干煤粉成型系统设备存在的问题及改进措施_刘鑫鑫.pdf

■ 综合利用 干煤粉成型系统设备存在的问题及改进措施 刘鑫鑫, 李 帅, 丁淑英 兖煤蓝天清洁能源有限公司洁净煤厂, 山东 邹城 273500 摘 要 结合兖煤蓝天洁净煤厂压球机使用现状, 分析了干粉成型系统在生产运行中出现 的问题和系统的缺陷, 并提出相应的优化方案; 优化改造后的干粉成型系统提高了型煤的成型 率和完好率, 确保了产品的压球质量, 促进了洁净煤厂的安全生产。 关键词 煤粉; 成型; 设备; 技术革新 中图分类号 TQ536. 1 文献标识码 A 文章编号 1005-8397202009-0053-04 收稿日期 2020-06-24 DOI 10. 16200/ j. cnki. 11-2627/ td. 2020. 09. 016 作者简介 刘鑫鑫1985, 女, 山东枣庄人, 2008 年毕业于山东建筑大学热能与动力工程专业, 工学学士, 兖煤蓝天清洁能源有限公 司洁净煤厂安全生产室主任, 工程师。 引用格式 刘鑫鑫, 李 帅, 丁淑英. 干煤粉成型系统设备存在的问题及改进措施 [J]. 煤炭加工与综合利用, 20209 53-56. 1 干粉成型系统设备运行现状 兖矿 “蓝天工程” 洁净煤厂成型车间安装有 15 台大型压球机, 设计产量为 100 万 t/ a, 单台 设计能力分别为 10 t/ h 和 20 t/ h。 经过近半年的 技术改造, 目前 20 t/ h 压球机还存在预压系统布 料不均匀、 产品强度差别大、 整体指标微低于产 品要求、 型煤产量低型煤产量为额定产量的 4060等不足。 对于 10 t/ h 压球机来说, 在 设备运行平稳的状况下, 产量基本达到 100; 但是设备运行平稳性较差, 系统工况常被打破, 设备调节功能差、 布料密度不均等问题依然存 在, 具体表现在液压系统与设备的运行工况不 配套。 2 干粉成型系统运行不稳的原因 2. 1 系统设计 由于洁净煤厂的车间是利用原电解铝电解车 间改建的, 所以在设计时, 首先考虑的是原有的 建筑框架, 未能充分考虑到干粉成型系统设备原 料性质、 工艺流程方便、 节能等方面, 存在很大 的系统设计缺陷, 致使现有的系统从物料输送距 离到压球机缓冲仓尺寸及位置, 均对设备运行工 况不利。 2. 2 压球工艺 从压球工艺上说, 由于上游的物料运输采用 的是气体输送方式, 在输送过程中由于气压不稳 容易产生冒粉、 漏粉现象, 并给后续的粉体排气 及粉尘处理都带来严重影响。 2. 3 设备制造 在现有的设备制造基础上, 盲目追求规模大 型化, 以至于现有的设备时常出现故障, 造成设 备产能不足、 性能下降。 2. 4 预压系统 对于成型机的预压系统, 由于粉体中气体含 量大, 而现有的系统结构又影响粉体排气, 以至 于设备运行中气爆严重; 再加上后续筛分、 运输 及包装系统设计不甚合理, 以至于型煤的二次破 碎严重, 粉尘化严重。 2. 5 控制系统 整条生产线的控制系统没有连锁互保, 单独 台套的压球机的主要部件机构上没有形成反馈 控制, 原设计的主机以间隙和电流为主调节速度; 预压机以电流为主调节速度, 同时以下游的对辊 间隙为主调节转速, 给料、 预压、 成型三者之间 没有很好的经验可循, 无法实现系统自动化。 2. 6 粉体密度 因对粉体的研究投入不深, 粉体在输送过程 35 煤炭加工与综合利用 No. 9, 2020 COAL PROCESSING 成型机一会儿喷料不成球, 一会儿又由于粉体 固结, 来不及调节手动状态而出现停转现象。 3 设备压球机存在的问题及改进措施 3. 1 预压原料输送系统 3. 1. 1 存在的问题 缓冲仓内的原料, 一是煤粉由气力输送, 间 断输送到预压缓冲仓中; 二是压球机的返料筛 分下的粉体及细碎料又连续导入缓冲仓中, 使 得缓冲仓中的粉体出现不均匀现象, 即一团层 是返料细块及颗粒密度约为 0. 