篩分破碎一體機(jī)技改實(shí)踐與研究

胡定偉周波馬琳

（四川煤氣化有限責(zé)任公司，四川瀘州）

（四川重盟電力設(shè)備制造有限公司，四川成都）

摘要：四川煤氣化有限責(zé)任公司新建安裝某型篩分破碎一體機(jī)兩套，單套處理量300噸／h，投運(yùn)后實(shí)際處理量只能夠達(dá)到設(shè)計(jì)處理量30%左右。由于處理量嚴(yán)重不足，造成無法穩(wěn)定生產(chǎn)，為了滿足上煤需求。四川重盟電力設(shè)備制造有限公司根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)空間和實(shí)際配套情況，結(jié)合自身相關(guān)專利技術(shù)優(yōu)勢(shì)，全新設(shè)計(jì)了篩分與破碎的連接形態(tài)，研發(fā)出樓式篩分破碎裝置結(jié)構(gòu)，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐應(yīng)用，解決了和滿足了現(xiàn)場(chǎng)輸煤設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞：篩分破碎一體機(jī)樓式篩分破碎裝置 處理量  技改有效篩分 實(shí)踐應(yīng)用

1 現(xiàn)場(chǎng)概述

  四川煤氣化有限責(zé)任公司成立于2010年11月15日原隸屬四川省國(guó)資委下屬四川化工控股(集團(tuán))有限責(zé)任公司。項(xiàng)目總投資56億，建成4臺(tái)Φ3.2米航天氣化爐煤氣化裝置，年產(chǎn)120萬噸甲醇當(dāng)量合成氣。投產(chǎn)后年耗煤約140萬噸，年產(chǎn)合成氣13.4億立方米。2015年9月30日實(shí)現(xiàn)主體工程機(jī)械竣工和鍋爐成功點(diǎn)火，2016年6月試車投運(yùn)。

   輸煤系統(tǒng)原設(shè)計(jì)為單線上煤300噸／h，鍋爐用煤和汽化用煤為同一上煤線，設(shè)計(jì)一備一用。為節(jié)約輸煤線投資，輸煤樓細(xì)篩、細(xì)破采用篩破一體機(jī)一層樓布置代替?zhèn)鹘y(tǒng)的細(xì)篩、細(xì)破分兩層布置的設(shè)計(jì)見圖1。

圖1 篩破一體機(jī)布置現(xiàn)場(chǎng)

   該項(xiàng)目采用國(guó)內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的篩破一體機(jī)。投運(yùn)后當(dāng)煤質(zhì)外水達(dá)到12%左右、上煤量約75t/h時(shí)，即出現(xiàn)篩分破碎機(jī)堵塞、跳閘停運(yùn)現(xiàn)象；同時(shí)篩破一體機(jī)出料粒度10mm以上占比10-15%（設(shè)計(jì)要求≤10mm不超過5%）等情況。

為滿足生產(chǎn)需要，現(xiàn)場(chǎng)只能夠啟動(dòng)備用線采用雙線運(yùn)行，單線輸煤量均降至50-60t/h。在此情況下，正常生產(chǎn)運(yùn)行得不到安全有效的保障，隨時(shí)面臨斷煤或嚴(yán)重供煤不足造成負(fù)荷降低甚至停車風(fēng)險(xiǎn)；運(yùn)行人員工作量成倍增加，上煤時(shí)間由原設(shè)計(jì)12-16小時(shí)，變?yōu)?/span>24小時(shí)不停運(yùn)上煤。為了解決此瓶頸問題，四川煤氣化有限責(zé)任公司邀請(qǐng)四川重盟電力設(shè)備制造有限公司對(duì)該設(shè)備進(jìn)行技改，以求實(shí)現(xiàn)處理量提升和滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)運(yùn)行需要。本文即針對(duì)該現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的技術(shù)研發(fā)和實(shí)踐應(yīng)用情況以及取得的技術(shù)成果進(jìn)行介紹。

