劉玉潭

(恒力石化(大連)煉化有限公司，遼寧大連 116300)

恒力石化(大連)煉化有限公司(簡(jiǎn)稱恒力煉化)煤制氫氣化車間一共設(shè)置4個(gè)工序，包括煤漿制備工序、氣化工序、渣水處理工序、真空過(guò)濾工序。煤漿制備工序設(shè)置9臺(tái)磨煤機(jī)、18臺(tái)低壓煤漿泵等關(guān)鍵設(shè)備，其中磨煤機(jī)作為煤漿制備工序的核心設(shè)備，其運(yùn)行的穩(wěn)定性直接影響水煤漿的品質(zhì)和連續(xù)性，影響合成氣產(chǎn)量。恒力煉化使用的是中國(guó)有色(沈陽(yáng))冶金機(jī)械有限公司生產(chǎn)的磨煤機(jī)，通過(guò)近3 a的運(yùn)行跟蹤，總體運(yùn)行較好，也發(fā)現(xiàn)并改進(jìn)了很多問(wèn)題。

1 磨煤機(jī)概況

1.1 結(jié)構(gòu)組成及技術(shù)性能

磨煤機(jī)主要由電機(jī)、主減速器、氣動(dòng)離合器、大小齒輪、主軸承、入料溜管、筒體、一級(jí)滾筒篩、全靜壓油站、大小齒輪噴霧潤(rùn)滑油站等組成[1]。

磨煤機(jī)筒體直徑為4 700 mm，筒體長(zhǎng)度為6 000 mm，有效體積為96.3 m3。連續(xù)運(yùn)行下，每小時(shí)可產(chǎn)漿120 m3。磨煤機(jī)筒體入料端設(shè)置的大小齒輪是磨煤機(jī)旋轉(zhuǎn)動(dòng)力的傳輸設(shè)備。磨煤機(jī)筒體內(nèi)含有約160 t鋼棒，鋼棒直徑分別為50 mm、65 mm、75 mm，數(shù)量比為3∶4∶3。筒體內(nèi)壁設(shè)置有凹凸?fàn)钅湍グ?，由伸出筒體外壁的螺栓固定。磨煤機(jī)出料端設(shè)置一級(jí)滾筒篩，其開(kāi)孔為3 mm×30 mm的梯形條篩，能有效阻擋大顆粒進(jìn)入磨煤機(jī)出料槽。

1.2 工作原理

磨煤機(jī)由電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速機(jī)、氣動(dòng)離合器驅(qū)動(dòng)小齒輪，再通過(guò)小齒輪嚙合的大齒輪帶動(dòng)筒體等回轉(zhuǎn)部件一起轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)筒體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，裝在筒體內(nèi)的研磨介質(zhì)——鋼棒在摩擦力和離心力的作用下，隨著筒體回轉(zhuǎn)而被提升到一定的高度，在離心力和重力作用下呈拋落狀態(tài)落下 (距筒體中心最近層的鋼棒，有的呈瀉落狀態(tài)滑下)，連續(xù)進(jìn)入的煤顆粒受下落鋼棒的撞擊和研磨而被粉碎(見(jiàn)圖1)。由于連續(xù)給料的推力和水的沖力，被研磨混合后的流體(水煤漿)通過(guò)筒體出料端的中心孔溢出，經(jīng)過(guò)一級(jí)滾筒篩將合格的水煤漿排到磨煤機(jī)出料槽，篩出的粗顆粒排放到廢漿槽[2]。

圖1 磨煤機(jī)工作原理

2 磨煤機(jī)制漿流程

來(lái)自煤倉(cāng)粒度小于10 mm的原料煤，通過(guò)稱重給料機(jī)與皮帶輸送機(jī)經(jīng)入料溜管送入磨煤機(jī)。當(dāng)采用高灰熔點(diǎn)煤時(shí)，為了降低灰熔點(diǎn)，還要向磨煤機(jī)中按比例加入一定量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為煤干基的5%)的助熔劑，助熔劑經(jīng)助熔劑稱重給料機(jī)計(jì)量送入磨煤機(jī)。制漿用水由過(guò)濾機(jī)濾液、灰水、新鮮水、收集排放水等組成，經(jīng)磨煤排放池泵送入磨煤機(jī)入料溜管上端。添加劑槽內(nèi)儲(chǔ)存有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的添加劑，通過(guò)添加劑泵按添加率0.21%定量送入磨煤機(jī)。煤、水、添加劑經(jīng)磨煤機(jī)濕磨制得一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)(60%～62%)和粒度的煤漿,從磨煤機(jī)筒體中心孔溢出，經(jīng)一級(jí)滾筒篩濾去大于 3 mm以上的粗顆粒后，進(jìn)入磨煤機(jī)出料槽。

