磨煤机运行存在的问题及处理措施

刘玉潭

(恒力石化(大连)炼化有限公司，辽宁大连 116300)

恒力石化(大连)炼化有限公司(简称恒力炼化)煤制氢气化车间一共设置4个工序，包括煤浆制备工序、气化工序、渣水处理工序、真空过滤工序。煤浆制备工序设置9台磨煤机、18台低压煤浆泵等关键设备，其中磨煤机作为煤浆制备工序的核心设备，其运行的稳定性直接影响水煤浆的品质和连续性，影响合成气产量。恒力炼化使用的是中国有色(沈阳)冶金机械有限公司生产的磨煤机，通过近3 a的运行跟踪，总体运行较好，也发现并改进了很多问题。

1 磨煤机概况

1.1 结构组成及技术性能

磨煤机主要由电机、主减速器、气动离合器、大小齿轮、主轴承、入料溜管、筒体、一级滚筒筛、全静压油站、大小齿轮喷雾润滑油站等组成[1]。

磨煤机筒体直径为4 700 mm，筒体长度为6 000 mm，有效体积为96.3 m3。连续运行下，每小时可产浆120 m3。磨煤机筒体入料端设置的大小齿轮是磨煤机旋转动力的传输设备。磨煤机筒体内含有约160 t钢棒，钢棒直径分别为50 mm、65 mm、75 mm，数量比为3∶4∶3。筒体内壁设置有凹凸状耐磨板，由伸出筒体外壁的螺栓固定。磨煤机出料端设置一级滚筒筛，其开孔为3 mm×30 mm的梯形条筛，能有效阻挡大颗粒进入磨煤机出料槽。

1.2 工作原理

磨煤机由电动机通过减速机、气动离合器驱动小齿轮，再通过小齿轮啮合的大齿轮带动筒体等回转部件一起转动。当筒体转动时，装在筒体内的研磨介质——钢棒在摩擦力和离心力的作用下，随着筒体回转而被提升到一定的高度，在离心力和重力作用下呈抛落状态落下 (距筒体中心最近层的钢棒，有的呈泻落状态滑下)，连续进入的煤颗粒受下落钢棒的撞击和研磨而被粉碎(见图1)。由于连续给料的推力和水的冲力，被研磨混合后的流体(水煤浆)通过筒体出料端的中心孔溢出，经过一级滚筒筛将合格的水煤浆排到磨煤机出料槽，筛出的粗颗粒排放到废浆槽[2]。

图1 磨煤机工作原理

2 磨煤机制浆流程

来自煤仓粒度小于10 mm的原料煤，通过称重给料机与皮带输送机经入料溜管送入磨煤机。当采用高灰熔点煤时，为了降低灰熔点，还要向磨煤机中按比例加入一定量(质量分数为煤干基的5%)的助熔剂，助熔剂经助熔剂称重给料机计量送入磨煤机。制浆用水由过滤机滤液、灰水、新鲜水、收集排放水等组成，经磨煤排放池泵送入磨煤机入料溜管上端。添加剂槽内储存有质量分数为5%的添加剂，通过添加剂泵按添加率0.21%定量送入磨煤机。煤、水、添加剂经磨煤机湿磨制得一定质量分数(60%～62%)和粒度的煤浆,从磨煤机筒体中心孔溢出，经一级滚筒筛滤去大于 3 mm以上的粗颗粒后，进入磨煤机出料槽。

主轴承润滑系统是全静压润滑油站上一组齿轮泵与柱塞泵将润滑油(220#齿轮油)加压送入磨煤机主轴承，另外一组齿轮泵与柱塞泵备用，在运行泵发生故障时，可自行启动保证润滑。高压油经分流马达平均分4路向磨煤机轴承轴瓦供油。在靠近磨煤机主轴承处安装有4个压力传感器和4个流量传感器，用于监控主轴承油腔高压供油压力和流量;分流马达采用进口件，分流精度高，并且采用了4个压力传感器和4个流量传感器监测压力和流量参与联锁，保障高压供油的稳定和可靠。

