基于褐煤为原料的磨煤系统调试及运行总结
牛田1 靳小龙2 尹兴2 郭勇2
（1.陕煤集团榆林化学有限责任公司，陕西榆林 719000；2.中化学内蒙古新材料有限责任公司，内蒙古通辽 029100）
摘要：本文介绍了蒙东某大型煤化工企业以褐煤为原料的磨煤系统原始开车过程。磨煤系统在原始调试过程中遇到的问题和解决措施，在正常运行过程中，存在的问题和影响长周期运行的因素，通过分析归纳总结出技改和优化措施，最终将影响因素消除，磨煤系统得以长周期稳定的运行，为全装置的稳定运行奠定了坚实的基础。
关键词： 褐煤磨煤系统 热风炉 循环风机 煤称重给料机
Summary of Commissioning and Operation of Pulverized coal preparation System Based on Lignite Coal
NiuTian1 JinXiaolong2 YinXing2 GuoYong2
(1.SHCCIG YuLin Chemical Co.,Ltd.YuLin,ShannXi 719000 ,China;2.China National Chemical Inner Mongolia New Materials Co., Ltd.TongLiao,Inner Mongolia,029100,China)
Abstract: This article describes the original start-up process of the coal grinding system of a large-scale coal chemical enterprise in Northeast China using lignite as the raw material. The problems encountered and solutions during the initial debugging of the coal grinding system, as well as the problems existing during normal operation and the factors affecting long-term operation, were analyzed and summarized. Based on this, improvement and optimization measures were proposed. Eventually, the influencing factors were eliminated, enabling the coal grinding system to operate stably for a long period, laying a solid foundation for the stable operation of the entire plant.
Keywords: Lignite coal grinding system hot-blast heater Mill Circulating Fan Coal weighing feeder
引言
蒙东地区褐煤是一种变质程度较低且挥发分含量高，固定碳含量低，水分含量高，热值低的煤种。针对褐煤的性质，依据目前气化技术，只能选择干粉煤气化技术。因为用于水煤浆，则其成浆性能低，浓度低，不适用于水煤浆气化技术。将其用于干煤粉气化时，就必须着重考虑其挥发分高和水分高，极易燃烧的特性，必须先对褐煤原煤进行预干燥后，才能进入磨煤系统，再次进行干燥研磨，最终达到气化用煤的标准。
