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(yè)股份有限公司，山東 鄒城 273516）

高效環(huán)保潔凈型煤研發(fā)主要是利用兗礦現(xiàn)有煤炭資源，采用復(fù)合化學(xué)添加劑實現(xiàn)固硫，結(jié)合新型環(huán)保爐具，達到脫硫脫硝降塵的目的，實現(xiàn)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(fù)合添加劑拌和，經(jīng)干法高壓壓制成型煤。與市場現(xiàn)行的型煤產(chǎn)品相比，潔凈型煤具有節(jié)能環(huán)保、易點燃、熱值高等特點。

作為潔凈型煤生產(chǎn)的核心環(huán)節(jié)，型煤的壓制主要依靠的是高壓對輥成型機系統(tǒng)，這是潔凈型煤生產(chǎn)的核心設(shè)備。其主要作用就是將煤粉壓制成具有一定形狀規(guī)格的型煤，所壓制的煤粉來自預(yù)壓螺旋、給料螺旋。而一級、二級緩沖倉給料系統(tǒng)則是保證物料均勻進入預(yù)壓螺旋前的關(guān)鍵設(shè)備，給料系統(tǒng)的穩(wěn)定性是后續(xù)設(shè)備正常運轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)，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(tǒng)穩(wěn)定運行一直是制約型煤生產(chǎn)的難題。

1 給料系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

目前20 t 型煤成型機給料系統(tǒng)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(yù)壓螺旋輸送機內(nèi)。成型機給料系統(tǒng)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(tǒng)

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(nèi)，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(xiàn)場設(shè)備反饋的流化氣量不明顯，時常因為下料不穩(wěn)定，運行人員需頻繁往返現(xiàn)場和配電室，造成物料供應(yīng)連續(xù)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(shè)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(yīng)不上造成成型機停機待料。

1.3 預(yù)壓螺旋煤粉進出量難以掌握

在生產(chǎn)過程中，預(yù)壓螺旋未能及時將煤粉送入成型機壓輥內(nèi)，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(xù)給料，導(dǎo)致預(yù)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(yīng)，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(qū)設(shè)計，原意是使物料進入預(yù)壓螺旋前起到緩沖作用，現(xiàn)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(dǎo)致給料系統(tǒng)不穩(wěn)定，嚴重制約了20 t 成型機的產(chǎn)能，因此解決煤粉在輸送過程中出現(xiàn)的不穩(wěn)定、堵料等問題，對潔凈型煤的生產(chǎn)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(tǒng)的煤粉密度和速度的穩(wěn)定性有著重要的作用。在系統(tǒng)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(diào)節(jié)流化氣的流量來穩(wěn)定煤粉輸送管線的煤粉密度和速度。流化氣不足是導(dǎo)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(tǒng)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(jīng)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(tǒng)的穩(wěn)定性及經(jīng)濟效益的角度測算，存在一個最優(yōu)的流化氣量時間范圍（8～12 s/次），經(jīng)過試驗得出，可將煤粉密度和速度控制在合適區(qū)間內(nèi)，此時煤粉輸送系統(tǒng)穩(wěn)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(tǒng)優(yōu)化

為解決一級倉下料不穩(wěn)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(jù)實際生產(chǎn)情況調(diào)整卸料量；采用西門子S7-200PLC 控制系統(tǒng)，成型機現(xiàn)場操作屏新增一級緩沖倉畫面，成型機操作人員可通過現(xiàn)場操作屏對其實現(xiàn)一鍵啟停；增加聯(lián)鎖程序，當某一設(shè)備發(fā)生故障停運時，實現(xiàn)整個給料系統(tǒng)的停止，最大程度地避免了煤粉堆積，保護設(shè)備，減少大量人力、物力。

2.2 返料斗提優(yōu)化

由于返料斗提設(shè)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(chǎn)能提升研究。一是增加提料斗容積，根據(jù)斗提機實際，20 t/h 成型機斗提機料斗優(yōu)化后容積由4.8 L 變?yōu)?.6 L；二是在現(xiàn)有功率不變的基礎(chǔ)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(xù)運行要求。

2.3 預(yù)壓螺旋粉料進出量平衡控制

若要預(yù)壓螺旋粉料進出量的平衡控制，就要按照預(yù)壓螺旋的需求量來合理控制給料螺旋的給料量。當預(yù)壓螺旋倉內(nèi)料位高時，應(yīng)減少或停止給料量；當預(yù)壓螺旋倉內(nèi)料位低時，應(yīng)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(jiān)測預(yù)壓螺旋內(nèi)的料位情況，根據(jù)料位來控制給料螺旋的給料量。

為了便于觀察，在預(yù)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(tǒng)，形成低料位、高料位兩種料位信號。在現(xiàn)場操作屏即可觀察預(yù)壓螺旋倉內(nèi)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(jiān)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(nèi)。通過在三角區(qū)與倉體之間加裝鋼板和耐磨板等材料，來實現(xiàn)將三角區(qū)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(qū)改造如圖3。

圖3 二級倉三角區(qū)改造圖

3 測試分析

給料系統(tǒng)改造后，指定專人對5#成型機進行帶料測試。液壓站壓力設(shè)定17～18 MPa，主機電流穩(wěn)定在19～23 A，一級、二級緩沖倉內(nèi)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(zhì)量等實時監(jiān)測數(shù)據(jù)見表1。

表1 5#成型機運行統(tǒng)計數(shù)據(jù)

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

4 結(jié) 語

潔凈煤廠20 t 成型機給料系統(tǒng)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(xù)穩(wěn)定供應(yīng)，提高了成型機產(chǎn)能，降低了生產(chǎn)成本，經(jīng)濟效益顯著；減少了運行人員因螺旋堵料的排堵作業(yè)，很大程度上保障了職工的身心安全。