喷雾润滑系统利用仪表空气将润滑脂吹入大小齿轮，保证大小齿轮的润滑。喷雾润滑系统设置每1 200 s喷射2次，每次喷油15 s，喷油之后吹气25 s。喷油时间可以根据大小齿轮润滑效果进行调整。

3 磨煤机在运行中出现的问题及处理措施

3.1 磨煤机入料溜管磨穿和漏浆

磨煤机入料溜管为DN600的碳钢管道，是原料煤、磨煤水、添加剂进入磨煤机筒体的唯一通道。由于煤颗粒有一定的硬度，长时间运行对入料溜管底部冲刷造成管壁减薄、磨穿，进而漏水、漏浆。据统计，9台磨煤机平均运行0.5 a入料溜管开始逐渐显现磨穿现象，重新贴补焊接后，也只能维持1个月左右；而且每次贴补都需要磨煤机短停，造成煤浆质量波动。如果重新更换管道需要7 d，正常运行期间对管道进行更换将导致该磨煤机无法备机，一旦运行磨煤机发生故障，没有磨煤机接替启动，只能增加运行磨煤机负荷，进而导致煤浆质量下降，影响气化工序正常运行。因此，迫切需要另外一种方法，能在线维修，并且维修之后能较长时间不再发生入料溜管磨穿现象。

由于入料溜管的磨穿位置位于45°弯头处及弯头下方直管道底部位置(见图2)，该位置直接承受煤颗粒冲击，故减小入料溜管此处的冲击力或者增加溜管自身的耐磨属性为2种解决方案。

(1) 减小入料溜管底部冲击力。将入料溜管45°弯头及弯头下部直管位置焊接1块三角形铁槽，当入料溜管底部磨穿后，煤颗粒落入铁槽中积累，积满后再次落下的煤颗粒冲击力作用在三角形铁槽中的煤面上，形成以煤抗煤的形式，从而避免煤颗粒与管壁直接接触，降低了入料溜管被磨穿的风险(见图3)。现场经过此方案改造后，入料溜管运行时间大幅增加，降低了因贴补入料溜管停磨煤机而造成的煤浆质量波动。但是此项改造现场占用空间大，改造后不美观，后续也出现盒子上方立管侧壁磨穿现象。

图2 易磨穿位置

图3 入料溜管下部焊接的铁槽

(2) 增加入料溜管自身耐磨性。由于更换入料溜管需要较长时间，所以趁气化工序大检修，磨煤机可以多台同时停运的时候对入料溜管进行集中更换，并且采用耐磨材质。经过试验，双金属耐磨入料溜管(高铬合金)从更换之后运行超过 2 a，未发现磨穿现象(见图4)。

3.2 磨煤机入料溜管与筒体连接缝隙漏浆

因磨煤机入料溜管与筒体回转部件连接处只设置简单的锥形橡胶密封，此密封为接触式密封，运行一段时间后锥形圈与密封垫不能很好地贴合，会产生一定的缝隙，致使煤浆从缝隙流出，污染现场环境。曾经设计在入料溜管底部制作方形槽，煤浆流入方形槽后清理，但是没有彻底解决该问题，现场依然污染较大，而且大大增加了员工的工作量。

图4 入料溜管更换耐磨材质

经过仔细研究，在入料溜管底部靠近筒体部位缠绕1圈Φ10不锈钢管(见图5)，上面均匀开1圈小孔，接通压缩空气，让空气沿着缝隙吹入筒体内部。经过此项改造后，9台磨煤机再未发生入料端返浆现象，现场的环境卫生得到改善，也极大降低了员工的工作量。

图5 压缩空气吹扫管

3.3 磨煤机筒体螺栓松动漏浆

为了使磨煤机筒体免受钢棒和物料直接冲击磨擦造成损坏，筒体内部需要安装耐磨衬板，筒体螺栓起到固定耐磨衬板的作用。而由于磨煤机运行，内部钢棒持续对衬板的打击造成巨大振动，致使筒体螺栓上螺母松动，煤浆从螺栓孔漏出[3]。

