原料儲運系統的工程設計

薛保城

(兗州煤業榆林能化有限公司 陜西榆林 719000)

1 項目簡介

1.1 一期項目

兗州煤業榆林能化有限公司甲醇廠一期項目600 kt/a甲醇裝置于2005年4月13日開始建設，2008年12月29日投料試車并打通化工工藝流程，產出合格甲醇產品。生產甲醇用的氣化原料煤和熱電鍋爐燃料煤均取自配套的榆樹灣煤礦，礦點來煤先經1臺KRC18×26型環錘式破碎機(入料粒度≤50 mm，排料粒度≤25 mm，處理量1 700 t/h)破碎后，再經長3.275 km的榆樹灣礦至甲醇廠輸煤皮帶機送往4座單個儲量為6 000 t的筒倉儲存，滿足甲醇裝置約7 d的生產用煤要求。氣化爐或熱電鍋爐前倉需要補煤時，通過筒倉下2臺葉輪給煤機和后續輸煤系統進行輸送。

但在實際運行過程中發現：①由于部分時間段受開采工作面過斷層等因素的影響，榆樹灣煤礦來煤粒度超過50 mm，造成破碎機處理后的煤炭粒度大于25 mm，無法滿足運行工藝指標要求，對后續棒磨機(制備氣化煤漿)和球磨機(制備鍋爐粉煤)的運行帶來不利影響，造成設備磨損加快、制漿制粉效率下降等問題；②由于榆樹灣煤礦的來煤灰熔點偏高(流動溫度在1 280 ℃以上)，氣化用煤需要摻配一定比例的沙子來降低灰熔點(流動溫度控制在1 130～1 150 ℃)，以保證氣化爐的正常運行，但此舉增大了系統的能耗；③由于沙子的主要成分為SiO2，硬度較大，加快了氣化爐燒嘴的磨損；④含SiO2的煤漿經氣化反應、激冷水冷卻后進入渣水處理系統，造成渣水處理系統設備的磨損加劇。

1.2 二期項目

2017年5月，兗州煤業榆林能化有限公司甲醇廠開始籌建500 kt/a聚甲氧基二甲醚(DMMn)項目(二期項目)。二期項目投產后，正常工況下的原料煤消耗量為1 089.0 kt/a，燃料煤消耗量為249.3 kt/a，年共計需要消耗煤炭1 338.3 kt。

與二期項目配套的廠外原料煤儲運系統的建設需要解決榆樹灣煤礦來煤灰熔點高的問題，即通過配煤替代摻沙模式降低煤灰熔點，同時解決來煤粒度大的問題，將煤炭粒度控制在10 mm以下。該系統主要由汽車卸煤單元、煤儲運單元、篩分破碎單元構成，設計儲運系統入筒倉前煤炭輸送能力為1 200 t/h(雙線同開，單線輸送能力600 t/h)，出筒倉后煤炭輸送能力為500 t/h(1開1備)，原料煤和燃料煤破碎能力為600 t/h。

2 主要設備

二期項目所需煤炭采用汽車方式運輸，汽車受煤坑共設置4個有效卸車位，并設置有效長度為26 m的縫隙式卸煤槽，同時在汽車受煤坑下方配置2臺出料能力為200～600 t/h的葉輪給煤機。汽車受煤坑下葉輪給煤機出口至筒倉前的輸送裝置設置2臺帶式輸送機同時運行，單機輸送能力為600 t/h。

二期項目的儲煤設備為3座Ф 25 m×46 m廠外筒倉，設計總儲量45 kt，用于配煤的原料煤進入廠外筒倉。每座廠外筒倉下安裝1臺最大取料能力為600 t/h的環形給料機，給料機下方布設2臺輸煤皮帶機，每臺輸煤皮帶機的受料后段安裝1臺電子皮帶秤，對環形給料機的給煤量進行計量并通過變頻控制實現給煤量調整。榆樹灣煤礦來煤、單獨汽運來煤、汽運來煤與榆樹灣煤礦來煤混合或不同種類汽運來煤混合后經篩破一體機破碎再送入筒倉儲存，一、二期項目7座筒倉共計可儲存甲醇廠約10 d的生產用煤量。

原料煤初始粒度≤100 mm。根據氣化裝置對于原料煤粒度的要求，煤儲運單元設置2臺篩破一體機(1開1備)，入料最大粒度≤100 mm，出料粒度≤10 mm，處理能力600 t/h。