7 1. 0 t/ m3, 一团层为刚输送来的粒径约 0. 25 mm 的新煤 粉密度约为 0. 50. 6 t/ m3。 原料密度的变化, 使仓下给料机和预压机的运行都不稳定; 况且预 压缓冲仓的下料口设计太小, 无法满足自然下料, 这也造成给料系统运行不稳定。 在设计上, 给料 螺旋的能力设计过大, 以至于运行时, 710 Hz 的运行频率就能满足给料要求, 造成电机低频运 行不稳定。 再者, 由于给料机过长, 中间加有吊 挂轴承, 当转速慢时, 粉料及返料抛不起来, 以 至于在吊挂轴承处易堵塞, 影响运行; 因进料与 给料之间没有合理控制, 以至于在预压仓满仓后, 给料螺旋的尾端螺旋将粉料压实, 无法正常下料, 时常造成给料螺旋堵转。 另一方面, 当缓冲仓在低煤位时, 仓内基本 形成漏斗状, 新来的原料含气量大, 没有在仓内 缓冲排气而随给料机进入预压仓, 由于排气不足, 流动性大, 以至于压不成球, 使系统 “崩溃”。 3. 1. 2 改进措施 为解决上述问题, 增加了原料缓冲仓。 新来 的粉料先进入原料缓冲仓, 缓冲仓下经星型给料 阀给 U 型螺旋给料机, 与返料混合后, 由斗提机 输送到原有的预压缓冲仓, 再由螺旋输送机输送 给预压螺旋。 因缓冲仓设计时, 没有根据粉体流 动性合理设计下料口的开口尺寸, 以至于在给料 螺旋的上、 下游时常出现粉料 “蓬仓” 现象。 预 压仓一旦出现下料慢或有 “暂停” 现象, 给料机 出口就出现粉料 “压实”, 造成过载停机。 在此种 情况下, 往往会造成给料机入料口出现 “蓬仓”。 改进措施 一是在给料机的出口加打散装 置; 二是尽可能缩短给料机与预压仓之间的距 离, 或将给料出口改为 “锥形、 八字口” 结构, 打散装置要突入到 “锥形、 八字口” 结构的入口 内; 三是在主机对辊、 预压机、 给料机三者之 间, 全部启用自动控制的自我调节装置投入原 设计的自动化装置; 四是将给料机的入口预压 缓冲仓的下料口按粉料流动特性设计或安装打 散装置, 并使用双头锥形螺旋或专用的变距单头 螺旋 这种螺距逐渐增大的螺旋用于螺旋给料 机, 可沿入口的全长均匀排除粉状易流动的物 料。 出料仓入口后, 采用变螺距来压缩粉料排 气, 在给料机的排料口最后一圈也可半圈逐渐 变大螺距, 以利于卸料。 3. 2 粉料缓冲系统 3. 2. 1 存在的问题 现有的预压缓冲仓, 因间断给料, 仓中粉体 不是整体流下料, 而是中心流下料, 故在显示器 显示 2 3 t 以下时, 其实缓冲仓的中心部位已 空。 此时给料, 粉料中含气量大, 流动性好, 随 给料螺旋流入预压仓中, 导致排气不足, 压不成 球; 加上对辊间隙跟随速度跟不上, 随设备运 转, 粉体从对辊间隙喷出, 压球中断。 每次打粉 过程中, 都要伴随 35 min 压不成球的现象, 随 后系统再慢慢恢复。 3. 2. 2 改进措施 现已经增加了进料原料缓冲仓, 新料与返 料混合后才进入预压缓冲仓, 故已不存在料体分 层现象, 只要对缓冲仓的结构按照粉体的流动 性、 堆积角、 摩擦角等特性进行改造, 进而确保 粉体呈整体流流动即可。 因原设计中斗提机是按 压球运行初期不稳的最大返料设计, 故对应运量 分别为设备的生产能力, 但目前由于原料和返料 都要由斗提机运输, 也显得斗提机能力不足, 影 响设备的产能, 只有改造斗提机, 提高其输送能 力, 才能保证设备产能。 3. 3 预压排气系统 3. 3. 1 存在的问题 在预压螺旋入满料的情况下, 进入螺旋的气 45 煤炭加工与综合利用2020 年第 9 期 体仅仅是粉体中掺混的气体, 当进料不足时, 上 下叶片之间是半料半气。 随着预压螺旋的旋进, 首先是叶片的外层粉料堆积, 直至将螺旋外沿的 上下叶片之间充满堆实。 