給料系統穩定性在潔凈型煤生產中的應用分析

王保明 王公華 孫豐濤

（1.兗煤藍天清潔能源有限公司潔凈煤廠，山東 鄒城 273500；2.兗州煤業股份有限公司，山東 鄒城 273516）

高效環保潔凈型煤研發主要是利用兗礦現有煤炭資源，采用復合化學添加劑實現固硫，結合新型環保爐具，達到脫硫脫硝降塵的目的，實現煙煤無煙化潔凈燃燒。潔凈型煤的工藝流程是通過對普通煤炭進行破碎、磨粉，與復合添加劑拌和，經干法高壓壓制成型煤。與市場現行的型煤產品相比，潔凈型煤具有節能環保、易點燃、熱值高等特點。

作為潔凈型煤生產的核心環節，型煤的壓制主要依靠的是高壓對輥成型機系統，這是潔凈型煤生產的核心設備。其主要作用就是將煤粉壓制成具有一定形狀規格的型煤，所壓制的煤粉來自預壓螺旋、給料螺旋。而一級、二級緩沖倉給料系統則是保證物料均勻進入預壓螺旋前的關鍵設備，給料系統的穩定性是后續設備正常運轉的基礎，其運行的好壞直接決定著潔凈型煤的成敗。目前，如何保證20 t 成型機給料系統穩定運行一直是制約型煤生產的難題。

1 給料系統現狀分析

目前20 t 型煤成型機給料系統由氣力輸送來料、一級緩沖倉、一級緩沖倉下方卸料閥、一級螺旋輸送機、返料斗提、返料螺旋輸送機、二級緩沖倉，配合二級螺旋輸送機，將物料輸送至成型機壓輥上方的立式預壓螺旋輸送機內。成型機給料系統中的物料輸送、壓制成型工藝如圖1。

圖1 物料輸送、壓制成型工藝系統

1.1 一級緩沖倉下方星型卸灰閥故障報警

物料從煤粉制備氣力輸送至一級緩沖倉內，一級緩沖倉下方星型卸灰閥及一級給料螺旋輸送機均為配電室手動控制，且現場設備反饋的流化氣量不明顯，時常因為下料不穩定，運行人員需頻繁往返現場和配電室，造成物料供應連續性差的問題。

1.2 返料斗提提升能力不足

一級螺旋輸送機將煤粉送入返料斗提，和振動篩下方返回物料混合后，一并被送入二級緩沖倉，而返料斗提設計能力不能同時滿足進料和返料的要求，時常由于物料供應不上造成成型機停機待料。

1.3 預壓螺旋煤粉進出量難以掌握

在生產過程中，預壓螺旋未能及時將煤粉送入成型機壓輥內，或壓輥未能壓空煤粉時，會緩存在二級進料螺旋下料槽中。二級螺旋仍舊持續給料，導致預壓螺旋和二級給料螺旋電流增高，運行人員沒有足夠的時間反應，不能及時停止進料，造成二級給料螺旋堵料停機。

1.4 二級給料螺旋頻繁堵料

二級緩沖倉靠近二級螺旋輸送機尾端的三角區設計，原意是使物料進入預壓螺旋前起到緩沖作用，現狀卻是二級螺旋輸送機前后兩端同時給料或尾端料層瞬間坍塌，頻繁造成二級螺旋輸送機堵料停機問題。