3 工藝流程

3.1 筒倉前汽車卸煤線

進廠的運煤汽車首先由汽車地中衡稱量，然后到受煤坑處卸料。受煤坑中的煤炭由葉輪給煤機給料，通過筒倉上倉配倉皮帶機輸送至廠外筒倉儲存，或與來自105 A輸煤皮帶機的榆樹灣煤礦來煤通過2#轉載皮帶輸送機送入汽車受煤坑至筒倉上倉配倉皮帶機，按照一定比例混配后再送入廠外筒倉。

3.2 筒倉至場外主皮帶輸煤線

廠外3座筒倉下煤經計量按比例摻配后，通過1#轉載皮帶機輸送至破碎樓。在破碎樓內，原燃料煤先通過電磁除鐵器除鐵，然后進入篩破一體機被破碎至10 mm以下，再通過105B輸煤皮帶機送入廠內筒倉。

來自榆樹灣煤礦的105輸煤皮帶機在配煤后破碎樓處斷開(機頭段編號為105B，機尾段編號為105 A)，在斷開位置設置轉載破碎樓，榆樹灣煤礦來煤可單獨破碎后運進廠內筒倉，也可通過2#轉載皮帶輸送機與汽運來的煤炭混合后先送入廠外筒倉儲存，再進行破碎。

榆樹灣煤礦來煤通過二次破碎處理，保證煤粒度≤10 mm，達到設計指標要求。一期和二期項目輸煤流程變化如圖1和圖2所示。

榆樹灣煤礦來煤也可單獨進入廠外筒倉儲存，在礦點檢修、生產波動、節日放假停產期間，可提前利用廠外筒倉儲存榆樹灣煤礦來煤，使儲煤方式更加靈活。

4 存在的問題及建議

(1)二期項目設計選擇的破碎篩分設備和工藝流程均無法保證煤炭粒度指標要求，主要原因是選用的設備篩破一體機處理量在600 t/h，盡管實現了先篩分后破碎的預篩分破碎工藝流程，但是為了保證處理能力，環錘式破碎機下部的篩板孔尺寸較大，一部分未來得及破碎的煤會直接漏下并通過輸煤皮帶機送往熱電鍋爐球磨機或氣化爐棒磨機，從而降低球磨機和棒磨機的運行效率，增加大顆粒煤的排出量，進而影響熱電鍋爐用煤粉的指標和氣化用煤漿的濃度，最終影響鍋爐和氣化爐的運行以及單位時間的甲醇產量。

如圖3所示，建議篩分破碎工藝流程變更為對來煤先進行預篩分，篩下合格粒度的煤炭直接通過輸煤皮帶機送往熱電鍋爐或氣化爐磨煤機的前倉，粒度不合格的煤炭進入破碎機進行破碎。破碎機破碎后的煤進入檢查篩分進行再次篩分，粒度合格的煤炭與預篩分粒度合格的煤炭通過輸煤皮帶機送往鍋爐或氣化爐磨煤機的前倉儲存，不合格的煤炭再次返回破碎機進行循環破碎處理，直至粒度合格。

(2)原料儲運系統通過汽運來煤與榆樹灣煤礦來煤混合替代摻沙混合模式以解決榆樹灣煤礦來煤灰熔點高的問題，但在此過程中需要控制好摻配比例。在設計工藝流程中，105 A輸煤皮帶機送來的榆樹灣煤礦的煤與筒倉下環形給煤機給煤通過變頻調節給煤量，在篩破一體機入口后實現混合。但給煤量受到煤炭粒度、濕度、黏度等因素的影響，計量會存在一定的波動，故建議在105B輸煤皮帶機增設電子皮帶秤用于對比分析。

(3)汽運來煤只經過汽車地中衡計量，在經筒倉上倉配倉皮帶機輸送過程中未設置皮帶秤計量，與經105 A輸煤皮帶秤計量后再經2#轉載皮帶機輸送來的榆樹灣煤礦的煤無法實現計量對比分析，從而導致控制摻配比例較困難。建議在筒倉上倉配倉皮帶機與2#轉載皮帶機來煤摻配前各安裝1臺皮帶秤，用于汽運來煤與榆樹灣煤礦來煤混合前的單獨計量，有助于及時調整、校驗皮帶秤和105B輸煤皮帶機前給煤機給煤量，實現摻配比例的精確控制。

(4)鑒于汽運來煤所含雜物及粒度的不確定性，建議在汽車受煤坑處增設100 mm×100 mm的箅子板以攔截煤中大塊和部分雜物，同時在汽車受煤坑下方、廠外筒倉上倉配倉皮帶機上方增設除鐵器，以保護上倉配倉皮帶機及后續設備。