2 篩分破碎一體機(jī)簡(jiǎn)介

  篩分破碎一體機(jī)是一項(xiàng)創(chuàng)新發(fā)明技術(shù)，該技術(shù)專利于2012年由四重盟電力設(shè)備制造有限公司申報(bào)并于2015年3月獲得國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局正式授權(quán)（發(fā)明專利號(hào)ZL201210389294.2）。

該技術(shù)針對(duì)技改項(xiàng)目：可解決在原設(shè)計(jì)中僅設(shè)置粗破、細(xì)破（兩級(jí)全破）或僅有一級(jí)破碎，無篩分的輸煤系統(tǒng)，后期運(yùn)行無法滿足煤質(zhì)變化或粒度優(yōu)化時(shí)，采用傳統(tǒng)技術(shù)和設(shè)備技改占用空間大，技改需要對(duì)輸煤樓進(jìn)行土建改造等，成本極其高昂的問題；

該技術(shù)針對(duì)新建項(xiàng)目：可減少輸煤樓高度和布置空間，有效降低新建輸煤樓成本。設(shè)備示意圖如下（見圖2）

圖2 篩分破碎一體結(jié)構(gòu)示意圖

  該設(shè)計(jì)將原傳統(tǒng)的篩分和破碎機(jī)分樓層布置，變化為了整體結(jié)合為一體。篩分機(jī)直接和破碎機(jī)連接，篩分機(jī)篩下物料和破碎機(jī)破碎合格岀料共用一條落料通道。有效的降低了設(shè)備占地面積和高度。

    行業(yè)內(nèi)各家篩分和破碎的核心原理及技術(shù)不同，個(gè)別企業(yè)在未掌握兩者影響關(guān)系的情況下，將篩分和破碎設(shè)備進(jìn)行類似強(qiáng)制組合，在市場(chǎng)推廣過程中都自稱為“篩分破碎一體機(jī)”或“篩破一體機(jī)”，但實(shí)際使用效果存在巨大差異。

3 現(xiàn)場(chǎng)原因分析

  四川煤氣化有限責(zé)任公司投運(yùn)某型篩分破碎一體機(jī)設(shè)備不足三個(gè)月，該型設(shè)備反復(fù)出現(xiàn)堵塞停機(jī)或不明原因跳閘現(xiàn)象。兩套設(shè)備都是表現(xiàn)出同樣事故現(xiàn)象，且煤炭水份偏高時(shí)停機(jī)事故發(fā)生率發(fā)生頻率增加。現(xiàn)場(chǎng)排查，首先排除了電器和控制系統(tǒng)運(yùn)行原因后進(jìn)步一做了以下幾個(gè)方面的排查分析：

  3.1原煤和篩分機(jī)部分

  對(duì)煤場(chǎng)原煤進(jìn)行測(cè)試分析，原煤熱值4200-4500大卡、外水10-12%（圖3），10mm以下合格粒度占比約50-60%。運(yùn)行中通過檢查口觀察：該型一體機(jī)篩分機(jī)部分篩面為傾角設(shè)計(jì)，布置一張金屬格柵，格柵縫隙中有葉片狀篩片旋轉(zhuǎn)，以期對(duì)煤料進(jìn)行推動(dòng)輸送，在推動(dòng)和輸送過程中，合格顆粒掉入格柵縫隙完成篩分工作；觀察中發(fā)現(xiàn)該型設(shè)備篩面（長(zhǎng)2400mm*寬848mm 圖4 圖5）設(shè)計(jì)狹窄，入料口積料明顯，篩面料層過厚時(shí)，大量合格粒徑不能夠與篩面有效接觸，無法透過格柵篩下，直接進(jìn)入破碎設(shè)備重復(fù)破碎；在觀察中還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)上煤量到70-100t/h時(shí)，煤料開始在篩面逐漸堆積，最后導(dǎo)致篩分機(jī)失效堵煤停運(yùn)。通過篩下物取樣測(cè)試粒度，能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求，排除了篩分機(jī)內(nèi)大顆粒逃逸造成粒度超標(biāo)的疑問。

