輸煤系統(tǒng)篩分破碎一體化裝置的改造

盧 飛，王 剛，賀成艷，成宏偉，智宏峰，楊曉東，符秀梅

(陜西未來能源化工有限公司 煤制油分公司，陜西 榆林 719000)

1 工藝概況

兗礦集團(tuán)陜西未來能源化工有限公司煤制油分公司百萬噸煤制油項目設(shè)計年用煤量510萬t，設(shè)計輸送能力1 000 t/h。輸煤系統(tǒng)為雙線運行，配備有兩套篩分破碎一體機(jī)，分別為307/308組合、309/310組合，一備一用。破碎機(jī)入料口設(shè)有電磁除鐵器，能夠有效清除煤中各種形狀的鐵器；配有噴霧除塵設(shè)施，用以控制破碎過程中揚起的煤塵。篩分破碎裝置的主要功能是：把原煤中不大于10 mm的物料預(yù)先篩除，篩上物進(jìn)入環(huán)錘破碎機(jī)，破碎成粒度合格的煤炭與篩下小于10 mm的物料匯合后進(jìn)入膠帶輸送機(jī)，輸送至鍋爐煤倉或氣化爐煤倉。

正旋葉輪篩分布料一體破碎機(jī)由篩分無堵破碎機(jī)和正弦葉輪篩分布料器兩大部分組成。該裝置綜合利用了滾軸篩、滾筒篩、環(huán)錘式破碎機(jī)等設(shè)備的工作原理和性能特點，是根據(jù)鍋爐、氣化爐使用的燃料特性而研發(fā)的集篩分、布料和破碎為一體的新型篩分破碎設(shè)備[1]。對抗壓強(qiáng)度不大于40 MPa、水分不大于10%，如純煤、煤矸石等物料具有良好的適應(yīng)性。

2 篩分破碎一體機(jī)技術(shù)特征

篩分破碎一體機(jī)是篩分設(shè)備與破碎設(shè)備的結(jié)合體。在輸煤系統(tǒng)中篩分破碎一體機(jī)是整個輸煤系統(tǒng)最核心的設(shè)備[2]。

篩分破碎一體機(jī)的主要特點：結(jié)構(gòu)簡單合理，節(jié)省了破碎樓及粗篩、粗破等費用；通過篩分布料器預(yù)先篩分后，再通過篩分破碎機(jī)逐級篩分、逐級破碎，提高了篩分破碎效率；上部的篩分機(jī)內(nèi)添設(shè)了除鐵、布料等裝置，確保通過篩分機(jī)進(jìn)入破碎機(jī)的物料中無鐵件，且布料均勻；上部篩分布料器集結(jié)了振動篩、直線篩、滾筒篩、香蕉篩、固定條形篩、滾軸篩、齒輥篩等眾多篩分機(jī)的優(yōu)點；下部的破碎機(jī)集結(jié)了環(huán)錘式破碎機(jī)、齒輥式破碎機(jī)、錘頭可逆式破碎機(jī)等眾多破碎機(jī)的優(yōu)點。

煤制油分公司輸煤系統(tǒng)已運行4 a，每班運行6.5 h，采用雙線運行輸煤，篩分破碎一體機(jī)一備一用，日輸煤量：氣化用煤9 000 t，鍋爐用煤2 000 t，為輸煤系統(tǒng)篩分破碎一體機(jī)的研究及應(yīng)用提供了試驗實施條件。

3 改造試驗

3.1 破碎機(jī)環(huán)錘的改造

410G307/308篩分破碎一體機(jī)運行狀況不如410G309/310組合。兩者相比較，前者的破碎機(jī)環(huán)錘磨損更為嚴(yán)重。為保證生產(chǎn)，將410G307/308篩分破碎一體機(jī)作為本項目研究試驗的主體設(shè)備。優(yōu)化改造過程如下：

(1)將環(huán)錘的錘頭材質(zhì)由42GrMn改為ZGMn18Cr2，把原錘頭直徑由290 mm加大至310 mm，同時將厚度減小，以增加錘擊力，并保持轉(zhuǎn)子的總質(zhì)量不增加。

(2)新型環(huán)錘到貨后，采用金屬檢測儀檢測，洛氏硬度HRC不小于60，符合要求。

(3)檢查雙線(包含410G309/310篩分破碎一體機(jī))輸煤系統(tǒng)，設(shè)備狀況完好，可用于生產(chǎn)運行。

(4)對單線(410G307/308)輸煤系統(tǒng)進(jìn)行改造分析試驗。更換新環(huán)錘后10 d的煤樣粒度分析指標(biāo)見表1；破碎機(jī)環(huán)錘改造前后對比見圖1。

表1 更換新環(huán)錘后10 d煤樣粒度分析

圖1 破碎機(jī)環(huán)錘改造前后對比

由表1可見，更換新型環(huán)錘后，破碎后的煤炭粒度符合工藝指標(biāo)要求。

3.2 篩網(wǎng)的改造

為了解決篩分機(jī)篩網(wǎng)易堵塞、篩分效率低的問題，對篩網(wǎng)進(jìn)行了改造。將原來圓柱形整體篩網(wǎng)改為三棱柱鑄鋼5片式分體篩網(wǎng)。篩網(wǎng)改造前后情況對比見圖2。

圖2 篩網(wǎng)改造前后情況對比

篩網(wǎng)改造安裝完成后，進(jìn)行了反復(fù)調(diào)試，取得了較好的篩分效果。表2為生產(chǎn)運行試驗中的篩分效率測試結(jié)果。