1 褐煤磨煤系统流程介绍
来自褐煤预干燥工段的煤粒经刮板机系统输送至磨煤原煤仓，原煤仓底部设置有插板阀与煤称重给料机连接，煤称重给料机通过下料管连接磨煤机，磨煤机出口连接至煤粉袋式收粉器，收粉器出口设置有循环风机用以提供系统所需的负压，循环风机出口管线上设置有副线放空调节阀用以控制系统压力，循环风机出口主线与热风炉连接，热风炉为煤粉的干燥提供热量，热风炉出口连接至磨煤机。在磨煤系统中，有两个关键设备，一个是磨煤机，主要进行碎煤的研磨、分选，另一个是热风炉，主要为系统提供热源，并将碎煤中的水分蒸发出来，排放至外界。[1]
此种设计必须要考虑到干燥后的煤粒在刮板机和原煤仓中的温降程度，温降越大，则对磨煤系统运行影响越大。在输送过程中，水蒸气会凝结成液态进入原煤仓，进而导致原煤仓架桥等一系列异常工况，影响生产和带来安全隐患。故设计此种磨煤流程时，一定要将刮板机的长度设计大的越短越好，保温越后越好，在保证氮气密封的前提下可以进行伴热，通过这些方法来减少温降。
2 褐煤磨煤系统调试问题与解决措施
磨煤系统调试主要分为两个阶段：
（1）动设备单机调试和动设备联动试车；
（2）磨煤系统带压带物料试车。在这两个阶段中，暴露出一些问题，通过分析归纳总结优化出一些处理措施。以下为具体问题和解决措施。
问题（1）：螺旋给给料机为分段安装设备，在安装时将最后一段装反，导致最后一段与前面的几段转向相反。
解决措施：1）核对旋转给料机每一段转向与整体转向。此问题属于安装问题，未对螺旋输送机安装做安装确认清单，导致在单机试车时才暴露出来。
问题（2）：循环风机单机试车时，设备温度振值联锁设计不合理，导致循环风机高振值运行，损坏轴承。
解决措施：1）重新设计循环风机设备联锁；2）对风机基础进行检查；3）对单机试车设备在实际过程进行全程监控有异常工况及时停机。
问题（3）：单机试车设备润滑油管理不到位，导致一些设备润滑不够启动，损伤设备。
解决措施：1）建立设备润滑台账，单机试车卡，着重管理机泵润滑。
问题（4）：热风炉点火调试时，点火不能稳燃，原因为助燃风机出口调节阀开度小，热风炉内部燃烧区氧气不充分。
解决措施：在热风炉大风吹扫后，修改程序将助燃风预设阀位调大，增加其燃烧区的氧量，使火焰稳燃后再切至主路大火燃烧。
问题（5）：热风炉在原始开车时燃料气为液化石油气，此为单独设置的LPG制备站将液态的石油气经汽化器后输送至热风炉进行燃烧，汽化器运行不稳定，导致热风炉燃料气带液，热风炉CO含量超标。
解决措施：1）汽化器出口至热风炉管线增加伴热；2）汽化器温度设计联锁开关蒸汽阀，用以调整汽化器温度。
问题（6）：带压带物料调试时，煤称重给料机和原煤仓锥部无保护氮气，当原煤仓拉空时，系统会从原煤仓顶部和煤称重给料机进料阀（棒插阀）孔处吸进空气，导致残留煤粉自燃，烧损给煤机皮带。
解决措施：1）将煤称重给料机棒插阀更换为电动插板阀；2）在原煤仓锥部（电动插板阀以上）和煤称重给料机箱体前后增配氮气管线，用以系统停车时充氮保护。
3 褐煤磨煤系统运行问题与解决措施
系统带压带物料调试成功后，能说明该磨煤系统能满足运行条件，在气化装置投料后，磨煤系统就正式进入运行阶段，此阶段制约磨煤系统长周期稳定运行的因素就暴露出来，经过三四次系统停车，最终将暴露出来的问题解决，磨煤系统也能实现稳定运行，紧急切换备用磨煤系统的机率大大减少。
问题（1）:1.煤称重给料机跑偏信号只有一个，需要一定的时间来判断是左跑偏还是右跑偏，浪费了大量的判断时间而且特别依赖操作员的水平。
原因：在设计初期，对于跑偏的理解不到位，从实际生产出发，来理解生产中遇到的特殊工况。
