合成氨裝置造氣原料輸送皮帶卸料方式改造

趙 海

(云南云天化股份有限公司紅磷分公司，云南開遠 661600)

云南云天化股份有限公司紅磷分公司有1套年產(chǎn)80 kt合成氨裝置，生產(chǎn)的液氨作為中間產(chǎn)品，為公司最終產(chǎn)品磷酸銨提供原料。該套裝置于1997年7月開工建設(shè)，1999年9月投產(chǎn)，初期建設(shè)規(guī)模為年產(chǎn)30 kt合成氨，造氣采用固定床間歇式氣化法。原生產(chǎn)原料主要采用焦炭，2012年隨著焦炭價格的不斷上漲，使得合成氨生產(chǎn)成本不斷增加，為了提高現(xiàn)有合成氨生產(chǎn)裝置的整體水平、增強企業(yè)競爭力、降低液氨生產(chǎn)成本、增加企業(yè)經(jīng)濟效益，紅磷分公司新增1套200 kt/a煤棒裝置，將合成氨原料從焦炭調(diào)整為煤棒，煤棒入爐采用皮帶輸送，原煤棒輸送皮帶卸料方式采用犁式卸料器，但犁式卸料器存在磨損大、擋皮容易損壞、對物料適應(yīng)性差、無法輸送堅硬的焦炭及無煙煤返料等缺點，但采用其他卸料方式又存在現(xiàn)場場地受限等問題，通過反復(fù)研究，克服了現(xiàn)場條件受限等不足，將卸料工具從原來的犁式卸料器更改為布料小車，解決了犁式卸料器存在的不足，同時達到了遠程控制的目的，提高了裝置的自動化水平[1-4]。

1 生產(chǎn)流程

紅磷分公司200 kt/a型煤裝置是生產(chǎn)煤棒供合成氨裝置造氣使用的，其主要生產(chǎn)流程：原料煤→破碎→加腐殖酸黏接劑→漚化庫漚化→漚化煤上煤→7#輸送機→8#輸送機→1#～6#單軸攪拌機→1#～6#擠壓式煤棒成型機→9#輸送機→烘干塔→10#輸送機→11#輸送機→12#輸送機→13#輸送機→1#～9#造氣料倉。

其中，1#～9#造氣所使用的物料是從13#皮帶卸下，輸送皮帶機型號為TD75型，帶寬為650 mm，帶速為1.25 m/s，燃燒物為煤棒，投送量為50 t/h，采用電動犁式卸料器卸料，共有9臺卸料器分別供9座造氣料倉，每臺卸料器前后間距為20～23 m，料倉間距為3.4 m。皮帶機驅(qū)動功率為22 kW，配備DCY224- 40型減速機。傳動滾筒為D500 mm×750 mm(表面鑄膠)，其中心高900 mm，9個卸料點水平距離110 m。13#皮帶在造氣廠房頂部，設(shè)置在密封的棧橋中，皮帶機棧橋頂部支撐梁距棧橋平面2.3 m，皮帶機水平段(1#～9#料倉段皮帶架、主動滾筒、電機和減速機支座)高度為0.8 m。

2 存在的問題

(1)因13#皮帶卸料方式是采用犁式卸料器卸料，在正常狀況下，主要輸送質(zhì)地較軟的煤棒，但在煤棒裝置異常或者在返料比較多的狀況下，會有質(zhì)地較硬的焦炭或者塊狀無煙煤是通過13#皮帶卸料到造氣料倉中，此時會出現(xiàn)犁式卸料器擋皮磨損大、卡料劃傷皮帶等現(xiàn)象。

(2)該料倉遠程控制器在操作過程中會出現(xiàn)信號衰減、操作遠程控制投卸料器時控制不精準(zhǔn)的現(xiàn)象，時常出現(xiàn)犁式卸料器電機損壞，進而影響生產(chǎn)。

以上2個問題已經(jīng)影響到紅磷分公司合成氨裝置的安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)運行，因此，對上述存在的問題進行改造已經(jīng)迫在眉睫。

3 卸料方式的改造

3.1 改造難點

通過研究和考察，若做到既能輸送質(zhì)地較軟的煤棒，又能輸送質(zhì)地堅硬的焦炭及塊狀無煙煤，同時解決犁式卸料器電機易損壞的問題，采用卸料小車卸料較為合適，但采用卸料小車存在以下幾個問題。

(1)輸煤棧橋高度不夠

該合成氨裝置皮帶機棧橋頂部支撐梁距棧橋平面2.3 m，皮帶水平段高度0.8 m，有效高度僅為1.5 m，而一般卸料小車高度為1.5 m，無空間加裝布料小車。

(2)造氣料倉口滿足不了卸料小車要求

該合成氨裝置原使用的料倉卸料口口徑僅為400 mm×400 mm(2個)，卸料口高度0.8 m，滿足不了卸料小車的需求；若擴大卸料口口徑，則會影響料倉的受力情況。

(3)卸料量滿足不了造氣爐需求

該合成氨裝置造氣分為2個系統(tǒng)，分別為1#造氣系統(tǒng)和2#造氣系統(tǒng)。其中，1#造氣系統(tǒng)配有4臺造氣爐，2#造氣系統(tǒng)配有5臺造氣爐，9臺造氣爐原料由1條皮帶供給，皮帶總長110 m。在日常狀況下，每臺造氣耗煤量約3 t/h，但卸料小車移動速度約為0.3 m/s，以每臺造氣爐需要卸料10 min計算，1個來回需要消耗72 min以上，滿足不了造氣爐原料的供給需求。