主軸承潤(rùn)滑系統(tǒng)是全靜壓潤(rùn)滑油站上一組齒輪泵與柱塞泵將潤(rùn)滑油(220#齒輪油)加壓送入磨煤機(jī)主軸承，另外一組齒輪泵與柱塞泵備用，在運(yùn)行泵發(fā)生故障時(shí)，可自行啟動(dòng)保證潤(rùn)滑。高壓油經(jīng)分流馬達(dá)平均分4路向磨煤機(jī)軸承軸瓦供油。在靠近磨煤機(jī)主軸承處安裝有4個(gè)壓力傳感器和4個(gè)流量傳感器，用于監(jiān)控主軸承油腔高壓供油壓力和流量;分流馬達(dá)采用進(jìn)口件，分流精度高，并且采用了4個(gè)壓力傳感器和4個(gè)流量傳感器監(jiān)測(cè)壓力和流量參與聯(lián)鎖，保障高壓供油的穩(wěn)定和可靠。

噴霧潤(rùn)滑系統(tǒng)利用儀表空氣將潤(rùn)滑脂吹入大小齒輪，保證大小齒輪的潤(rùn)滑。噴霧潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)置每1 200 s噴射2次，每次噴油15 s，噴油之后吹氣25 s。噴油時(shí)間可以根據(jù)大小齒輪潤(rùn)滑效果進(jìn)行調(diào)整。

3 磨煤機(jī)在運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題及處理措施

3.1 磨煤機(jī)入料溜管磨穿和漏漿

磨煤機(jī)入料溜管為DN600的碳鋼管道，是原料煤、磨煤水、添加劑進(jìn)入磨煤機(jī)筒體的唯一通道。由于煤顆粒有一定的硬度，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行對(duì)入料溜管底部沖刷造成管壁減薄、磨穿，進(jìn)而漏水、漏漿。據(jù)統(tǒng)計(jì)，9臺(tái)磨煤機(jī)平均運(yùn)行0.5 a入料溜管開(kāi)始逐漸顯現(xiàn)磨穿現(xiàn)象，重新貼補(bǔ)焊接后，也只能維持1個(gè)月左右；而且每次貼補(bǔ)都需要磨煤機(jī)短停，造成煤漿質(zhì)量波動(dòng)。如果重新更換管道需要7 d，正常運(yùn)行期間對(duì)管道進(jìn)行更換將導(dǎo)致該磨煤機(jī)無(wú)法備機(jī)，一旦運(yùn)行磨煤機(jī)發(fā)生故障，沒(méi)有磨煤機(jī)接替啟動(dòng)，只能增加運(yùn)行磨煤機(jī)負(fù)荷，進(jìn)而導(dǎo)致煤漿質(zhì)量下降，影響氣化工序正常運(yùn)行。因此，迫切需要另外一種方法，能在線維修，并且維修之后能較長(zhǎng)時(shí)間不再發(fā)生入料溜管磨穿現(xiàn)象。

由于入料溜管的磨穿位置位于45°彎頭處及彎頭下方直管道底部位置(見(jiàn)圖2)，該位置直接承受煤顆粒沖擊，故減小入料溜管此處的沖擊力或者增加溜管自身的耐磨屬性為2種解決方案。

(1) 減小入料溜管底部沖擊力。將入料溜管45°彎頭及彎頭下部直管位置焊接1塊三角形鐵槽，當(dāng)入料溜管底部磨穿后，煤顆粒落入鐵槽中積累，積滿后再次落下的煤顆粒沖擊力作用在三角形鐵槽中的煤面上，形成以煤抗煤的形式，從而避免煤顆粒與管壁直接接觸，降低了入料溜管被磨穿的風(fēng)險(xiǎn)(見(jiàn)圖3)?，F(xiàn)場(chǎng)經(jīng)過(guò)此方案改造后，入料溜管運(yùn)行時(shí)間大幅增加，降低了因貼補(bǔ)入料溜管停磨煤機(jī)而造成的煤漿質(zhì)量波動(dòng)。但是此項(xiàng)改造現(xiàn)場(chǎng)占用空間大，改造后不美觀，后續(xù)也出現(xiàn)盒子上方立管側(cè)壁磨穿現(xiàn)象。

