篩分破碎一體機技改實踐與研究
胡定偉周波馬琳
（四川煤氣化有限責任公司，四川瀘州）
（四川重盟電力設備制造有限公司，四川成都）
摘要：四川煤氣化有限責任公司新建安裝某型篩分破碎一體機兩套，單套處理量300噸／h，投運后實際處理量只能夠達到設計處理量30%左右。由于處理量嚴重不足，造成無法穩(wěn)定生產，為了滿足上煤需求。四川重盟電力設備制造有限公司根據現(xiàn)場空間和實際配套情況，結合自身相關專利技術優(yōu)勢，全新設計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構，經現(xiàn)場實踐應用，解決了和滿足了現(xiàn)場輸煤設計要求。
關鍵詞：篩分破碎一體機樓式篩分破碎裝置 處理量 技改有效篩分 實踐應用
1 現(xiàn)場概述
四川煤氣化有限責任公司成立于2010年11月15日原隸屬四川省國資委下屬四川化工控股(集團)有限責任公司。項目總投資56億，建成4臺Φ3.2米航天氣化爐煤氣化裝置，年產120萬噸甲醇當量合成氣。投產后年耗煤約140萬噸，年產合成氣13.4億立方米。2015年9月30日實現(xiàn)主體工程機械竣工和鍋爐成功點火，2016年6月試車投運。
輸煤系統(tǒng)原設計為單線上煤300噸／h，鍋爐用煤和汽化用煤為同一上煤線，設計一備一用。為節(jié)約輸煤線投資，輸煤樓細篩、細破采用篩破一體機一層樓布置代替?zhèn)鹘y(tǒng)的細篩、細破分兩層布置的設計見圖1。
圖1 篩破一體機布置現(xiàn)場
該項目采用國內企業(yè)生產的篩破一體機。投運后當煤質外水達到12%左右、上煤量約75t/h時，即出現(xiàn)篩分破碎機堵塞、跳閘停運現(xiàn)象；同時篩破一體機出料粒度10mm以上占比10-15%（設計要求≤10mm不超過5%）等情況。
為滿足生產需要，現(xiàn)場只能夠啟動備用線采用雙線運行，單線輸煤量均降至50-60t/h。在此情況下，正常生產運行得不到安全有效的保障，隨時面臨斷煤或嚴重供煤不足造成負荷降低甚至停車風險；運行人員工作量成倍增加，上煤時間由原設計12-16小時，變?yōu)?/span>24小時不停運上煤。為了解決此瓶頸問題，四川煤氣化有限責任公司邀請四川重盟電力設備制造有限公司對該設備進行技改，以求實現(xiàn)處理量提升和滿足現(xiàn)場生產運行需要。本文即針對該現(xiàn)場進行的技術研發(fā)和實踐應用情況以及取得的技術成果進行介紹。
2 篩分破碎一體機簡介
篩分破碎一體機是一項創(chuàng)新發(fā)明技術，該技術專利于2012年由四重盟電力設備制造有限公司申報并于2015年3月獲得國家知識產權局正式授權（發(fā)明專利號ZL201210389294.2）。
該技術針對技改項目：可解決在原設計中僅設置粗破、細破（兩級全破）或僅有一級破碎，無篩分的輸煤系統(tǒng)，后期運行無法滿足煤質變化或粒度優(yōu)化時，采用傳統(tǒng)技術和設備技改占用空間大，技改需要對輸煤樓進行土建改造等，成本極其高昂的問題；
該技術針對新建項目：可減少輸煤樓高度和布置空間，有效降低新建輸煤樓成本。設備示意圖如下（見圖2）
圖2 篩分破碎一體結構示意圖
該設計將原傳統(tǒng)的篩分和破碎機分樓層布置，變化為了整體結合為一體。篩分機直接和破碎機連接，篩分機篩下物料和破碎機破碎合格岀料共用一條落料通道。有效的降低了設備占地面積和高度。
行業(yè)內各家篩分和破碎的核心原理及技術不同，個別企業(yè)在未掌握兩者影響關系的情況下，將篩分和破碎設備進行類似強制組合，在市場推廣過程中都自稱為“篩分破碎一體機”或“篩破一體機”，但實際使用效果存在巨大差異。
3 現(xiàn)場原因分析
四川煤氣化有限責任公司投運某型篩分破碎一體機設備不足三個月，該型設備反復出現(xiàn)堵塞停機或不明原因跳閘現(xiàn)象。兩套設備都是表現(xiàn)出同樣事故現(xiàn)象，且煤炭水份偏高時停機事故發(fā)生率發(fā)生頻率增加?，F(xiàn)場排查，首先排除了電器和控制系統(tǒng)運行原因后進步一做了以下幾個方面的排查分析：
3.1原煤和篩分機部分
對煤場原煤進行測試分析，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%。運行中通過檢查口觀察：該型一體機篩分機部分篩面為傾角設計，布置一張金屬格柵，格柵縫隙中有葉片狀篩片旋轉，以期對煤料進行推動輸送，在推動和輸送過程中，合格顆粒掉入格柵縫隙完成篩分工作；觀察中發(fā)現(xiàn)該型設備篩面（長2400mm*寬848mm 圖4 圖5）設計狹窄，入料口積料明顯，篩面料層過厚時，大量合格粒徑不能夠與篩面有效接觸，無法透過格柵篩下，直接進入破碎設備重復破碎；在觀察中還發(fā)現(xiàn)，當上煤量到70-100t/h時，煤料開始在篩面逐漸堆積，最后導致篩分機失效堵煤停運。通過篩下物取樣測試粒度，能夠達到設計要求，排除了篩分機內大顆粒逃逸造成粒度超標的疑問。