但在螺旋芯部存在气体 时, 由于外围被致密的粉体包围, 气体逃逸相对 困难预压螺旋内部粉体运行状况如图 1 所示, 图中阴影部分代表粉体在预压螺旋中的密度, 没有排净气体的粉体被送入对辊上部空间, 气体 受压排出, 必然使对辊两端面向外跑粉, 没有逃 逸干净的气体随料进入对辊, 从而使辊压过程产 生 “气爆” 现象。 图 1 预压螺旋内部粉体密度分布示意 澳大利亚怀特公司压球机的对辊采用上下布 置, 从侧面进料, 这种进料方式有利于排气, 但 对于目前用的粒径约 0. 25 mm 粉体, 排气性能如 何, 有待于试验后看结果。 考虑预压阶段排气能力不足, 进入预压系统 的粉料必须达到一定的密度, 方能保证预压阶段 最终排气。 而当粉体具有一定的密度后, 流动性 必然下降, 为此, 必须保证粉体的每一个通道都 有动力存在, 但像螺旋输送机这样的给料设备, 在粉料密度大以及现有的安装架构条件下, 粉料 极易塞满螺旋管, 直至压实, 使螺旋停机。 此外, 预压螺旋既使粉体预压排气, 又要依 靠螺旋叶片控制粉体流量, 保证对辊入料均匀, 故只要保证来料的均匀, 密度合适, 基本就可保 证对辊运行平稳。 3. 3. 2 改进措施 建议将粉体的排气与预压分开, 排气放在前 端, 预压只起控制料流速度和将粉料密实阶段的 气体排出即可。 在现有结构上, 将给料机减低高 度, 采用上述八字卸料口, 并加上打散装置, 配 合合适的预压仓料位显示, 来控制给料螺旋速 度, 确保粉料运输不断, 而又不至于压实; 或是 将给料螺旋改成端头排料的无轴螺旋, 直接从预 压仓的侧面进料, 直接推入预压螺旋上面, 依靠 预压螺旋内的拨料叉, 将料喂入预压螺旋内。 前 提是无轴螺旋要具有压缩功能。 3. 4 压制成型系统 3. 4. 1 存在的问题 以 10 t 压球机为例, 压球机的从动辊的缓冲 油缸由 6 个 ϕ320 mm 的油缸组成, 在调节余量 为 2 mm 的工况条件下, 从动辊从间隙 2 mm 移 动到 4 mm, 移动量为 2 mm, 对应的油量为 964. 6 mL, 根据压球机配备的缓冲气囊及油管管 径, 2 mm 间隙的变化量, 液压油要经过 5. 6 s 才 能进入缓冲气囊, 而这段时间无法应对对辊间料 的密度变化带来的对辊间隙变化。 由于液压缸内 的液压油无法及时进入缓冲气瓶内, 必然导致油 缸内压力激增。 这会导致两个结果 一是主机对 辊的电流激增, 导致对辊停转; 二是液压缸的压 力激增, 对主机框架产生冲击破坏。 10 t 压球机刚调试运行时的氮气瓶充气压力 8 MPa经厂家确认的, 经过多次试验, 一般将 运行压力定在 22 MPa, 将充氮压力提高为使用 压力的 80。 氮气瓶充氮压力为 17. 6 MPa, 正 常工作时系统压力将达到 27. 2 MPa, 在及时调 节预压速度、 调节对辊间隙的情况下, 基本能满 足对油缸移动的要求; 因此, 在液压系统上, 只 要解决了油管路的问题, 就能满足运行调节能 力, 但前后压差太大时, 仍然影响主机运行的稳 定性。 建议加大氮气瓶数量, 并把氮气瓶移到负 载油缸一侧, 利用缓冲气瓶来及时缓冲油缸的位 移, 提高运行平稳性。 3. 4. 2 改进措施 从 2017 年 8 月开始, 洁净煤厂逐步转入试 生产阶段, 针对系统中出现的问题, 对缓冲仓、 给料螺旋、 预压排气、 给料缓冲仓等, 进行了一 系列改造, 目前压球机基本能够连续运行, 但一 直不能达产 10 t/ h 压球机正常产量在 68 t/ h, 调节最好时, 能够达到大于 10 t/ h; 20 t/ h 压球 机产量在 812 t/ h, 但由于设备制造原因, 机械 故障不断, 已经出现 6 台次压球机辊皮碎裂, 其 他如电机、 联轴器、 预压连接装置、 仓下阀门等 故障多起, 以至于设备运行可靠性差。 