磨煤機運行存在的問題及處理措施

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(簡稱恒力煉化)煤制氫氣化車間一共設置4個工序，包括煤漿制備工序、氣化工序、渣水處理工序、真空過濾工序。煤漿制備工序設置9臺磨煤機、18臺低壓煤漿泵等關鍵設備，其中磨煤機作為煤漿制備工序的核心設備，其運行的穩定性直接影響水煤漿的品質和連續性，影響合成氣產量。恒力煉化使用的是中國有色(沈陽)冶金機械有限公司生產的磨煤機，通過近3 a的運行跟蹤，總體運行較好，也發現并改進了很多問題。

1 磨煤機概況

1.1 結構組成及技術性能

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

磨煤機筒體直徑為4 700 mm，筒體長度為6 000 mm，有效體積為96.3 m3。連續運行下，每小時可產漿120 m3。磨煤機筒體入料端設置的大小齒輪是磨煤機旋轉動力的傳輸設備。磨煤機筒體內含有約160 t鋼棒，鋼棒直徑分別為50 mm、65 mm、75 mm，數量比為3∶4∶3。筒體內壁設置有凹凸狀耐磨板，由伸出筒體外壁的螺栓固定。磨煤機出料端設置一級滾筒篩，其開孔為3 mm×30 mm的梯形條篩，能有效阻擋大顆粒進入磨煤機出料槽。

1.2 工作原理

磨煤機由電動機通過減速機、氣動離合器驅動小齒輪，再通過小齒輪嚙合的大齒輪帶動筒體等回轉部件一起轉動。當筒體轉動時，裝在筒體內的研磨介質——鋼棒在摩擦力和離心力的作用下，隨著筒體回轉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落下 (距筒體中心最近層的鋼棒，有的呈瀉落狀態滑下)，連續進入的煤顆粒受下落鋼棒的撞擊和研磨而被粉碎(見圖1)。由于連續給料的推力和水的沖力，被研磨混合后的流體(水煤漿)通過筒體出料端的中心孔溢出，經過一級滾筒篩將合格的水煤漿排到磨煤機出料槽，篩出的粗顆粒排放到廢漿槽[2]。

圖1 磨煤機工作原理

2 磨煤機制漿流程

來自煤倉粒度小于10 mm的原料煤，通過稱重給料機與皮帶輸送機經入料溜管送入磨煤機。當采用高灰熔點煤時，為了降低灰熔點，還要向磨煤機中按比例加入一定量(質量分數為煤干基的5%)的助熔劑，助熔劑經助熔劑稱重給料機計量送入磨煤機。制漿用水由過濾機濾液、灰水、新鮮水、收集排放水等組成，經磨煤排放池泵送入磨煤機入料溜管上端。添加劑槽內儲存有質量分數為5%的添加劑，通過添加劑泵按添加率0.21%定量送入磨煤機。煤、水、添加劑經磨煤機濕磨制得一定質量分數(60%～62%)和粒度的煤漿,從磨煤機筒體中心孔溢出，經一級滾筒篩濾去大于 3 mm以上的粗顆粒后，進入磨煤機出料槽。

主軸承潤滑系統是全靜壓潤滑油站上一組齒輪泵與柱塞泵將潤滑油(220#齒輪油)加壓送入磨煤機主軸承，另外一組齒輪泵與柱塞泵備用，在運行泵發生故障時，可自行啟動保證潤滑。高壓油經分流馬達平均分4路向磨煤機軸承軸瓦供油。在靠近磨煤機主軸承處安裝有4個壓力傳感器和4個流量傳感器，用于監控主軸承油腔高壓供油壓力和流量;分流馬達采用進口件，分流精度高，并且采用了4個壓力傳感器和4個流量傳感器監測壓力和流量參與聯鎖，保障高壓供油的穩定和可靠。

噴霧潤滑系統利用儀表空氣將潤滑脂吹入大小齒輪，保證大小齒輪的潤滑。噴霧潤滑系統設置每1 200 s噴射2次，每次噴油15 s，噴油之后吹氣25 s。噴油時間可以根據大小齒輪潤滑效果進行調整。

3 磨煤機在運行中出現的問題及處理措施

3.1 磨煤機入料溜管磨穿和漏漿

磨煤機入料溜管為DN600的碳鋼管道，是原料煤、磨煤水、添加劑進入磨煤機筒體的唯一通道。由于煤顆粒有一定的硬度，長時間運行對入料溜管底部沖刷造成管壁減薄、磨穿，進而漏水、漏漿。據統計，9臺磨煤機平均運行0.5 a入料溜管開始逐漸顯現磨穿現象，重新貼補焊接后，也只能維持1個月左右；而且每次貼補都需要磨煤機短停，造成煤漿質量波動。如果重新更換管道需要7 d，正常運行期間對管道進行更換將導致該磨煤機無法備機，一旦運行磨煤機發生故障，沒有磨煤機接替啟動，只能增加運行磨煤機負荷，進而導致煤漿質量下降，影響氣化工序正常運行。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時間不再發生入料溜管磨穿現象。

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險(見圖3)。現場經過此方案改造后，入料溜管運行時間大幅增加，降低了因貼補入料溜管停磨煤機而造成的煤漿質量波動。但是此項改造現場占用空間大，改造后不美觀，后續也出現盒子上方立管側壁磨穿現象。