圖3 煤場原煤狀態(tài)
圖4 某型篩分破碎一體機篩面格柵和葉輪
圖5某型篩分破碎一體機篩分機俯視圖
3.2 破碎機部分
破碎機停運后，開機檢查測量各條反擊輥縫隙，無超標出料口。檢查錘頭和反擊輥磨損，也未見偏磨或其他損傷。根據實際上煤量和破碎機結構分析（見圖2），初步判斷原因為：由于篩分機處理量不足，進入破碎腔體內物料過少，不能夠產生有效和足量的物料撞擊，物料在破碎機腔體內充盈度不夠，超標顆粒物料由末級反擊輥和破碎機殼體間縫隙處逃逸。
綜上核心原因：該型篩分破碎一體機篩分部分設計不合理，篩分機部分不能有效完成篩分和達到設計處理量導致整機運行不能達到設計要求。
4 解決方案
四川重盟電力設備制造有限公司和四川煤氣化有限責任公司雙方技術人員根據現(xiàn)場事故原因分析結果，結合輸煤樓空間布置、技改允許周期、技改成本等要求提出了以下技改預案設計：
4.1 在原煤煤倉重新設計安裝一套破碎設備，將原有篩分破碎一體機篩分部分葉輪軸、格柵去除，做為下料通道，暫時停用改型設備留備。該方案需要設計院重新設計配套供電、控制系統(tǒng)和進行安全評價、環(huán)評，同時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)場急需改變上煤量的實際需求，該方案實施周期最短需要120天。
4.2 將現(xiàn)有篩破一體機更換為更有效、適用的篩破一體機。該方案同樣存在設備生產周期長、安裝周期長、設備重量增加，原基礎承載重設計不足等問題。預計需要生產安裝工期80天，不適宜該現(xiàn)場時間要求。
4.3技改篩破一體機篩分機部分，設計一種新結構，沿用原設備基礎和破碎機，實現(xiàn)有效篩分，滿足上煤量，解決破碎機入料不足大顆粒逃逸問題。該方案可以滿足現(xiàn)場技改空間小、時間周期短和成本相對較低的要求，整體雙線技改完成預計30天。
經過技術方案分析推驗，選定采用第三種方案，方案結構示意圖如圖5所示。
圖5樓式篩分破碎裝置（專利號：ZL201621123600.8）
專利權人：四川重盟電力設備制造有限公司
該專利方案克服了現(xiàn)有一體機篩分部份技術性能的普遍不足，同時提供一種可以擴大篩分面積的樓式篩分破碎裝置，解決破碎機超負荷引起堵塞停機、影響整體設備處理量不足的問題。
該方案是通過以下技術措施來實現(xiàn)的：樓式篩分破碎裝置，包括來料皮帶機、來料導料管、篩分機、破碎機和送料皮帶機，來料皮帶機的出料口與來料導料管的入口相連，來料導料管的出口與篩分機的進料口相連，篩分機的合格物料出口與漏斗形落料管的入口連接，篩分機的不合格物料出口通過不合格物料落料管與破碎機的進料口相連接，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。
采用該技術不用整體更換和拆除原設備，只需對現(xiàn)有篩分破碎一體機篩分機部分進行拆除更換為更高效的篩分布料器（專利號：ZL201010545989.6）。將圖5中所示圖標6漏斗形落料管結構增加在原有破碎機上部，即可更換篩分機部分，從而達到增加有效篩分面積，增加設備篩分處理量，根本解決整機設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月技術方案確定后，10月5日雙線采用四川重盟電力設備制造有限公司樓式篩分破碎裝置技術技改該型“篩破一體機”完成并投用。投運后達到設計處理能力300噸／h，總出料粒度10mm小于5%。技改后投運至今運行平穩(wěn)正常，技改后現(xiàn)場圖6所示。
圖6樓式篩分破碎裝置技術、篩分布料器應用后現(xiàn)場
6 結論
四川煤氣化有限責任公司采用四川重盟電力設備制造有限公司樓式篩分破碎裝置技術技改原篩破一體機。在30天內，有效的解決了原設備處理量不足，粒度超標問題。在此過程中分析總結出篩分破碎一體機在前期選型和后期投運經驗：1、篩分破碎一體機為篩分機和破碎機結合體，篩分機部分篩分效率和處理量不足嚴重影響設備整體運行。與篩分機、破碎機分開布置使用一樣，選型時需對兩部分原理結構認真分析加以甄別選擇；2、篩分破碎一體機由于兩個設備整合為一體，自身重量也是兩個設備的疊加，在實際選型中，應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處理量的關鍵技術指標，高效篩分是篩破一體機運行的前提條件。
作者簡介：胡定偉四川煤氣化有限責任公司輸煤車間主任，從事輸煤運行檢修管理20余年。18608305176
馬琳中國發(fā)明家協(xié)會會員，四川重盟電力設備制造有限公司總設13558746575
周波四川重盟電力設備制造有限公司工程師，參與完成該項目設計實施13094475876