筒体螺栓原紧固方式为螺母直接压在橡胶垫上，紧固方式简单，螺栓松动概率大。经过研究，在螺母与橡胶垫之间增加1块圆形钢垫，将螺母的紧固压力转移到金属钢垫上，增加压紧面积。然后在螺栓上增加1个螺母，后螺母的作用为阻止前螺母后退，保证筒体螺栓有持续的紧固状态(见图6)。经过此项技术改造，筒体螺栓漏浆的现象大大减少。

图6 技改后筒体螺栓

3.4 皮带输送机下料口频繁堵料

恒力炼化气化车间输煤设备一共45台，包括36台称重给料机，9台皮带输送机。每4台称重给料机对应1台皮带输送机，负责磨煤机的进料。由于磨煤机是一种连续进料、连续出料的设备，任何形式的进料中断都会影响出料煤浆的质量，而最常见的进料中断就是皮带输送机下料口堵塞。

皮带输送机下料口堵塞的原因一般有2个：一个是运行时间较长，皮带输送机下料口篦子板积累一定坚硬煤粉，造成篦子板口径变小，当遇到颗粒较大的煤时，瞬间造成堵塞；另一个是原料煤自身水分含量大，很容易黏结在下料口内壁和篦子板上，致使皮带输送机下料口堵塞[4]。皮带输送机堵塞以后，危害极大。原料煤无法进入磨煤机，磨煤机内进入大量水，会造成煤浆浓度降低，影响气化工序稳定运行。下料口堆满原料煤后，向外溢出，造成大量煤洒出，污染环境。部分煤进入皮带输送机传动托辊，附着在托辊外壁上，造成托辊两端直径不同，极易造成皮带跑偏，更甚者会撕裂皮带，使轴承断裂，后果极其严重。

经过多方研究，各皮带输送机下料口处均配置1根向下吹扫的压缩空气管，皮带输送机运行时，打开压缩空气阀门，高速的气体不断吹扫篦子板，使篦子板上无法积累煤粉，水分含量大的煤也无法黏结在下料口内壁和篦子板上，从而使皮带输送机下料口不再堵料。经过试验，该改造效果明显，堵料次数大大减少。

3.5 一级滚筒筛堵塞跑浆

一级滚筒筛尺寸为Φ3 000 mm×3 200 mm，筛网尺寸为3 mm×30 mm，主要作用是滤去3 mm以上的大颗粒。但是经过长时间运行后发现，一级滚筒筛筛网孔被大量粗粒子堵塞，虽然一级滚筒筛顶部设置冲洗水，但是低压力、低温度冲洗水无法彻底清除筛网孔堵塞的大颗粒，造成滚筒筛通过率降低，大量煤浆进入废浆通道，落入下方废浆槽，需要人工清运，无形之中增加了员工的工作量。而且废浆中大部分为合格煤浆，造成了原料煤的浪费。

经过讨论，在一级滚筒筛筛网冲洗水管道上接入0.4 MPa低压蒸汽，平时运行时，开启适量蒸汽，由于蒸汽中含有少量冷凝液，高温蒸汽带动冷凝液对滚筒筛进行冲刷，煤浆粗粒子在高温蒸汽与冷凝液双重冲击下，难以堵塞筛网孔，滚筒筛可以长时间保持较高的通过率。而且经过改造以后，还发现废浆槽内基本都是粗粒子，没有煤浆流体。原因是较大的粗粒子表面夹带煤浆，从滚筒筛进入废浆通道后也将表面煤浆带出。在滚筒筛内加入蒸汽吹扫后，表面夹带的煤浆被蒸汽与冷凝液冲刷，进入废浆通道的只有煤浆大颗粒。因此，经过对一级滚筒筛的技改，员工工作量问题和原料煤浪费问题都得以解决。

4 结语

通过对磨煤机系统的运行分析、优化改造，目前恒力炼化磨煤机运行稳定，制得的煤浆浓度、黏度均在优秀范围内，而且磨煤机的运行故障率低、维修简便，有效解决了磨煤机运行周期短、维修较难的问题，也大幅降低了员工的工作强度，提高了磨煤界区的工作环境。