3.2 改造方案

根據(jù)現(xiàn)場存在的改造難點，通過調(diào)研及討論，決定對皮帶架進行改造，采用2臺卸料小車分別供1#、2#造氣爐使用，同時對遠程控制系統(tǒng)的精確性進行改造，具體改造內(nèi)容如下。

(1)皮帶機架及料倉的改造

降低皮帶機架高度，因13#皮帶機棧橋頂部支撐梁距棧橋平面2.3 m，為便于卸料小車順利安裝，需要將皮帶機架高度降低，根據(jù)計算，皮帶機水平段(1#～9#料倉段皮帶架、主動滾筒、電機和減速機支座)于棧橋平面高度由0.8 m降低至0.5 m。

(2)料倉卸料口的改造

將原卸料口突出部分切除，料倉與料倉支撐進行加強，同時在不傷及支撐筋板的情況下擴大料倉進料口，料倉卸料口從原來的400 mm×400 mm(2個)改造為1 200 mm×1 000 mm(1個)。

(3)卸料方式的改造

將原有的犁式卸料器改為卸料小車，采用2臺卸料小車，分別為1#、2#卸料小車，1#卸料小車負責(zé)對1#造氣系統(tǒng)的1#～4#造氣爐料倉給料，2#卸料小車負責(zé)對2#造氣系統(tǒng)的5#～9#造氣爐料倉給料。1#、2#卸料小車卸料采用快速翻板閥切換分別卸料，當(dāng)1#卸料小車對1#～4#任意一個料倉卸料時，2#卸料小車可開到5#～9#料倉任意一個需要供給的料倉，反之亦如此；2臺卸料小車始終保證其中1臺供料，以達到連續(xù)生產(chǎn)的目的。2臺卸料小車型號為B650×40m，配用圓柱齒輪減速機型號ZQ250- 31.5- 2.2kw，傳動比31.5，配防爆電機Y2- 112M- 6，配用制動器型號為TH2- 200，制動力矩160 N·m。

(4)加大皮帶電機功率

供造氣料倉皮帶機安裝2臺卸料小車后，勢必增加皮帶機的負荷，為防止皮帶電機頻繁跳停或燒毀，皮帶的電機功率由22 kW提高至30 kW，同時配備相應(yīng)的減速機。

安裝卸料小車后，運輸皮帶需要在卸料小車2個滾筒上變向，運輸皮帶需要比原來長6～7 m。因皮帶機張緊滾筒處皮帶單邊長8 m，所以能滿足要求，卸料小車示意見圖1。卸料小車配套改向滾筒、機架、節(jié)能型防爆電機、減速機、制動器。改造后主要設(shè)備參數(shù)見表1。

1. 卸料小車支架 2. 改向滾筒 3. 改向滾筒 4. 輸料斗 5. 行走輪 6. 導(dǎo)軌圖1 卸料小車示意

設(shè)備名稱設(shè)備參數(shù)卸料小車B650×40 m,2臺一般輕軌B650,100 m環(huán)形運輸皮帶機B650×6P,1條環(huán)形運輸皮帶機B500×6P,1條槽形托輥架B650×240,30件調(diào)心托輥架B650×240,4件返程托輥架B650×750,15件返程調(diào)心托輥架B650×750,4件圓柱齒輪減速機DCY250-40-IS,1臺

(5)遠程控制器改造

由于皮帶犁式卸料器遠程控制器程序設(shè)計合理，卸料工具由犁式卸料器改為卸料小車后，導(dǎo)出PLC程序并修改了程序內(nèi)的自保持功能，將程序控制修改為點動控制，并且安裝AZ7311型高精度限位開關(guān)來限制卸料器上限位及下限位，達到了精確控制的目的。

4 改造后運行情況

4.1 改造后運行方式

改造后，第1臺卸料小車卸料時，第2臺可開到相應(yīng)的預(yù)定位置等待，在第1臺卸料小車卸料的料倉即將卸滿時，關(guān)閉第1臺卸料小車的閘板，第2臺卸料小車開始卸料，此時又可移動第1臺卸料小車到相應(yīng)的預(yù)定位置等待；在第2臺卸料小車卸料的料倉即將卸滿時，打開第1臺卸料小車的閘板，第1臺卸料小車開始卸料，如此交替進行，就可保證皮帶機在不停車的狀況下，達到連續(xù)運行卸料的目的。在一臺卸料小車發(fā)生故障或檢修停運時，可使用另一臺卸料小車完成所有卸料任務(wù)，從而達到不影響生產(chǎn)的目的。

4.2 改造后應(yīng)用情況

改造后，運行情況較好，達到了可卸質(zhì)地較軟的煤棒和質(zhì)地堅硬的焦炭、無煙塊煤的目的，提高了皮帶的適應(yīng)性；同時，遠程控制良好，卸料器遠程操作能精確控制到上臺和下壓的所需位置，減輕了操作人員的勞動強度，省去部分人工對卸料器位置的調(diào)整；同時，電機也從未出現(xiàn)燒毀現(xiàn)象，保證了電機的良好運行。

5 結(jié)語

本次改造主要是解決了犁式卸料器對物料適應(yīng)性不強的問題，為紅磷分公司合成氨裝置的安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)運行提供了保障。同時，皮帶卸料器經(jīng)自動控制改造后，省去操作人員1名，則每年可節(jié)省費用約36 000元。

通過此次改造后，提高了紅磷分公司合成氨裝置皮帶卸料器裝置的適應(yīng)性，并提高了裝置的自動化水平；更重要的是，通過此次改造，鍛煉了技術(shù)人員解決問題的能力。