王 明

（國能包頭煤化工有限責任公司，內(nèi)蒙古包頭 014010）

水煤漿是一種煤基流體燃料，是根據(jù)不同的煤種和水質(zhì)，添加特定成分的添加劑混合而成的工業(yè)燃料。通常情況下，其流動性能好、霧化效果優(yōu)、燃燒效率高，因而在近些年煤化工的大發(fā)展中，水煤漿技術(shù)得到了廣泛運用，其制備技術(shù)也在不斷地發(fā)展完善。

為了更好地平衡流體輸送能力與燃燒效果，水煤漿的濃度通常應(yīng)保持在58%~62%（質(zhì)量分數(shù)）；其在常溫下的表觀黏度不得高于1 000~1 200mPa·s；對其穩(wěn)定性也有較高要求，一般要求靜置20d不能產(chǎn)生不可恢復(fù)的硬質(zhì)沉淀物；為了更充分地燃燒，煤漿粒度上限為300μm，小于75μm的顆粒質(zhì)量要高于75%。以上幾個條件存在互相依附并制約的關(guān)系，這無形中給高性能的煤漿制備提高了難度。所以，在煤漿制備過程中，煤質(zhì)的選擇、水質(zhì)的控制、添加劑的適配、專用設(shè)備的性能以及操作人員的技能水平，都制約著煤漿的高性能制備。

本文根據(jù)煤漿制備的綜合特點，結(jié)合某廠180萬t/a煤制甲醇項目的多年運行情況，針對煤漿制備單元出現(xiàn)的工藝、設(shè)備以及操作問題進行了優(yōu)化改造，通過優(yōu)化使得煤漿制備操作工藝更加流暢，同時延長了設(shè)備使用壽命，為生產(chǎn)的長周期平穩(wěn)運行提供了經(jīng)驗依據(jù)。

1 水煤漿制備系統(tǒng)中棒磨機簡介

1.1 棒磨機的結(jié)構(gòu)原理

某公司水煤漿制備的棒磨機系統(tǒng)，是在規(guī)格為4.3m×6.0m的濕式溢流型棒磨機內(nèi)，裝載約140t的鋼棒，鋼棒分三種規(guī)格按照3∶4∶3的比例加入筒體內(nèi)。小于10mm的原料煤、回收利用的工藝水以及一定濃度的添加劑，經(jīng)輸送后進入棒磨機的筒體內(nèi)。鋼棒以及物料與筒體在電機帶動下旋轉(zhuǎn)，當達到一定高度后自由落體，在鋼棒的重擊擠壓研磨以及原料自身的研磨共同作用下，經(jīng)過操作控制磨出合格粒度分布的水煤漿，最后在棒磨機尾部滾筒篩的過濾下，去除大顆粒以及雜質(zhì)，將合格的水煤漿送入后續(xù)系統(tǒng)。

1.2 棒磨機的結(jié)構(gòu)特點

（1）棒磨機的襯板在選型時，采用了材質(zhì)為70SiMnMo的鋼襯板，相對橡膠襯板而言，耐磨性強，不容易破碎，使用壽命更長，但是更換難度偏大，對維修人員的技術(shù)水平要求較高。

（2）在棒磨機的軸瓦選型中，為了保障關(guān)鍵零部件的使用壽命，同時降低啟動力矩，高低壓潤滑選用了不刮瓦滑動軸承，在減少現(xiàn)場檢維修工作量的同時，也能降低燒瓦的概率。

（3）棒磨機的筒體法蘭采用了自動焊接結(jié)構(gòu)，可嚴格保證焊縫質(zhì)量，筒體整體退火，消除卷板焊接應(yīng)力，有效防止變形開裂。

（4）棒磨機的離合器選用氣動離合器，具備分段啟動大功率電動機功能，使得整個磨機的啟動過程更加平穩(wěn)順暢，充分保障電機低載荷啟動，降低對生產(chǎn)中整個電網(wǎng)的沖擊。同時機械部位的平穩(wěn)轉(zhuǎn)動，也減少機械沖擊，延長了整個設(shè)備使用壽命。

（5）棒磨機在運行中，由于棒磨機的工作特點——“鋼棒以及物料與筒體在電機帶動下旋轉(zhuǎn)，當達到一定高度后自由落體”，長時間運行后，會出現(xiàn)不同程度的筒體漏漿情況。

根據(jù)棒磨機的結(jié)構(gòu)原理以及特點，在近些年運行中發(fā)現(xiàn)了設(shè)備本身以及外在系統(tǒng)的一些故障問題，本文針對棒磨機的水系統(tǒng)、本體系統(tǒng)以及其他系統(tǒng)的問題進行分析并提出相應(yīng)的改進措施。