圖2 易磨穿位置

圖3 入料溜管下部焊接的鐵槽

(2) 增加入料溜管自身耐磨性。由于更換入料溜管需要較長(zhǎng)時(shí)間，所以趁氣化工序大檢修，磨煤機(jī)可以多臺(tái)同時(shí)停運(yùn)的時(shí)候?qū)θ肓狭锕苓M(jìn)行集中更換，并且采用耐磨材質(zhì)。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，雙金屬耐磨入料溜管(高鉻合金)從更換之后運(yùn)行超過(guò) 2 a，未發(fā)現(xiàn)磨穿現(xiàn)象(見(jiàn)圖4)。

3.2 磨煤機(jī)入料溜管與筒體連接縫隙漏漿

因磨煤機(jī)入料溜管與筒體回轉(zhuǎn)部件連接處只設(shè)置簡(jiǎn)單的錐形橡膠密封，此密封為接觸式密封，運(yùn)行一段時(shí)間后錐形圈與密封墊不能很好地貼合，會(huì)產(chǎn)生一定的縫隙，致使煤漿從縫隙流出，污染現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。曾經(jīng)設(shè)計(jì)在入料溜管底部制作方形槽，煤漿流入方形槽后清理，但是沒(méi)有徹底解決該問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)依然污染較大，而且大大增加了員工的工作量。

圖4 入料溜管更換耐磨材質(zhì)

經(jīng)過(guò)仔細(xì)研究，在入料溜管底部靠近筒體部位纏繞1圈Φ10不銹鋼管(見(jiàn)圖5)，上面均勻開(kāi)1圈小孔，接通壓縮空氣，讓空氣沿著縫隙吹入筒體內(nèi)部。經(jīng)過(guò)此項(xiàng)改造后，9臺(tái)磨煤機(jī)再未發(fā)生入料端返漿現(xiàn)象，現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境衛(wèi)生得到改善，也極大降低了員工的工作量。

圖5 壓縮空氣吹掃管

3.3 磨煤機(jī)筒體螺栓松動(dòng)漏漿

為了使磨煤機(jī)筒體免受鋼棒和物料直接沖擊磨擦造成損壞，筒體內(nèi)部需要安裝耐磨襯板，筒體螺栓起到固定耐磨襯板的作用。而由于磨煤機(jī)運(yùn)行，內(nèi)部鋼棒持續(xù)對(duì)襯板的打擊造成巨大振動(dòng)，致使筒體螺栓上螺母松動(dòng)，煤漿從螺栓孔漏出[3]。

筒體螺栓原緊固方式為螺母直接壓在橡膠墊上，緊固方式簡(jiǎn)單，螺栓松動(dòng)概率大。經(jīng)過(guò)研究，在螺母與橡膠墊之間增加1塊圓形鋼墊，將螺母的緊固壓力轉(zhuǎn)移到金屬鋼墊上，增加壓緊面積。然后在螺栓上增加1個(gè)螺母，后螺母的作用為阻止前螺母后退，保證筒體螺栓有持續(xù)的緊固狀態(tài)(見(jiàn)圖6)。經(jīng)過(guò)此項(xiàng)技術(shù)改造，筒體螺栓漏漿的現(xiàn)象大大減少。

圖6 技改后筒體螺栓

3.4 皮帶輸送機(jī)下料口頻繁堵料

恒力煉化氣化車間輸煤設(shè)備一共45臺(tái)，包括36臺(tái)稱重給料機(jī)，9臺(tái)皮帶輸送機(jī)。每4臺(tái)稱重給料機(jī)對(duì)應(yīng)1臺(tái)皮帶輸送機(jī)，負(fù)責(zé)磨煤機(jī)的進(jìn)料。由于磨煤機(jī)是一種連續(xù)進(jìn)料、連續(xù)出料的設(shè)備，任何形式的進(jìn)料中斷都會(huì)影響出料煤漿的質(zhì)量，而最常見(jiàn)的進(jìn)料中斷就是皮帶輸送機(jī)下料口堵塞。