55 2020 年第 9 期刘鑫鑫, 等 干煤粉成型系统设备存在的问题及改进措施 根据上述分析, 下一步针对控制系统将改造 其联闭锁控制, 在给料上, 以预压仓为核心, 确保粉体在各转载点增加打散助流装置, 同时增 加预压仓料位传感器, 保证其不堆积, 不断流。 在给料螺旋上, 根据粉体的性质, 一是加大螺旋 给料机的螺旋内径和升角, 使螺距增大这样螺 旋叶片间不易 “粘附” 粉体; 二是采用无轴螺 旋, 减少因粉体表面活性大而致使的粉体 “抱 轴” 不落现象; 三是在仓底加装星型卸料阀, 确 保螺旋输送机中的粉料始终维持在 0. 50. 8D 之 间, 末尾达到 100充满输送机; 四是给料机采 用双轴打散、 搅拌、 输送、 排气的一体机, 在结 构上, 考虑尾端达到粉料塞满整个输送机, 防止 气体混入; 五是在料仓与给料机之间不用星型给 料阀, 而是增加打散拨料装置, 保证料仓不 架桥。 为了保证辊压机在辊压过程中, 始终保持对 辊之间压力维持在一定的范围内, 液压站控制的 几个压力控制值上限、 上上限与下限的设定 值, 随给定压力自动浮动 上限用于停泵、 停止 泄压; 上上限用于卸压; 下限用于开启油泵。 经过反复试验, 为了保证设备正常运行, 对 液压站的各种压力设定如下 若设定压力为 P, 则设定停泵压力为 1. 2P, 启动液压泵的压力为 0. 9P, 氮气瓶充氮压力为 0. 8P, 电磁泄压阀的 整定压力为 1. 3P。 主电机控制按主机电流和对辊间隙为准, 维 持电流和间隙为核心, 来调节主机的电源频率; 以主机的间隙和预压电流为主, 来调节预压机的 频率; 给料机按预压仓的仓位, 来调节运转速 度。 只需再采取措施, 保证缓冲仓正常下料, 就 能保证压球机的平稳运行。 改造后, 因斗提机运量小, 目前基本采用缓 冲仓断料, 因近阶段的煤粉含水量在 1. 9左右, 粉体的流动性相对较好, 设备运行中, 除斗提的 运能影响设备运行外, 其它运行相对好得多。 给料电机堵塞停转的原因是因为出料口积料 后, 此处的积料并不能上移粉料密度造成, 而 是越压越紧, 以至于给料电机堵转。 建议更换电 机, 增大力矩, 同时在卸料口后侧加装打散装 置, 使粉体预压结块能够破碎, 并上移; 或者临 时在卸料口下方的预压仓内增加两个物料传感 器, 按 45倾斜, 落差约为 100 mm, 根据高低料 位来改变给料机的给料频率, 保证给料始终在两 个传感器之间。 这样, 既不会使粉料堆积, 也能 够压实料螺旋浆粉料, 又不会导致预压仓内的粉 料过低, 致使气体随螺旋搅入预压螺旋芯部, 增 加排气困难。 4 结 语 综上所述, 干粉成型系统设备还存在不少的 问题, 需要工程技术人员在实践中不断探索、 不 断改进, 亟需探索干粉成型系统的最佳优化 方案。 参考文献 [1] 傅连东, 陈奎生, 张安龙, 等.干粉成型液压机液压系 统优化设计 [J]. 液压与气动, 20072 38-39. 􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮 􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮 􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮 􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀦮 􀦮 􀦮 􀦮 欢迎订阅 煤炭加工与综合利用 杂志 电话 010-64251130 网址 mtjg. cbpt. cnki. net E-mail mtjgly vip. 163. com 订刊联系 QQ 369181566 投稿联系 QQ 2537926740 65 煤炭加工与综合利用2020 年第 9 期