2 棒磨機給水系統(tǒng)問題分析與技術(shù)改進

2.1 技術(shù)改進原因

在原始設(shè)計中，煤漿制備的用水是含雜質(zhì)較少的低壓灰水，同時定期補充新鮮水。經(jīng)過多年的運行，為了滿足公司整體水平衡以及節(jié)能降耗的新要求，逐步將外部水引入煤漿制備系統(tǒng)，使得給水系統(tǒng)成分較為復(fù)雜。

棒磨機給水系統(tǒng)改變后，由于接收MTO凈化水、廢堿液、污泥水、含油廢水等，系統(tǒng)水質(zhì)變差，管壁、泵殼、葉輪等部位結(jié)垢嚴重，棒磨機的供水量已不能滿足生產(chǎn)需求。采用高壓清洗棒磨機給水管線需將棒磨機系統(tǒng)長時間全線停車，且在高壓清洗時，氣化爐不得不減負荷運行，對生產(chǎn)系統(tǒng)造成很大的影響。

2.2 技術(shù)改進方式

為了能在不影響系統(tǒng)負荷的情況下解決棒磨機系統(tǒng)的供水問題，為棒磨機給水系統(tǒng)增加備用管線，與原管線互為備用，運行到一定周期可以相互切出高壓清洗。

從棒磨機給水泵出口管線配一根總管到1#~6#棒磨機給水處，與原給水總管并齊。棒磨機給水泵出口總管增加一個閘閥，出口至1#~6#棒磨機處每隔30m增加一個短節(jié)，便于切出高壓清洗。棒磨機給水總管至1#~6#棒磨機給水配支管，與原支管相連，并在總管根部增加一個閘閥。

2.3 棒磨機給水系統(tǒng)增加備用管線示意圖

棒磨機給水系統(tǒng)增加備用管線示意見圖1。

圖1 棒磨機給水系統(tǒng)增加備用管線示意圖

2.4 技術(shù)改進效果

技術(shù)改進后，滿足了棒磨機的供水需求，當棒磨機接收各類廢水，造成設(shè)備、管線結(jié)垢時，棒磨機給水泵和棒磨機給水管線可以在線相互切換清洗，不至于造成磨煤機停車影響氣化爐負荷，為整個系統(tǒng)安全運行提供了可靠的保障。

3 棒磨機自身系統(tǒng)問題分析與技術(shù)改進

3.1 氣動離合器氣源技術(shù)改進

3.1.1 技術(shù)改進原因

棒磨機的離合器選用的氣動離合器，具備分段啟動大功率電動機功能。在運行中雖然有利于設(shè)備平穩(wěn)啟動，但是經(jīng)過多年的運行，由于啟動頻率高，所以其使用壽命也相對縮短。

1#~6#棒磨機氣動離合器采用空氣壓縮機供氣，由于空氣壓縮機是間斷式工作，經(jīng)過十余年的運行，很多備件都達到設(shè)計壽命，出現(xiàn)啟動延時、儲氣功能維持時間短等現(xiàn)象。氣源壓力一旦長時間達不到設(shè)計要求，棒磨機會出現(xiàn)跳車現(xiàn)象；空氣壓機本體由于頻繁啟動也增加了損壞的頻率，進而增加檢修費用和勞動強度；空氣壓縮機長時間地啟動也導致電耗增大，進一步增加生產(chǎn)成本。

3.1.2 技術(shù)改進方式

經(jīng)過與設(shè)計單位以及設(shè)備廠家交流，在滿足設(shè)備開停機的必要條件下，將1#~6#棒磨機氣動離合器氣源改造成儀表空氣。儀表空氣由外管網(wǎng)引入，作為離合器氣源統(tǒng)一供給，壓力維持在0.7MPa，使得離合器日常供氣非常穩(wěn)定。

3.1.3 技術(shù)改進效果

改造后，由于供氣穩(wěn)定減少了棒磨機跳車次數(shù)，同時，減少了開停車費用和物料損耗，減小了檢修費用。

通過改造后每年可實現(xiàn)節(jié)約用電費用：0.2（每度電按0.2元）*2.2（每臺空壓機功率為2.2kW）×5（正常生產(chǎn)時5臺運行）×8 000（年工作時間為8 000h）= 1.76萬元/a。

3.2 棒磨機滾筒篩沖洗水程序改進

3.2.1 技術(shù)改進原因

裝置制漿系統(tǒng)的1#~6#棒磨機滾筒篩有一股專用沖洗水，在原始開車設(shè)計中，為了防止?jié)L筒帶漿而發(fā)生跑漿現(xiàn)象。沖洗水原設(shè)計程序為間隔30min沖洗15s，通過實際生產(chǎn)運行觀察，只要工藝操作補水正常，滾筒篩內(nèi)是不會板結(jié)太多漿塊物，因而沖洗水沖洗時間間隔較短，沖洗相對頻繁，不僅浪費新鮮水、降低煤漿的濃度，而且影響調(diào)節(jié)閥的使用壽命。

