褐煤干燥系統輸送設備堵塞問題的改進

張 巖，劉 浩，竇 巖

(天華化工機械及自動化研究設計院有限公司，甘肅 蘭州 730060)

目前我國褐煤預測資源量約1 903億t，占全國煤炭預測資源量的41.18%，主要分布在內蒙古、云南、東北等地。褐煤具有含水量高(20%～50%)、熱值低、揮發分高、熱穩定性差及易自燃等特點，難以運輸、儲存和銷售。采用粉煤蒸汽管回轉干燥系統，降低褐煤的含水量，可直接降低褐煤的運輸成本、建設和運行成本，同時也可降低以褐煤為原料的發電或煤化工項目的成本[1]。

1 干燥流程簡介

粉煤蒸汽管回轉干燥系統工藝流程見圖1。

圖1 粉煤蒸汽管回轉干燥系統工藝流程示意

如圖1所示，經由原煤倉、計量膠帶、入口輸送設備均勻加入到蒸汽管回轉干燥機內的濕粉煤，與干燥機內布置的通有蒸汽的換熱管充分接觸干燥，物料中的水分在不斷蒸發，同時物料從干燥機入口向出口方向運動，在到達干燥機出口時成為所需干燥產品，再經輸送設備送至產品倉。

從干燥機尾部排出的載氣(主要作用是將干燥蒸發的水蒸汽攜帶出來，降低尾氣露點溫度)、水蒸汽及粉煤粉塵被引風機抽吸到袋式過濾器內進行氣固分離，凈化后的尾氣排放。

蒸汽從蒸汽管回轉干燥機旋轉接頭進入干燥機，通過干燥機汽室分配到干燥機蒸汽管內，在此與管外的物料進行換熱后冷凝，冷凝液通過自身重力自流至凝液儲罐中緩沖貯存，然后通過凝液泵(經過載氣加熱器后)進入凝液回收系統。

2 某項目干燥系統輸煤運行狀況

印尼某電廠由于燃用高水分褐煤，采用蒸汽管回轉干燥機對褐煤進行預干燥。系統自投運以來，原煤預干燥系統正常運行，進煤量總和為340～380 t/h，干燥后煤量為260～285 t/h；干燥后的煤質和產量滿足鍋爐制粉系統要求及電廠用煤需求。干燥系統的連續穩定運行，成為該電廠節能降耗運行保障的關鍵因素。

在項目調試初期，因原煤水分大(高達55%～60%)，易粘接、架橋、堵塞，造成干燥單元輸煤系統設備故障頻發，干燥系統長久不能連續運行(堵塞部位主要集中在濕煤倉下部錐段、干燥機入口斜板溜槽式進料箱、出口密閉膠帶機及出口刮板機)。后經多次對干燥單元輸煤系統輔機設備的改造，形成一套故障率低、配置合理的輸煤輔機系統。

原系統配置：濕煤倉——雙曲線煤斗——稱重給煤機——斜板溜槽式進料箱——蒸汽管干燥機——密閉膠帶輸送機——出口埋刮板輸送機——膠帶輸送機。

改造后的系統配置：濕煤倉——煤倉旋轉清堵器——稱重給煤機——螺旋給料機——蒸汽管干燥機——Ⅰ級螺旋輸送機——Ⅱ級螺旋輸送機——膠帶輸送機。

3 輸送系統的改進

3.1 濕煤倉下部錐段堵塞的改造

原濕煤倉下部錐段為雙曲線料斗，材質為不銹鋼。在使用過程中，由于來料原煤水分大，煤質松散，在雙曲線料斗處發生架橋堵塞，并且粘接在倉壁上。曾經在此部位加裝過空氣炮及電伴熱，效果均不理想。錐段一旦堵塞，原煤無法進入下游設備，系統必須停機，進行人工疏通。