上述四個方面導致給料系統不穩定，嚴重制約了20 t 成型機的產能，因此解決煤粉在輸送過程中出現的不穩定、堵料等問題，對潔凈型煤的生產具有非常重要的意義。

2 改造方案

2.1 控制一級緩沖倉下料量

2.1.1 一級緩沖倉底部流化控制

一級倉底部的流化氣量對煤粉輸送系統的煤粉密度和速度的穩定性有著重要的作用。在系統運行過程中，流化氣不僅可以使得煤粉充分流化，而且可通過調節流化氣的流量來穩定煤粉輸送管線的煤粉密度和速度。流化氣不足是導致煤粉給料罐架橋的重要原因之一。選取運行負荷40 t/h、輸送壓差為0.3 MPa 的氣力輸送系統作為考察對象。隨著流化氣量的增加，煤粉的密度下降，煤粉速度增大。經檢測，當一級倉底部流化氣量較低時（500～700 Nm3/h），下出料可以獲得合適的煤粉密度和速度。從煤粉輸送系統的穩定性及經濟效益的角度測算，存在一個最優的流化氣量時間范圍（8～12 s/次），經過試驗得出，可將煤粉密度和速度控制在合適區間內，此時煤粉輸送系統穩定，密度較高，流化氣消耗量較低。

2.1.2 一級緩沖倉下料系統優化

為解決一級倉下料不穩定的問題，更換一級緩沖倉下星型卸灰閥，選型采用ACS550 變頻器控制，運行人員可根據實際生產情況調整卸料量；采用西門子S7-200PLC 控制系統，成型機現場操作屏新增一級緩沖倉畫面，成型機操作人員可通過現場操作屏對其實現一鍵啟停；增加聯鎖程序，當某一設備發生故障停運時，實現整個給料系統的停止，最大程度地避免了煤粉堆積，保護設備，減少大量人力、物力。

2.2 返料斗提優化

由于返料斗提設計能力不能同時滿足進料和返料的要求，擬對斗提機進行產能提升研究。一是增加提料斗容積，根據斗提機實際，20 t/h 成型機斗提機料斗優化后容積由4.8 L 變為8.6 L；二是在現有功率不變的基礎上，更換皮帶輪降低減速比，適當提高斗提機料斗的運行速度。通過以上兩個方案，斗提機運輸能力可以提高約80%以上，可以滿足成型機連續運行要求。

2.3 預壓螺旋粉料進出量平衡控制

若要預壓螺旋粉料進出量的平衡控制，就要按照預壓螺旋的需求量來合理控制給料螺旋的給料量。當預壓螺旋倉內料位高時，應減少或停止給料量；當預壓螺旋倉內料位低時，應增加給料量。通過分析與研討，研究人員提出：可通過加裝料位計的方式來實時監測預壓螺旋內的料位情況，根據料位來控制給料螺旋的給料量。

為了便于觀察，在預壓倉頂部及給料螺旋下料口處安裝料位計，并將信號引入成型機控制系統，形成低料位、高料位兩種料位信號。在現場操作屏即可觀察預壓螺旋倉內的料位高低，通過料位高低來控制給料螺旋的給料量。改造方案如圖2。

圖2 雙料位計監測點

2.4 控制二級螺旋輸送機進料量

要合理控制給料螺旋的進料量，就必須杜絕粉料由給料螺旋后端進入螺旋內。通過在三角區與倉體之間加裝鋼板和耐磨板等材料，來實現將三角區與緩沖倉本體的隔離，從而使給料螺旋進料量得到有效控制。二級倉三角區改造如圖3。

圖3 二級倉三角區改造圖

3 測試分析

給料系統改造后，指定專人對5#成型機進行帶料測試。液壓站壓力設定17～18 MPa，主機電流穩定在19～23 A，一級、二級緩沖倉內共計帶料5 t，成型機運行時間為2 h。運行期間，給料螺旋電機電流、料位情況及成品質量等實時監測數據見表1。

表1 5#成型機運行統計數據

通過測試得出，5#成型機連續穩定運轉2 h，期間一級緩沖倉下料系統未出現卸灰閥堵料故障報警，二級給料螺旋電流穩定在9 A 左右，未出現堵料故障，出球量大，成品整球率高。

4 結 語

潔凈煤廠20 t 成型機給料系統的改造，有效解決了煤粉在高壓干法壓制成型工藝中的連續穩定供應，提高了成型機產能，降低了生產成本，經濟效益顯著；減少了運行人員因螺旋堵料的排堵作業，很大程度上保障了職工的身心安全。