒粒徑≤1mm。而實(shí)際上，一般石灰石塊在被燒制成生石灰后，經(jīng)過(guò)兩道磨制工藝，就會(huì)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(chǔ)存。生石灰倉(cāng)是暫時(shí)儲(chǔ)存生石灰的設(shè)備，容積一般設(shè)計(jì)為能容納系統(tǒng)使用 3～7天的生石灰量，并盡可能靠近設(shè)備本體，減少輸送距離。
生石灰倉(cāng)的均勻卸料和生石灰的有效輸送是確保脫硫系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要條件。為避免生石灰在灰倉(cāng)下落過(guò)程中形成“中心流”而導(dǎo)致流動(dòng)“死區(qū)”，造成灰料流動(dòng)不均勻、不穩(wěn)定，設(shè)計(jì)選型時(shí)需要從灰斗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，不銹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，灰斗的殼體材料可采用普通碳鋼；內(nèi)壁可涂環(huán)氧涂料，以防止生石灰粉結(jié)壁。
對(duì)于灰斗半頂角的設(shè)計(jì)，采用下式計(jì)算：
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式中，α為料斗半頂角，Φ為壁面摩擦角，δ為粉體物料的有效內(nèi)摩擦角。當(dāng)壁面材料為碳鋼、粉體為生石灰時(shí)，Φ＝27.7，δ＝45，則α＝16.6。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，灰斗半頂角可選15°，確保落灰通暢。
灰斗出口經(jīng)插板門接變頻螺旋逐級(jí)變小，最后與生石灰螺旋輸送機(jī)入口相接。在設(shè)計(jì)這部分系統(tǒng)中，應(yīng)注意灰斗開口尺寸要盡可能大。螺旋的葉片，沿著螺旋輸灰方向，螺距連續(xù)增大，為變螺距型式。這種設(shè)計(jì)有利于在灰倉(cāng)出口處，沿螺旋輸灰方向的灰物料均能落入螺旋中，可避免產(chǎn)生流動(dòng)“死區(qū)”。
從生石灰倉(cāng)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(jī)時(shí)，為避免螺旋中過(guò)多的吊軸承，影響輸送，可以選用多級(jí)螺旋，單級(jí)螺旋一般不超過(guò)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(yīng)器底部螺旋
NID脫硫反應(yīng)器為矩形輸送床式反應(yīng)器，反應(yīng)器壓降為1200～1800Pa，煙氣流速一般為15～18m/s。循環(huán)灰和粉狀脫硫劑在高氣速的流化作用下，邊輸送邊反應(yīng)，完成脫硫過(guò)程。流化床輸送和反應(yīng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵是不能出現(xiàn)塌床現(xiàn)象。當(dāng)鍋爐在低負(fù)荷運(yùn)行、反應(yīng)器內(nèi)流速過(guò)低時(shí)，或在系統(tǒng)啟動(dòng)、故障或調(diào)試情況下，物料含濕量過(guò)大，團(tuán)聚增重時(shí)，都會(huì)造成部分粉料塌落。為及時(shí)將塌落的物料輸送出去，避免反應(yīng)器彎頭處物料堆積，影響系統(tǒng)正常運(yùn)行，在反應(yīng)器設(shè)計(jì)時(shí)，底部彎頭處應(yīng)設(shè)置螺旋輸送機(jī)。
由于循環(huán)灰易于結(jié)塊且結(jié)塊后硬度較大，因此螺旋的葉片應(yīng)設(shè)計(jì)為斷續(xù)式葉片（如圖1）。這樣旋轉(zhuǎn)的螺旋葉片不僅有輸送功能，還有對(duì)結(jié)塊物料的切割粉碎功能。如果出現(xiàn)彎頭堆積物料，也可以采用人工輔助清理的辦法，以延長(zhǎng)螺旋的運(yùn)行壽命。NID反應(yīng)器底部螺旋輸送機(jī)，一般設(shè)計(jì)輸送能力為8m3 /h，直徑400mm，主軸轉(zhuǎn)速10rpm。
 圖1 反應(yīng)器底部螺旋輸送機(jī) |
在北方地區(qū)設(shè)置脫硫系統(tǒng)，由于氣候原因，為了降低螺旋內(nèi)氣體結(jié)露腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)，反應(yīng)器螺旋要有100mm厚的保溫層，根據(jù)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(tǒng)中，一般電除塵器底部灰斗設(shè)計(jì)為船形灰斗，灰斗底部接550～600mm寬的流化斜槽。流化斜槽的作用是在流化風(fēng)的作用下，將斜槽內(nèi)的脫硫灰輸送至流化底倉(cāng)，其傾角一般小于6°。但在電除塵器的最后一個(gè)電場(chǎng)，若仍采用流化斜槽，則難免有少量的細(xì)微粉塵被流化風(fēng)揚(yáng)起，從電除塵器的出口喇叭逃逸，造成粉塵排放超標(biāo)。因此，最后一個(gè)電場(chǎng)的灰斗輸灰設(shè)計(jì)大多采用螺旋輸送機(jī)。