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時間，所以趁氣化工序大檢修，磨煤機可以多臺同時停運的時候對入料溜管進行集中更換，并且采用耐磨材質。經過試驗，雙金屬耐磨入料溜管(高鉻合金)從更換之后運行超過 2 a，未發現磨穿現象(見圖4)。

3.2 磨煤機入料溜管與筒體連接縫隙漏漿

因磨煤機入料溜管與筒體回轉部件連接處只設置簡單的錐形橡膠密封，此密封為接觸式密封，運行一段時間后錐形圈與密封墊不能很好地貼合，會產生一定的縫隙，致使煤漿從縫隙流出，污染現場環境。曾經設計在入料溜管底部制作方形槽，煤漿流入方形槽后清理，但是沒有徹底解決該問題，現場依然污染較大，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

經過仔細研究，在入料溜管底部靠近筒體部位纏繞1圈Φ10不銹鋼管(見圖5)，上面均勻開1圈小孔，接通壓縮空氣，讓空氣沿著縫隙吹入筒體內部。經過此項改造后，9臺磨煤機再未發生入料端返漿現象，現場的環境衛生得到改善，也極大降低了員工的工作量。

圖5 壓縮空氣吹掃管

3.3 磨煤機筒體螺栓松動漏漿

為了使磨煤機筒體免受鋼棒和物料直接沖擊磨擦造成損壞，筒體內部需要安裝耐磨襯板，筒體螺栓起到固定耐磨襯板的作用。而由于磨煤機運行，內部鋼棒持續對襯板的打擊造成巨大振動，致使筒體螺栓上螺母松動，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，緊固方式簡單，螺栓松動概率大。經過研究，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移到金屬鋼墊上，增加壓緊面積。然后在螺栓上增加1個螺母，后螺母的作用為阻止前螺母后退，保證筒體螺栓有持續的緊固狀態(見圖6)。經過此項技術改造，筒體螺栓漏漿的現象大大減少。

圖6 技改后筒體螺栓

3.4 皮帶輸送機下料口頻繁堵料

恒力煉化氣化車間輸煤設備一共45臺，包括36臺稱重給料機，9臺皮帶輸送機。每4臺稱重給料機對應1臺皮帶輸送機，負責磨煤機的進料。由于磨煤機是一種連續進料、連續出料的設備，任何形式的進料中斷都會影響出料煤漿的質量，而最常見的進料中斷就是皮帶輸送機下料口堵塞。

皮帶輸送機下料口堵塞的原因一般有2個：一個是運行時間較長，皮帶輸送機下料口篦子板積累一定堅硬煤粉，造成篦子板口徑變小，當遇到顆粒較大的煤時，瞬間造成堵塞；另一個是原料煤自身水分含量大，很容易黏結在下料口內壁和篦子板上，致使皮帶輸送機下料口堵塞[4]。皮帶輸送機堵塞以后，危害極大。原料煤無法進入磨煤機，磨煤機內進入大量水，會造成煤漿濃度降低，影響氣化工序穩定運行。下料口堆滿原料煤后，向外溢出，造成大量煤灑出，污染環境。部分煤進入皮帶輸送機傳動托輥，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，更甚者會撕裂皮帶，使軸承斷裂，后果極其嚴重。

經過多方研究，各皮帶輸送機下料口處均配置1根向下吹掃的壓縮空氣管，皮帶輸送機運行時，打開壓縮空氣閥門，高速的氣體不斷吹掃篦子板，使篦子板上無法積累煤粉，水分含量大的煤也無法黏結在下料口內壁和篦子板上，從而使皮帶輸送機下料口不再堵料。經過試驗，該改造效果明顯，堵料次數大大減少。

3.5 一級滾筒篩堵塞跑漿

一級滾筒篩尺寸為Φ3 000 mm×3 200 mm，篩網尺寸為3 mm×30 mm，主要作用是濾去3 mm以上的大顆粒。但是經過長時間運行后發現，一級滾筒篩篩網孔被大量粗粒子堵塞，雖然一級滾筒篩頂部設置沖洗水，但是低壓力、低溫度沖洗水無法徹底清除篩網孔堵塞的大顆粒，造成滾筒篩通過率降低，大量煤漿進入廢漿通道，落入下方廢漿槽，需要人工清運，無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。

經過討論，在一級滾筒篩篩網沖洗水管道上接入0.4 MPa低壓蒸汽，平時運行時，開啟適量蒸汽，由于蒸汽中含有少量冷凝液，高溫蒸汽帶動冷凝液對滾筒篩進行沖刷，煤漿粗粒子在高溫蒸汽與冷凝液雙重沖擊下，難以堵塞篩網孔，滾筒篩可以長時間保持較高的通過率。而且經過改造以后，還發現廢漿槽內基本都是粗粒子，沒有煤漿流體。原因是較大的粗粒子表面夾帶煤漿，從滾筒篩進入廢漿通道后也將表面煤漿帶出。在滾筒篩內加入蒸汽吹掃后，表面夾帶的煤漿被蒸汽與冷凝液沖刷，進入廢漿通道的只有煤漿大顆粒。因此，經過對一級滾筒篩的技改，員工工作量問題和原料煤浪費問題都得以解決。

4 結語

通過對磨煤機系統的運行分析、優化改造，目前恒力煉化磨煤機運行穩定，制得的煤漿濃度、黏度均在優秀范圍內，而且磨煤機的運行故障率低、維修簡便，有效解決了磨煤機運行周期短、維修較難的問題，也大幅降低了員工的工作強度，提高了磨煤界區的工作環境。