經過多方調研考察，采取在濕煤倉下部增設旋轉清堵器的方法，通過旋轉清堵器的自轉，破壞煤與倉內壁之間的粘結力，阻止架橋的發生，解決了堵煤問題。

煤倉旋轉清堵器的工作原理：如圖2所示，清堵器由上、中、下3部分組成，上、下為靜止倉部分，中間為旋轉倉(即清堵)部分。旋轉清堵器是將原煤倉下面出料段由靜止狀態改為轉動倉體，并在自身的上部靜止倉部分安裝輔助刮板，工作時中間倉體由電機減速機驅動轉動，原煤與旋轉倉體形成相對運動，使得煤與倉內壁之間的粘結力被破壞；同時在輔助刮板的作用下，原煤與旋轉倉體內壁之間形成一個全面積的分離區，煤流與倉壁無法形成穩定的結拱，從而達到防堵目的[2]。

煤倉旋轉清堵器安裝在煤倉底部縮頸段，主要解決由于煤倉縮頸引起的堵煤問題。旋轉清堵器一般高度設計為2 000～3 000 mm，由于僅需要克服清堵器旋轉的阻力，因此功率消耗小，正常工況下，功率僅需7.5 kW，運行維護成本小。

圖2 煤倉旋轉清堵器三維模型

3.2 干燥機入口斜板溜槽式進料箱堵塞的改造

干燥機入口原進料箱為斜板溜槽式，物料完全依靠自重滑入干燥機筒體內，當煤量過大時，斜板入料速度有限，原煤在此處堆積，無法進入干燥機內部，積滿后的原煤還會向上游返料，堵塞上游設備。采用螺旋給料機取代原有的斜板溜槽式進料箱，強制送料，解決了該處的阻塞問題。

螺旋給料機是一種強制連續輸送設備，它利用帶有螺旋葉片的旋轉軸在密閉料槽內的旋轉運動，將由進料口加入的物料沿輸送槽向出料口方向強制輸送。螺旋輸送機作為成熟的工業設備，廣泛用于各種行業粉狀、粒狀和小塊物料的輸送。

3.3 干燥機出口密閉膠帶輸送機及刮板機堵塞的改進

干燥機出口Ⅰ級輸送設備為密閉膠帶輸送機，由于在完全密閉的機殼內工作，受工況溫度影響大，干燥機出料口汽固兩相溫度約100 ℃，膠帶在伴有蒸汽的工況下長時間工作，會發生變形，從而導致膠帶跑偏，設備跳機。運行期間只能依靠人工調整膠帶跑偏，并反復更換膠帶，無法滿足長周期運行。

干燥機出口Ⅱ級輸送設備也為刮板機，干燥后的煤炭在輸送過程中繼續向外蒸發水分，粘度增大，極易在刮板鏈條下板結(見圖3)；板結煤層硬度高，且與刮板形成光滑的結合面，刮板運行時無法破開板結煤層。隨著煤層加厚，刮板鏈條上浮，鏈條繃緊，輸送阻力增大，電機負載增大，日常運行時，每2～3 d必須停機沖洗，否則會發生刮板跳鏈斷鏈的故障(見圖4)，致使干燥機系統停運。

圖3 埋刮板輸送機底部板結

為了解決上述問題，將干燥機出口Ⅰ、Ⅱ級輸送設備改為螺旋輸送機，這樣不但避免了高溫膠帶變形，而且螺旋葉片可破開板結煤層，不存內壁粘煤、斷鏈的問題，設備可長周期運行。

4 結 語

輸送設備作為干燥系統的主要附屬設備，其工作狀況直接影響到系統的穩定運行。在未改造前，干燥系統存在多處瓶頸，致使某些設備故障檢修率居高不下，增加了檢修成本；還造成電廠整個制煤系統頻繁停機，鍋爐原料供給不及時，增加了運行成本。通過更新改造，干燥系統實現了連續運轉，擺脫了因設備清理維護而經常停機的困境，保證了電廠鍋爐運行的用煤量，降低了設備維護及檢修頻率，節約了運行成本。