解决措施：新增报警信号，将信号改为了左跑偏和右跑偏，只要一出现，操作员直接调整即可，无需判断跑偏方向。实现了不停车处理跑偏，增加了系统运行的稳定性。
问题（2）：煤称重给料机箱体底部积煤严重，导致给煤机频繁跳车，影响磨煤系统运行。
原因：在设计初期，对于原煤中的粒度分布考虑少，对褐煤的认识不到位，只要求原煤粒度＜10mm，但对于其粒度的分布没有明确的要求，细粉多导致煤称重给料机箱体底部积煤严重。
解决措施：1）将原煤仓至煤称重给料机的下料口增加金属挡边并安转胶皮条，缩短下料口与给料机皮带之间的距离，通过改造在下料的过程中缓减了煤粒撒至给料机箱体底部；2）煤称重给料机清扫链电机由周期性启动改为随给煤机主电机启动而启动，停止而停止。
问题（3）：煤称重给料机的PLC控制柜设置有60℃超温跳机联锁，但因为该原煤仓中的煤粒为进过预干燥工段的煤粒，其温度已经有60℃，所以因为超温导频繁跳车。
原因：在设计处，未考虑干燥工段的影响。
解决措施：1）控制预干燥的温度；2）将超温联锁值放大至80℃。
问题（4）：原煤仓架桥严重导致磨煤系统不能稳定运行，影响气化装置的平稳运行。原煤仓锥部为方形，存在死角容易结拱，且氮气炮安装在原煤仓箱体，未安装在锥部端，导致除桥效果差，特别依赖操作人员手动使用大锤敲击达到除桥目的。
原因：在设计时，未考虑方形锥部的结拱能力大，对架桥影响大。
解决措施：1）在原煤仓锥部增加旋转清堵机；2）在旋转清堵机上部收料口改为天方地圆形式；3）将原氮气炮位置下移至原煤仓锥部。
问题（5）：干燥后原煤温度约90℃在通过刮板机输送至原煤仓的过程中，原煤温度降低至70℃，凝结大量水蒸气，原煤仓除尘器处理能力低，导致除尘器布袋被煤粉糊死不能达到除尘效果，大量水蒸气凝结成液态后顺着原煤仓壁面流至锥部，造成原煤仓壁面板结架桥。
原因：在设计时，原煤仓除尘器设计能力小，且未设计伴热，导致水蒸气冷凝。
解决措施：1）更换处理能力更大的原煤仓除尘器；2）除尘器布袋更换为新型拒水防油的材料；3）在刮板机上增加伴热，保温采用厚保温，原煤仓和除尘器增加伴热。
问题（6）：循环风机无变频控制，无液力耦合器控制转速，为定频控制，依赖于入口风门控制循环风量，造成能源的浪费。当磨煤系统运行时，不启动热风炉，系统温度都会因为循环风机做功导致升高。系统跳车后，只能通过运行磨煤机和煤称重给料机，进行短暂研磨煤粉给系统降温。
原因：设计较早，未考虑节能降耗问题。
解决措施：1）循环风机改为变频控制；2）入口风门全开以减少能耗。
问题（7）：卧式纤维分离器在运行过程中，因底部下料不畅会导致纤维分离器内部积煤粉，积粉多后会从纤维分离器玻璃观察孔溢流出，造成环境污染，煤粉弥散引起自燃闪爆。
原因：在设计时，未考虑到纤维分离器在启停过程内部可能有水冷凝，导致下料管线积粉问题。
解决措施：1）在纤维分离器排渣箱上增加料位高报警；2）增加纤维分离器排渣箱料位高与纤维分离器电流高联锁停大布袋底部旋转卸料阀联锁；3）通过管理措施制定纤维分离器排渣频率。
问题（8）：煤称重给料机设计较长，皮带长，运行过程中，煤量不稳定，导致皮带容易跑偏。
原因：框架布局不科学。
解决措施：1）在煤称重给料机驱动轴端壁面增开两个观察孔，在正常运行过程中，每两小时巡检一次观察皮带有无跑偏
问题（9）:煤称重给料机轴承座容易变形拉裂轴承损坏。
原因：原煤仓因诸多原因容易架桥，导致下煤量不稳定。
解决措施：因为下煤量不稳定，导致煤称重给料机驱动轴受力不稳定，加之轴承座为铸铁制造，故容易将其拉裂，所以每次在启动煤称下料时，都小阀位缓慢给煤量进行。磨辊密封氮气量少或者偏吹导致部分
粉煤进入轴承内部，磨煤机磨辊轴承运转时产生较大摩擦导致轴承损坏。磨辊密封氮气量少或者偏吹导致部分粉煤进入轴承内部，磨煤机磨辊轴承运转时产生较大摩擦导致轴承损坏。[2]