圖3 煤場(chǎng)原煤狀態(tài)      

 圖4 某型篩分破碎一體機(jī)篩面格柵和葉輪

圖5某型篩分破碎一體機(jī)篩分機(jī)俯視圖

  3.2 破碎機(jī)部分

   破碎機(jī)停運(yùn)后，開機(jī)檢查測(cè)量各條反擊輥縫隙，無超標(biāo)出料口。檢查錘頭和反擊輥磨損，也未見偏磨或其他損傷。根據(jù)實(shí)際上煤量和破碎機(jī)結(jié)構(gòu)分析（見圖2），初步判斷原因?yàn)椋河捎诤Y分機(jī)處理量不足，進(jìn)入破碎腔體內(nèi)物料過少，不能夠產(chǎn)生有效和足量的物料撞擊，物料在破碎機(jī)腔體內(nèi)充盈度不夠，超標(biāo)顆粒物料由末級(jí)反擊輥和破碎機(jī)殼體間縫隙處逃逸。

  綜上核心原因：該型篩分破碎一體機(jī)篩分部分設(shè)計(jì)不合理，篩分機(jī)部分不能有效完成篩分和達(dá)到設(shè)計(jì)處理量導(dǎo)致整機(jī)運(yùn)行不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

4 解決方案

  四川重盟電力設(shè)備制造有限公司和四川煤氣化有限責(zé)任公司雙方技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)事故原因分析結(jié)果，結(jié)合輸煤樓空間布置、技改允許周期、技改成本等要求提出了以下技改預(yù)案設(shè)計(jì)：

  4.1 在原煤煤倉(cāng)重新設(shè)計(jì)安裝一套破碎設(shè)備，將原有篩分破碎一體機(jī)篩分部分葉輪軸、格柵去除，做為下料通道，暫時(shí)停用改型設(shè)備留備。該方案需要設(shè)計(jì)院重新設(shè)計(jì)配套供電、控制系統(tǒng)和進(jìn)行安全評(píng)價(jià)、環(huán)評(píng)，同時(shí)需要考慮增加除塵系統(tǒng)。工程量大、成本高、而且不適用于現(xiàn)場(chǎng)急需改變上煤量的實(shí)際需求，該方案實(shí)施周期最短需要120天。

  4.2 將現(xiàn)有篩破一體機(jī)更換為更有效、適用的篩破一體機(jī)。該方案同樣存在設(shè)備生產(chǎn)周期長(zhǎng)、安裝周期長(zhǎng)、設(shè)備重量增加，原基礎(chǔ)承載重設(shè)計(jì)不足等問題。預(yù)計(jì)需要生產(chǎn)安裝工期80天，不適宜該現(xiàn)場(chǎng)時(shí)間要求。

  4.3技改篩破一體機(jī)篩分機(jī)部分，設(shè)計(jì)一種新結(jié)構(gòu)，沿用原設(shè)備基礎(chǔ)和破碎機(jī)，實(shí)現(xiàn)有效篩分，滿足上煤量，解決破碎機(jī)入料不足大顆粒逃逸問題。該方案可以滿足現(xiàn)場(chǎng)技改空間小、時(shí)間周期短和成本相對(duì)較低的要求，整體雙線技改完成預(yù)計(jì)30天。

  經(jīng)過技術(shù)方案分析推驗(yàn)，選定采用第三種方案，方案結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示。

圖5樓式篩分破碎裝置（專利號(hào)：ZL201621123600.8）

專利權(quán)人：四川重盟電力設(shè)備制造有限公司

   該專利方案克服了現(xiàn)有一體機(jī)篩分部份技術(shù)性能的普遍不足，同時(shí)提供一種可以擴(kuò)大篩分面積的樓式篩分破碎裝置，解決破碎機(jī)超負(fù)荷引起堵塞停機(jī)、影響整體設(shè)備處理量不足的問題。