皮帶輸送機(jī)下料口堵塞的原因一般有2個(gè)：一個(gè)是運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，皮帶輸送機(jī)下料口篦子板積累一定堅(jiān)硬煤粉，造成篦子板口徑變小，當(dāng)遇到顆粒較大的煤時(shí)，瞬間造成堵塞；另一個(gè)是原料煤自身水分含量大，很容易黏結(jié)在下料口內(nèi)壁和篦子板上，致使皮帶輸送機(jī)下料口堵塞[4]。皮帶輸送機(jī)堵塞以后，危害極大。原料煤無(wú)法進(jìn)入磨煤機(jī)，磨煤機(jī)內(nèi)進(jìn)入大量水，會(huì)造成煤漿濃度降低，影響氣化工序穩(wěn)定運(yùn)行。下料口堆滿原料煤后，向外溢出，造成大量煤灑出，污染環(huán)境。部分煤進(jìn)入皮帶輸送機(jī)傳動(dòng)托輥，附著在托輥外壁上，造成托輥兩端直徑不同，極易造成皮帶跑偏，更甚者會(huì)撕裂皮帶，使軸承斷裂，后果極其嚴(yán)重。

經(jīng)過(guò)多方研究，各皮帶輸送機(jī)下料口處均配置1根向下吹掃的壓縮空氣管，皮帶輸送機(jī)運(yùn)行時(shí)，打開(kāi)壓縮空氣閥門，高速的氣體不斷吹掃篦子板，使篦子板上無(wú)法積累煤粉，水分含量大的煤也無(wú)法黏結(jié)在下料口內(nèi)壁和篦子板上，從而使皮帶輸送機(jī)下料口不再堵料。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，該改造效果明顯，堵料次數(shù)大大減少。

3.5 一級(jí)滾筒篩堵塞跑漿

一級(jí)滾筒篩尺寸為Φ3 000 mm×3 200 mm，篩網(wǎng)尺寸為3 mm×30 mm，主要作用是濾去3 mm以上的大顆粒。但是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)，一級(jí)滾筒篩篩網(wǎng)孔被大量粗粒子堵塞，雖然一級(jí)滾筒篩頂部設(shè)置沖洗水，但是低壓力、低溫度沖洗水無(wú)法徹底清除篩網(wǎng)孔堵塞的大顆粒，造成滾筒篩通過(guò)率降低，大量煤漿進(jìn)入廢漿通道，落入下方廢漿槽，需要人工清運(yùn)，無(wú)形之中增加了員工的工作量。而且廢漿中大部分為合格煤漿，造成了原料煤的浪費(fèi)。

經(jīng)過(guò)討論，在一級(jí)滾筒篩篩網(wǎng)沖洗水管道上接入0.4 MPa低壓蒸汽，平時(shí)運(yùn)行時(shí)，開(kāi)啟適量蒸汽，由于蒸汽中含有少量冷凝液，高溫蒸汽帶動(dòng)冷凝液對(duì)滾筒篩進(jìn)行沖刷，煤漿粗粒子在高溫蒸汽與冷凝液雙重沖擊下，難以堵塞篩網(wǎng)孔，滾筒篩可以長(zhǎng)時(shí)間保持較高的通過(guò)率。而且經(jīng)過(guò)改造以后，還發(fā)現(xiàn)廢漿槽內(nèi)基本都是粗粒子，沒(méi)有煤漿流體。原因是較大的粗粒子表面夾帶煤漿，從滾筒篩進(jìn)入廢漿通道后也將表面煤漿帶出。在滾筒篩內(nèi)加入蒸汽吹掃后，表面夾帶的煤漿被蒸汽與冷凝液沖刷，進(jìn)入廢漿通道的只有煤漿大顆粒。因此，經(jīng)過(guò)對(duì)一級(jí)滾筒篩的技改，員工工作量問(wèn)題和原料煤浪費(fèi)問(wèn)題都得以解決。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)磨煤機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行分析、優(yōu)化改造，目前恒力煉化磨煤機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，制得的煤漿濃度、黏度均在優(yōu)秀范圍內(nèi)，而且磨煤機(jī)的運(yùn)行故障率低、維修簡(jiǎn)便，有效解決了磨煤機(jī)運(yùn)行周期短、維修較難的問(wèn)題，也大幅降低了員工的工作強(qiáng)度，提高了磨煤界區(qū)的工作環(huán)境。