问题（10）：煤称重给料机清扫电机容易跳机。
原因：在设计时，按照平均煤量来设计清扫系统，设计余量小。
解决措施：清扫链设计较小较细，电机选型功率小，无法满足在煤量变化大的工况下运行条件。故将其清扫链更换，清扫板加密，更换功率大的电机来满足工况，稳定生产。
问题（11）：原煤仓有效容积减小。
原因：原煤仓在运行过程中，壁面无伴热，导致干燥后的煤粒在与壁面解除的时候容易析出水分，导致壁面挂煤粉，越积越多，导致原煤仓大的有效容积越来越少，料位计显示原煤仓料位正常，但是实际能下来的煤粒和料位有偏差，影响磨煤系统的负荷。
解决措施：磨煤系统运行一周后，切换磨煤系统，将原煤仓内壁面挂的煤粒震动敲击下来，恢复原煤仓的负荷。
问题（12）：热风炉在运行过程中火检消失跳车。
原因：燃料气组分发生变化，造成燃烧效果不好，导致火焰不稳定，火检检测不到火焰，火检一消失，则热风炉跳车。
解决措施：将净化装置PSA工段的富氢气驰放气并入燃料气管网，燃料气中氢气组分含量高，火焰能稳燃而且不容易造成CO超标。此外火检的安装位置也要符合火焰的检测位置。在热风炉火焰观测孔能看到，但火检装置检测不到，就需要更改火检安装位置。
问题（13）：液压油管接头容易崩开。
原因：磨煤机磨盘上煤层薄，加载力大。煤量和加载力不匹配，导致磨煤机振动大，油管振动，在接头处崩开，造成液压油泄漏，污染环境和造成经济损失。
解决措施：在磨煤机启动初期，现场巡检人员监控磨煤机，中控关注压差，压差低不允许落磨辊。其次，在液压油管接头处划线，每周进行紧固接头，防止松动，崩开。最后，加强磨煤机的巡检强度，中控关注煤称重给料机的煤量变化，根据煤量变化及时调整加载力，维持现场磨煤机不震动并且煤粉粒度负荷气化用煤指标，100%小于200微米。
4 褐煤磨煤系统长周期运行制约因素
制约本装置褐煤磨煤系统长周期运行的问题主要为备用3号磨煤系统无法实现备用目的。
在天辰设计初期，只设计2套磨煤系统，2套大布袋，通过纤维分离器下的螺旋输送机进行备用，切换。2023年新增一套磨煤系统，在1-2号大布袋进口口增加切换阀来进行3号磨煤系统连接1号大布袋和2号大布袋，实现3号磨煤机对1号大布袋的备用和3号磨煤机对2号大布袋的备用。
因为3号原煤仓位于磨煤框架南侧，3号刮板机又为自北向南输送原煤，机头位于南侧，所以正常运行时就需要将3号原煤仓的进料阀打开（因为刮板将原煤下不干净，将细煤粉会带至机头，导致刮板机堵塞，所以必须将3号打开，进行收集细煤粉），1-2号根据原煤仓料位来打开。正常运行时阀门开关基本是（1-3开，2关）、（2-3开、1关）。3号原煤仓在正常备用时，基本一个班料位上涨2%，一天上涨4%左右。当料位＞90%时，会联锁关闭3号原煤仓的进料阀。
此布局形式有以下问题：
1.3号原煤仓不进料后，3号刮板将细煤粉刮至3号机头处，造成3号刮板机跳机，备用刮板系统无法自启，且无设置斗提机和1-2号刮板机跳车联锁，导致斗提机堵煤跳车，1-2号刮板机堵煤，干燥机堵煤。
2.若新增联锁3号刮板机跳车，联锁斗提机跳车，斗提机跳车联锁2号刮板机跳车，2号刮板机跳车联锁1号刮板机跳车，刮板机内部存料，导致刮板机不好启动，需要人工清理。
3.运行刮板机系统跳车，备用刮板机系统不能启动后，干燥机进料的旋转下料阀停止运行，但干燥机针排机料斗和干燥机干燥管内有煤，导致干燥机到1号刮板机那一段堵煤。1号刮板机堵煤严重，不好启动，需要人员清煤。若第一时间停止干燥机，则干燥机堵煤，会导致干燥机启动困难。
4.原因：（1）各刮板机无紧急排料口；（2）干燥机无紧急排料口。