   該方案是通過以下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)的：樓式篩分破碎裝置，包括來料皮帶機(jī)、來料導(dǎo)料管、篩分機(jī)、破碎機(jī)和送料皮帶機(jī)，來料皮帶機(jī)的出料口與來料導(dǎo)料管的入口相連，來料導(dǎo)料管的出口與篩分機(jī)的進(jìn)料口相連，篩分機(jī)的合格物料出口與漏斗形落料管的入口連接，篩分機(jī)的不合格物料出口通過不合格物料落料管與破碎機(jī)的進(jìn)料口相連接，漏斗形落料管與不合格物料落料管之間通過隔料擋板隔開。

   采用該技術(shù)不用整體更換和拆除原設(shè)備，只需對(duì)現(xiàn)有篩分破碎一體機(jī)篩分機(jī)部分進(jìn)行拆除更換為更高效的篩分布料器（專利號(hào)：ZL201010545989.6）。將圖5中所示圖標(biāo)6漏斗形落料管結(jié)構(gòu)增加在原有破碎機(jī)上部，即可更換篩分機(jī)部分，從而達(dá)到增加有效篩分面積，增加設(shè)備篩分處理量，根本解決整機(jī)設(shè)備處理量不足和大顆粒逃逸問題。 

  5 系統(tǒng)技改效果

2016年9月技術(shù)方案確定后，10月5日雙線采用四川重盟電力設(shè)備制造有限公司樓式篩分破碎裝置技術(shù)技改該型“篩破一體機(jī)”完成并投用。投運(yùn)后達(dá)到設(shè)計(jì)處理能力300噸／h，總出料粒度10mm小于5%。技改后投運(yùn)至今運(yùn)行平穩(wěn)正常，技改后現(xiàn)場(chǎng)圖6所示。

圖6樓式篩分破碎裝置技術(shù)、篩分布料器應(yīng)用后現(xiàn)場(chǎng)

  6 結(jié)論

四川煤氣化有限責(zé)任公司采用四川重盟電力設(shè)備制造有限公司樓式篩分破碎裝置技術(shù)技改原篩破一體機(jī)。在30天內(nèi)，有效的解決了原設(shè)備處理量不足，粒度超標(biāo)問題。在此過程中分析總結(jié)出篩分破碎一體機(jī)在前期選型和后期投運(yùn)經(jīng)驗(yàn)：1、篩分破碎一體機(jī)為篩分機(jī)和破碎機(jī)結(jié)合體，篩分機(jī)部分篩分效率和處理量不足嚴(yán)重影響設(shè)備整體運(yùn)行。與篩分機(jī)、破碎機(jī)分開布置使用一樣，選型時(shí)需對(duì)兩部分原理結(jié)構(gòu)認(rèn)真分析加以甄別選擇；2、篩分破碎一體機(jī)由于兩個(gè)設(shè)備整合為一體，自身重量也是兩個(gè)設(shè)備的疊加，在實(shí)際選型中，應(yīng)注意輸煤樓承載問題；3、有效篩分面積大小是影響篩分破碎一體機(jī)處理量的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，高效篩分是篩破一體機(jī)運(yùn)行的前提條件。

作者簡(jiǎn)介：胡定偉四川煤氣化有限責(zé)任公司輸煤車間主任，從事輸煤運(yùn)行檢修管理20余年。18608305176 

馬琳中國(guó)發(fā)明家協(xié)會(huì)會(huì)員，四川重盟電力設(shè)備制造有限公司總設(shè)13558746575

周波四川重盟電力設(shè)備制造有限公司工程師，參與完成該項(xiàng)目設(shè)計(jì)實(shí)施13094475876