3.2.2 技術(shù)改進方式

棒磨機滾筒篩沖洗水設(shè)計程序間隔時間過短會導致煤漿濃度偏低；間隔時間過長，煤漿提濃效果不明顯，而且容易造成堵漿。通過對比分析，將滾筒篩沖洗水間隔改進為60min沖洗15s，煤漿濃度提高明顯，且不易堵漿。

3.2.3 棒磨機滾筒篩沖洗水程序改進示意圖

棒磨機滾筒篩沖洗水程序改進示意見圖2。

圖2 棒磨機滾筒篩沖洗水程序改進示意圖

3.2.4 技術(shù)改進效果

通過改造節(jié)約總費用：0.8+0.9=1.7萬元/a。

節(jié)約沖洗水費用：0.1t/h（1臺棒磨機滾筒節(jié)約沖洗水量）×5（正常5臺棒磨機運行）×8 000h（年運行時間）×2元/t（每噸新鮮水價格）=0.8萬元/a。

延長調(diào)節(jié)閥使用壽命節(jié)約費用：〔 3萬元/臺（每臺調(diào)節(jié)閥價格）× 6（6臺調(diào)節(jié)閥）〕/〔10a（調(diào)節(jié)閥使用壽命）×2（使用壽命延長一倍）〕=0.9萬元/a。

3.3 棒磨機滾筒篩通風系統(tǒng)改進

3.3.1 技術(shù)改進原因

因目前裝置棒磨機摻用MTO凈化水、廢堿液、污泥水、含油廢水等，這些廢水中含有多種異味重、易揮發(fā)的介質(zhì)，棒磨機磨煤時較高的溫度又加劇了上述介質(zhì)的揮發(fā)，使得正常生產(chǎn)時磨煤廠房氣味嚴重且棒磨機內(nèi)霧氣大，現(xiàn)有通風設(shè)施排氣量小，無法滿足現(xiàn)有工況需要，對巡檢查看煤漿狀態(tài)造成一定影響，并且現(xiàn)有通風設(shè)施風機的部件軸承故障多，使用壽命較短，需要頻繁檢修更換，不利于長周期安全生產(chǎn)。

3.3.2 技術(shù)改進方式

拆除原有δ=0.75鍍鋅風道200m2，軸流風機6臺，增加1#~6#棒磨抽風筒及支吊架，現(xiàn)場預(yù)制235m2風道，安裝6臺防腐離心風機。新的通風設(shè)施排氣量大，極大減少了磨煤廠房氣味和棒磨機內(nèi)霧氣，且防腐型的風機更適用于磨煤廠房內(nèi)的環(huán)境，使用壽命更長。

3.4 棒磨機筒體螺栓改進

3.4.1 技術(shù)改進原因

由于棒磨機的固有工作特點“鋼棒以及物料與筒體在電機帶動下旋轉(zhuǎn)，當達到一定高度后自由落體”，棒磨機的筒體螺栓在日常運行中，由于撞擊、腐蝕、密封性能、使用壽命等原因，筒體螺栓漏漿時有發(fā)生，漏漿區(qū)域主要集中在棒磨機中部，漏漿最嚴重時，棒磨機檢修池清理完一周后，就會重新被煤漿填滿，由于漏漿頻繁，泄漏后的煤漿如無法得到及時的清理，長時間放置，隨著水分蒸發(fā)，煤漿存在著火的安全隱患。此外，由于筒體螺栓漏漿導致部分煤漿進入棒磨機大齒輪護罩內(nèi)，附著在大齒輪齒面上，造成嚙合效果不好，會對大齒輪的安全運行造成 威脅。

3.4.2 技術(shù)改進方式

經(jīng)過多年總結(jié)，筒體螺栓已經(jīng)改型多次，并取得很好的密封效果，但是運行過程中，發(fā)現(xiàn)密封鋼套與筒體之間還是會出現(xiàn)滲漏，而且較難消除，所以根據(jù)泄漏特點，對棒磨機筒體螺栓密封套與筒體部分位置進行了焊接，經(jīng)檢驗，棒磨機筒體螺栓漏漿的問題得到很好的控制，進一步改善了煤漿制備的生產(chǎn)檢修環(huán)境，減少了檢修工作量。

