殼牌煤氣化磨煤單元存在的問題及改造方案

摘 要：SHELL煤氣化技術在中國已有很多成功案例，但使用褐煤作為原料，大唐多倫煤化工尚屬首例。本文主旨探討褐煤經過干燥后使用中速輥式磨煤機研磨時需要注意的問題，其中包括磨煤機震動、給煤機以及碎煤倉底部堵煤、跨煤的問題的解決方案，為以后褐煤在SHELL煤氣化的應用做好鋪墊。

關鍵詞：SHELL 褐煤 堵煤 中速輥式磨煤機

中圖分類號：TD82 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）12（b）-0107-02

中速輥式磨煤機廣泛應用于電廠、化工廠等各行各業，對煤種的適應性也非常強，適于對各種煤種進行研磨并進行粒度篩選。中輥磨在SHELL煤氣化領域上也有大量的應用，但其在SHELL氣化爐進行褐煤研磨在我公司尚屬首例，由于褐煤及SHELL工藝的特殊性，造成整個磨煤單元故障頻發，經過我公司多次試驗改造，較好地解決了磨煤單元的各項問題。

1 磨煤單元改造的原因及目的

大唐內蒙古多倫46萬噸煤基烯烴項目，是用褐煤通過SHELL煤氣化技術以及魯奇MTP技術，合成聚丙烯。煤氣化分廠是多倫煤化工的龍頭，而磨煤單元更是煤化工的重中之重，其是否穩定直接影響到煤化工的正常運行。按設計，一臺氣化爐配3個磨煤系列，兩開一備，煤種為褐煤，氣化爐滿負荷運行耗煤2800 t/d（干煤），來自煤場的褐煤先經過預干燥車間的干燥處理，再進入我煤氣化分廠磨煤單元進行研磨至合適粒度。但原設計沒有考慮到褐煤本身的特性，按原設計，我公司預干燥車間應將褐煤水分由33%降至12%，但我公司采用的是蒸汽干燥方式，在干燥前要將褐煤破碎成直徑約6 mm的小塊，經過干燥后實際送到我煤氣化分廠的煤粉已達到100～120 μm，水含量在7%左右，此時的褐煤流動性好、可磨系數高、粒度小，造成我分廠整個磨煤單元經常性堵煤、跨煤及煤量不均，使磨煤機產生劇烈震動，影響整個裝置穩定運行。為了解決磨煤單元的問題，我分廠與廠家及設計院反復溝通，對整個磨煤單元進行了改造。

2 磨煤單元改造設備概況及原理

2.1 中速輥式磨煤機

ZGM133G磨煤機生產廠家為北京電力設備總廠，是一種中速輥盤式磨煤機，其碾磨部分是由轉動的磨盤和三個沿磨盤滾動的固定且可自轉的磨輥組成。需粉磨的原煤從磨煤機的中央落煤管落到磨盤上，旋轉磨盤借助于離心力將原煤運動至碾磨滾道上，通過磨輥進行碾磨。三個磨輥沿圓周方向均布于磨盤滾道上，碾磨力則由液壓加載系統產生，通過靜定的三點系統，碾磨力均勻作用至三個磨輥上，這個力經磨盤、磨輥、壓架、拉桿、傳動盤、減速機、液壓缸后通過底板傳至基礎（見圖1）。原煤的碾磨和干燥同時進行，干燥劑通過噴嘴環均勻進入磨盤周圍，將經過碾磨從磨盤上切向甩出的煤粉混合物烘干并輸送至磨煤機上部的分離器，在分離器中進行分離，粗粉被分離出來返回磨盤重磨，合格的細粉被干燥劑帶出分離器。難以粉碎且干燥劑吹不起的較重石子煤、黃鐵礦、鐵塊等通過噴嘴環落到干燥劑室，被刮板刮進排渣箱，由人工定期清理。排渣箱有上下兩個插板閥，故清除渣料的過程在磨運行期間也能進行（見圖2）。

2.2 稱重給煤機

沈陽施道克電力設備有限公司的EG2490型稱重給煤機具有電子稱重和STOCK196NT微處理機控制器。給煤機的設計滿足了NFPA標準8503的要求，在入煤口后端及兩側均裝有裙板，避免沒散落到皮帶外面。給煤機皮帶由位于出煤口端的主驅動滾筒、入煤口端的開槽自潔式被動滾筒和在入煤口下方的皮帶支撐板進行支撐。防止皮帶跑偏是通過被動滾筒中間錐度實現的，在有錐度滾筒上轉動的皮帶將會自行對中到最高點，并可通過兩側拉桿進行調節。在給煤機底部還配有清掃鏈，可用于將落到底部的煤粉清除。