表2 篩網(wǎng)改造完成后篩分效率測試結(jié)果

由表2可見，篩網(wǎng)改造完成后，篩分效率平均為91.1%，與調(diào)試期間所測結(jié)果基本持平，輸煤系統(tǒng)運行負(fù)荷800 t/h。另外，在將分體式篩網(wǎng)適當(dāng)下沉后，由于煤流攪動高度增加，流動速度加大，減少了煤通過篩面的時間，不再發(fā)生煤粉沉積的情況。

3.3 破碎倉防積料的改造

由于破碎機(jī)破碎倉排料不通暢，導(dǎo)致破碎倉積料。其原因是破碎機(jī)轉(zhuǎn)子的下部設(shè)有篩環(huán)，破碎后的煤通過篩環(huán)排出。當(dāng)煤水分較高時，粘附在篩環(huán)凹槽里，隨著煤越積越厚，合格的煤粒無法排出。

為解決積料問題，對破碎機(jī)進(jìn)行了如下改造：將破碎機(jī)內(nèi)部一級篩環(huán)裝置和一級調(diào)節(jié)裝置拆除，在原基礎(chǔ)上改造成兩級喇叭口篩板；將原1號、2號篩分破碎一體機(jī)的所有輔助電機(jī)拆除，消除轉(zhuǎn)動點；在外部安裝手輪調(diào)節(jié)裝置，方便調(diào)節(jié)破碎粒度，更有利于緊急排除故障。

對破碎倉改造后，生產(chǎn)試驗運行中發(fā)現(xiàn)，個別較大煤塊未得到破碎。經(jīng)對410G307/308破碎倉拆檢，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子圓盤與弧型喇叭篩板邊緣之間縫隙過大，最大處達(dá)30 cm。重新調(diào)整安裝后，轉(zhuǎn)子圓盤與弧型喇叭篩板邊緣之間的縫隙為10 cm。在后續(xù)生產(chǎn)試驗運行中，再無大塊煤出現(xiàn)。

3.4 改造后一體機(jī)主電機(jī)電流情況及處理能力試驗

在800 t/h同等負(fù)荷下運行，410G307/308主電機(jī)改造前原運行電流為29 A，更換環(huán)錘后運行電流為27 A，篩分裝置改造后運行電流為25 A，破碎倉喇叭篩板改造后運行電流為22 A。410G307/308篩分破碎一體機(jī)連續(xù)10 d破碎粒度取樣分析結(jié)果見表3。

表3 改造后410G307/308篩分破碎一體機(jī)連續(xù)10 d破碎粒度取樣分析結(jié)果

單臺篩分破碎一體機(jī)處理能力試驗：410G307/308系統(tǒng)是一套組合裝置，主要通過調(diào)節(jié)擋板來控制進(jìn)入410G307或者410G308破碎機(jī)的入料。破碎機(jī)主電機(jī)的運行電流是判定破碎機(jī)處理能力的主要因素，詳見表4。

表4 一體機(jī)主電機(jī)的運行電流與破碎機(jī)處理能力的關(guān)系

篩分破碎一體機(jī)主電機(jī)額定電流34.8 A。由表4可見，主電機(jī)額定電流在34 A時，單臺破碎機(jī)生產(chǎn)試驗處理能力達(dá)到550 t/h，未超過額定電流，屬于正常運行。這表明410G307/308篩分破碎一體機(jī)組合破碎能力超過了整套系統(tǒng)輸煤設(shè)計能力1 000 t/h。

3.5 改造前后環(huán)錘磨損對比

根據(jù)要求，破碎機(jī)的環(huán)錘外徑尺寸降到φ250 mm以下時，不得再使用。新型環(huán)錘外徑φ310 mm，可使用磨損余量為：310-250=60(mm)；原環(huán)錘外徑φ290 mm，可使用磨損余量為：290-250=40(mm)。環(huán)錘磨損耐磨性能判定方式是外徑每減少1 mm所破碎的煤量。據(jù)此，通過試驗測得，新型環(huán)錘外徑每減少1 mm，破碎煤量 6.45萬t；舊型環(huán)錘外徑每減少1 mm，破碎煤量為2.74萬t。

由此可見，破碎機(jī)的環(huán)錘改變材料以后，在同樣的磨損量下，破碎煤炭的能力增加1.34倍。

4 改造效果及分析

(1)從運行情況看，改造后的篩分破碎一體機(jī)系統(tǒng)運行穩(wěn)定，故障發(fā)生次數(shù)明顯降低。

(2)改造后，輸煤運行期間，輸煤量在800 t/h時，破碎機(jī)主電機(jī)運行電流為22 A；而改造前，破碎機(jī)主電機(jī)運行電流為29 A，下降了7 A。410G307、410G308破碎機(jī)分別經(jīng)過8 h運行試驗，單臺處理能力550 t/h運行正常，兩臺破碎機(jī)組合破碎能力大于輸煤設(shè)計輸送量1 000 t/h。

(3)在410C502膠帶上取樣分析表明，出料破碎粒度合格率大于97%，各項工藝參數(shù)滿足生產(chǎn)要求。

(4)原破碎機(jī)錘頭磨損4個月后，磨損21 mm，破碎量達(dá)到103.68萬t；新型環(huán)錘外徑φ310 mm，如磨損到φ250 mm更換環(huán)錘，破碎量能達(dá)到290萬t。按照每天輸煤1.2萬t計，新型環(huán)錘的使用周期可以達(dá)到8個月。更換后的篩網(wǎng)無明顯變化，節(jié)約了維修成本，延長了使用周期。