细煤粉进入3号原煤仓后，造成两个问题：
1.细煤粉会导致架桥严重，长时间存放，且原煤仓锥部容易析出水分，导致不下料；
2.在磨煤启动后，煤粉量忽高忽低，目前已经将原煤仓进煤称口增加一个漏斗，将进口由直径500mm改为400mm，进料面积为0.36倍。原来的细煤粉量还是大，容易将煤称堵死。（当主磨机故障时，备用3号磨机不能第一时间恢复供料）。
目前采取措施：
1.3号磨机作为半备用磨机，停止运行后按照料位优先，时间搂底（即3号磨煤机料位＞60%就启动，停运时间七天后也必须启动（无异常工况时）），运行四天（根据实际情况，如主磨机的原煤仓料位来定，目前按4天执行）后再停止，启动停运的主磨机。
2. 当刮板机出现故障时，第一时间停止前系统的刮板机和运行的干燥机，将原煤存放在刮板机和干燥机内。
3. 准备进行技改：将3号刮板机往南侧进行延长，延长后在机头和3号原煤仓下料口之间设置4号下料口，将4号下料口收集的细煤粉通过重力引至2号煤称重给料机。用以实现3号磨煤系统的备用目的，减少频繁切换磨煤系统带来的风险。
结论
磨煤系统在国内来说是较为成熟的工艺系统，但当原煤为褐煤时会带来一系列的问题，对于烟煤以及无烟煤等较为煤化程度深的煤种来说，漏粉，漏煤是较为可控的，自燃风险较褐煤低。蒙东地区褐煤挥发分高达40%，水分高达32%，再经过预干燥脱水后，褐煤温度高，在磨煤工段存在很大的安全隐患，一旦向环境泄漏就有很大的概率自燃，所以对于褐煤磨煤系统来说，需要做的就是：1.系统的气密必须严格进行，不能有漏点；2.必须控制好系统氧含量，对于烟煤等来说，氧含量跳车联锁值为12%，但对于褐煤来说，则必须进行降低，目前本装置联锁值为8%；3.褐煤经过预干燥后，必须要控制好温度和含水量，原煤仓的除尘器一定处于完好状态，否则会导致原煤仓内架桥。通过管理规定以及煤粉尘监测仪来控制磨煤系统的安全。褐煤磨煤装置的运行直接关乎气化的平稳运行，关乎全厂的长周期运行。通过原始开车调试，运行过程技改优化，目前解决了一部分问题，使得磨煤工段能实现基本的平稳运行还切换频率还是高，隐患还存在，需要继续进行优化，最终使得磨煤工段不在成为制约气化装置稳定运行的因素。
[1]杨峻.气化装置磨煤系统热风炉调试优化措施及运行建议[J].煤化工，2023，51（4）：76-78.
[2]张寒修 李梁.粉煤气化磨煤系统试车出现问题分析[J].氮肥技术，2022，43（6）：20-23.
作者简介: 牛田(1993—)，男，陕西榆林，工程师职称，本科学历，现从事煤化工气化工艺管理工作，15191439749 E-mail:niutian1993@126.com.
订阅方式：
①在线订阅（推荐）：www.sdchem.net.cn
②邮局订阅：邮发代号24-109
投稿方式：
①在线投稿（推荐）：www.sdchem.net.cn
作者只需要简单注册获得用户名和密码后，就可随时进行投稿、查稿，全程跟踪稿件的发表过程，使您的论文发表更加方便、快捷、透明、高效。
②邮箱投稿：sdhgtg@163.com sdhg@sdchem.net
若“在线投稿”不成功，可使用邮箱投稿，投稿邮件主题：第一作者名字/稿件题目。
投稿时请注意以下事项：
①文前应有中英文“题目”、“作者姓名”、“单位”、“邮编”、“摘要”、“关键词”；
②作者简介包括：姓名、出生年、性别、民族、籍贯或出生地、工作单位、职务或职称、学位、研究方向；
③论文末应附“参考文献”，执行国标GB/T7714-2005标准，“参考文献”序号应与论文中出现的顺序相符；
④注明作者的联系方式，包括电话、E-mail、详细的通讯地址、邮编，以便联系并邮寄杂志。
欢迎投稿 答复快捷 发表迅速