3.4.3 棒磨機筒體螺栓改進示意圖

棒磨機滾筒篩沖洗水程序改進示意見圖3

圖3 棒磨機筒體螺栓改進示意圖

3.5 棒磨機減速機循環(huán)冷卻水改造

3.5.1 技術(shù)改進原因

經(jīng)過長時間運行后，加之棒磨機系統(tǒng)加入了各種廢水，在循環(huán)水的彎頭或者薄弱位置出現(xiàn)了腐蝕泄漏。而循環(huán)水管線本身設(shè)計較細而且水質(zhì)較差，所以運行中經(jīng)常出現(xiàn)冷卻效果差甚至是無冷卻的現(xiàn)象，減速機一度長期處在高溫條件下運行，因此在循環(huán)水管線內(nèi)外均出現(xiàn)了影響生產(chǎn)的嚴重問題。

3.5.2 技術(shù)改進方式

在滿足生產(chǎn)運行的條件下，將原有循環(huán)水管線直徑擴大、管壁加厚。同時在上水管線增設(shè)過濾器，解決了原有減速機循環(huán)冷卻水長期因堵塞無法疏通導致無法對減速機進行冷卻的問題，運行溫度降低至30~40℃，保證了減速機的穩(wěn)定運行。

4 棒磨機相關(guān)系統(tǒng)問題分析與技術(shù)改進

4.1 添加劑系統(tǒng)改進

4.1.1 添加劑泵出口管線改進

由于原始設(shè)計中，棒磨機系統(tǒng)的原料水相對干凈清潔，添加劑的成分也相對單一，所以原添加劑管線材質(zhì)為20#碳鋼。而經(jīng)過水系統(tǒng)的調(diào)整后，增加了多股水進入系統(tǒng)，添加劑的成分進行了較大的調(diào)整。而添加劑內(nèi)的部分成分容易對碳鋼產(chǎn)生腐蝕，在腐蝕沖刷作用下，導致管線內(nèi)表面粗糙度增大，使得添加劑輸送過程中流動阻力增大，導致添加劑輸送流量偏低。

經(jīng)過將金屬掛片放進添加劑中做浸泡試驗，發(fā)現(xiàn)奧氏體不銹鋼對其防腐蝕有很好的效果。因而，通過對添加劑泵出口管線更換材質(zhì)，由原來的碳鋼逐步更換為304不銹鋼管線，經(jīng)過兩年的運行觀察，運行效果良好，從而滿足長周期運行并能夠保證添加劑輸送流量。

4.1.2 添加劑泵改進

原有添加泵為往復(fù)式計量泵，故障率頻繁、備件消耗量極大，同時設(shè)備漏油情況一直無法根治，通過增加2臺離心式添加泵（1開1備），替代原有6臺計量泵，并保留了原有5臺計量泵，在離心式添加劑泵2臺均無法啟動時，仍可以繼續(xù)使用計量泵進行工作。此外，新增添離心式添加泵電機為11kW，原有計量泵電機為4kW，原有5臺計量泵運行電機總功率為20kW，現(xiàn)運行的計量泵功率為11kW，極大地降低了電耗。

4.2 煤稱重給料機堵煤報警改進

改變棒磨機射頻導納堵煤報警的安裝位置。原堵煤報警在棒磨機的入料管線處，如煤稱重給料機堵煤，報警系統(tǒng)因安裝位置靠后，不能及時預(yù)警，造成堵煤嚴重，棒磨機跳車不及時。將堵煤報警位置改為煤儲斗與煤稱重給料機之間，并且與煤稱重給料機設(shè)備進行連鎖改造，實現(xiàn)了在堵煤的情況下能夠及時跳車，降低了設(shè)備的故障率，從而降低備件的消耗，并且縮短了操作人員疏通堵煤的時間及工作量。

5 結(jié)束語

水煤漿制備系統(tǒng)是煤氣化過程的第一個關(guān)鍵工序，其運行是否平穩(wěn)將直接制約后系統(tǒng)的運行，其制漿的質(zhì)量水平直接影響后系統(tǒng)的經(jīng)濟指標。只有綜合考慮原料煤、原料水、添加劑、設(shè)備選型以及操作工藝等方面因素，才能更有效地制備高質(zhì)量的水煤漿，保障系統(tǒng)更長周期的平穩(wěn)運行，帶來規(guī)模效益和綜合效益。

在多年的水煤漿制備系統(tǒng)運行過程中，根據(jù)產(chǎn)生的故障問題以及現(xiàn)場操作中發(fā)現(xiàn)的隱患問題，通過不斷地分析問題并且與生產(chǎn)廠家深入交流，對水煤漿系統(tǒng)出現(xiàn)的故障進行了相應(yīng)改進，雖然現(xiàn)在整個系統(tǒng)運行相對平穩(wěn)，取得了較好的效果，但是經(jīng)過長時間的運行又會出現(xiàn)新的問題，這也要求在日常工作中要更加深入地研究，與業(yè)界同行交流互動，全力以赴保障設(shè)備平穩(wěn)運行，保證系統(tǒng)長周期運行。