螺旋輸送機(jī)機(jī)身頂部可以設(shè)計(jì)為敞開形式與船形灰斗相接，或留有不小于0.16m2 的接口與錐形灰斗相接，機(jī)身尾端與流化斜槽以法蘭連接。在設(shè)計(jì)選型上，如果僅考慮正常運(yùn)行工況，選用直徑200mm的螺旋輸送機(jī)即可。但考慮到前幾個(gè)電場(chǎng)可能會(huì)出現(xiàn)故障而導(dǎo)致最后一個(gè)電場(chǎng)輸灰負(fù)荷加大，且小管徑螺旋中容易產(chǎn)生粉料堵塞的情況。因此，一般選用的螺旋輸送機(jī)直徑不小于300mm。
在某工程應(yīng)用中，螺旋輸送機(jī)最初選用了長(zhǎng)度為 7m、直徑為500mm的兩頭吊軸承型式的螺旋。在調(diào)試運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，這種螺旋輸送機(jī)在輸送粉料運(yùn)行時(shí)，很容易造成尾端堵塞拱料，甚至結(jié)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(dòng)而脫硫系統(tǒng)未投運(yùn)時(shí)，由于灰斗和螺旋未采取保溫和加熱措施，煙氣會(huì)在某些冷點(diǎn)結(jié)露，使形成的灰塊硬度加大，在達(dá)到一定程度后，會(huì)造成螺旋停轉(zhuǎn)，葉片損壞，甚至燒毀電機(jī)。
借鑒國(guó)外的設(shè)計(jì)，電除塵器底部螺旋一般選用懸臂軸式螺旋輸送機(jī)，軸承的長(zhǎng)度僅為螺旋長(zhǎng)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(jī) |
其設(shè)計(jì)理念為避免吊軸承的出現(xiàn)，防止堵灰。但這種設(shè)計(jì)對(duì)螺旋材質(zhì)、加工和系統(tǒng)設(shè)計(jì)及運(yùn)行水平的要求相當(dāng)高。目前國(guó)內(nèi)的設(shè)備分包商往往對(duì)這種設(shè)計(jì)缺乏足夠的理解和重視，采用低等級(jí)鋼材，加工粗糙，導(dǎo)致硬度、強(qiáng)度和同心度指標(biāo)低。若采用這種設(shè)計(jì)，葉片在運(yùn)行一段時(shí)間后，就會(huì)出現(xiàn)偏心、彎曲、折斷等故障，因此不建議采取這種設(shè)計(jì)。
在實(shí)際脫硫工程中，對(duì)除塵器底部螺旋輸送機(jī)進(jìn)行了改進(jìn)（如圖3）。螺旋輸送機(jī)的吊軸承被延長(zhǎng)，伸出接口法蘭，懸掛在流化斜槽的灰斗壁上，同時(shí)將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(shè)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(fēng)的作用下輸送，防止了物料的堆積結(jié)塊。同時(shí)，還在螺旋尾端壁上加入壓縮空氣，進(jìn)風(fēng)導(dǎo)管在螺旋電機(jī)電流增大時(shí)，開啟壓縮空氣，有助于將結(jié)塊物料打碎，輔助物料輸送。工程應(yīng)用表明，這一改進(jìn)十分有效。
 圖3 ESP2底部螺旋改進(jìn)前后設(shè)計(jì)示意 |
值得一提的是，為保證螺旋輸送機(jī)的正常運(yùn)行，設(shè)計(jì)選型和技術(shù)改進(jìn)很重要，加強(qiáng)運(yùn)行的規(guī)范化管理也很重要。比如，脫硫后電除塵器底部灰斗和螺旋的保溫加熱，宜在鍋爐啟動(dòng)前的24小時(shí)進(jìn)行；螺旋輸送機(jī)應(yīng)連續(xù)運(yùn)行且電機(jī)電流應(yīng)定時(shí)測(cè)量（尤其在工況改變時(shí)），以判斷設(shè)備運(yùn)行情況等。
4 結(jié)語(yǔ)
在NID干法脫硫系統(tǒng)中輸送粉體物料時(shí)需要選用螺旋輸送機(jī)。螺旋輸送機(jī)的設(shè)計(jì)、選型及使用中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
（1）除塵器底部的螺旋輸送機(jī)應(yīng)盡可能減少或避免選用吊軸承；
（2）生石灰倉(cāng)底的變頻螺旋宜采用變螺距設(shè)計(jì)，且灰斗半頂角設(shè)計(jì)建議為15°；
（3）在除塵器運(yùn)行過(guò)程中，應(yīng)保證系統(tǒng)熱啟動(dòng)，并注意運(yùn)行過(guò)程的保溫；螺旋連續(xù)運(yùn)行時(shí)，要定時(shí)測(cè)量電機(jī)電流；在特殊情況下，可加入壓縮空氣，以輔助物料的輸送。
參考文獻(xiàn)：
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