3 磨煤單元改造具體過程

3.1 磨煤系統故障原因及改造方案的構思

3.1.1 磨煤機產生震動的原因分析

（1）煤粉在磨盤中分布不均。此問題可通過調整循環風量來解決，還可嘗試增加落煤管長度，減少煤粉到磨盤的距離，降低循環風對煤粉的影響。

（2）磨盤上煤層厚度不穩。碎煤倉底部經常堵煤、跨煤，稱重給煤機經常堵煤是造成此問題的罪魁禍首，具體解決方案在下文中會提及，在此不再贅述。

（3）磨機加載力過大，需適當減小加載力。

3.1.2 碎煤倉及稱重給煤機堵煤、跨煤問題的改造方案

碎煤倉及稱重給煤機經常性的堵煤、跨煤、皮帶跑偏，究其原因是因為干燥褐煤的高流動性。特別是給煤機，雖然其被動輥有錐度且有定位槽，但一旦皮帶和輥之間夾煤，皮帶必定開始跑偏且無法調整。要從根本上解決給煤機的問題，只有更換更大型給煤機，使皮帶更寬，不易堵煤，或者更好的是更換螺旋輸送機，就可減少堵煤發生幾率并且不存在皮帶跑偏問題。但無論是更換大型皮帶給煤機或更換螺旋輸送機，都意味著原設備的報廢及新設備的大量投資。出于成本考慮，我公司采用增加旋轉給料機和煤粉擋板的方式解決上述問題。

3.2 磨煤系統改造的具體實施過程

（1）適當調整循環風量，將風量由120000 nm3降至100000 nm3，改善煤粉在磨煤機磨盤上的分布情況。至于加長落煤管，由于此項對磨機震動影響較小且施工難度大，故暫不施工。

（2）調節磨煤機內部導向板的間隙，使導向板與三角架之間順磨盤轉動方向間隙為零，另外一側間隙約3～5 mm，減小三角架與磨機本體的撞擊。

（3）減小磨機加載力。由于褐煤在干燥后的哈氏可磨指數實測值為80左右，遠遠大于原設計的50，故磨煤機不應按設計的5 MPa進行加載，經過反復試驗，加載力在1.0～1.5 MPa較為合適。（實際上，當我磨機加載油泵故障情況下，加載力為零，僅靠磨輥自重，也可維持生產，只是煤粉粒度較大且無法提負荷）

（4）將給煤機皮帶兩側擋板加長，貫穿整個給煤機。另外，由于褐煤的高流動性，需要將給煤機兩側擋板以及落煤口后擋板下方加橡膠板，以阻止煤粉由擋板與皮帶之間的間隙流出，堵塞給煤機。首先，我們使用的是軟橡膠板，剛開始效果還可以，給煤機不再堵煤，但用一段時間后，橡膠板就撕裂、脫落，無法起到擋煤作用。后改為硬橡膠板，不出現撕裂現象（見圖3），但由于其很硬，對給煤機的稱重影響很大。經過反復試驗，用拉伸強度為300%以上的硅橡膠板，既有較強的抗撕裂性，又對稱重影響較小，解決了給煤機堵煤的問題。

（4）碎煤倉底部的堵煤、跨煤問題，主要是通過增加底部吹掃氮氣管道，以及碎煤倉底部增加旋轉給料閥來解決。增加的旋轉給料閥可以從20～100 t/h來調節給煤量，有效的避免了跨煤現象的發生。我分廠的旋轉給料閥在使用過程中，出現了給料閥兩側擋板彈簧力量不足的問題，由于碎煤倉的煤粉量多，將兩側擋板擠壓推開，造成給料閥密封性不好。我分廠首先在給料閥內側加墊鐵，增加彈簧壓縮量，但彈簧力量仍不足，后在兩側擋板外加M20螺栓頂絲，將擋板與旋轉閥之間間隙固定，增強了旋轉閥的密封性。（見圖4）

4 磨煤單元改造結果

大唐多倫煤化工煤氣化分廠磨煤單元經過前后長達半年的改造，通過給煤機增加擋板，碎煤倉增加旋轉給料閥等措施，有效的解決了磨煤單元頻繁堵煤、跨煤的問題，基本達到了預期效果，但運行時間尚短，改造后的有些問題可能還沒有暴漏，有待長期觀察，進一步檢驗本次改造成果。

參考文獻

[1]ZGM133G使用說明書[M].北京電力設備總廠.

[2]稱重給煤機使用說明書[M].沈陽施道克店里設備有限公司.