李 寧，劉保平

(河南龍宇煤化工有限公司氣化一廠，河南永城 476600)

河南龍宇煤化工有限公司氣化一廠使用的是由沈陽(yáng)重工生產(chǎn)的MP2519磨煤機(jī)。由于煤質(zhì)以及出力要求的變化，磨煤機(jī)內(nèi)部易磨損部件已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)需求。

1 增加出力

為了減少磨煤機(jī)啟停次數(shù)，計(jì)劃運(yùn)行單臺(tái)磨煤機(jī)來(lái)滿足氣化爐用煤需求。因煤質(zhì)變化，磨煤機(jī)實(shí)際出力為65～72 t/h，而提升出力會(huì)縮短磨機(jī)內(nèi)部磨損件壽命，增加檢修頻率。擬通過(guò)改變磨煤機(jī)相關(guān)運(yùn)行參數(shù)以及升級(jí)易磨損部件材質(zhì)來(lái)增加出力。

2 磨煤機(jī)設(shè)備情況

MP2519磨煤機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 MP2519磨煤機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)

3 改造方案

在保證設(shè)備大體不動(dòng)的情況下，根據(jù)本工程運(yùn)行狀況，將磨煤機(jī)型號(hào)改成ZGM123G，出力可以提高20%～25%，具體方案及優(yōu)勢(shì)如下：

(1)該方案具有良好的可操作性，改造后的磨煤機(jī)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。

(2)除涉及改動(dòng)的部件外，方案不影響其他部件和設(shè)備的正常運(yùn)行。在滿足設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上盡量合理使用原部件，減少需要改造部件的數(shù)量，以滿足經(jīng)濟(jì)性要求。

(3)出力要提高，則要加大風(fēng)量，對(duì)應(yīng)配套的旋轉(zhuǎn)分離器分離能力相應(yīng)要提高，這樣可以降低磨煤機(jī)的通風(fēng)阻力。在原分離器的基礎(chǔ)上更換大容積動(dòng)靜組合式旋轉(zhuǎn)分離器(見(jiàn)圖1)，提高分離器的分離效率，降低通風(fēng)阻力，有利于提高煤粉細(xì)度和出力。

圖1 大容積動(dòng)靜組合旋轉(zhuǎn)分離器設(shè)計(jì)圖

改造后，流速和流量均得到較大幅度提高。分離器葉片采用NM400材質(zhì)后，必須做動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)，以保證磨煤機(jī)安全穩(wěn)定的運(yùn)行(見(jiàn)圖2)[1]。

圖2 分離器旋轉(zhuǎn)自動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)

采用流體數(shù)值仿真計(jì)算方法，對(duì)分離器的分離機(jī)理及運(yùn)行特性進(jìn)行相應(yīng)分析。結(jié)合磨煤機(jī)及旋轉(zhuǎn)分離器的運(yùn)行特點(diǎn)，采用三維軟件建立旋轉(zhuǎn)分離器幾何模型，通過(guò)ICEM CFD等專業(yè)軟件建立網(wǎng)格模型，利用流體力學(xué)計(jì)算軟件Fluent對(duì)磨煤機(jī)及旋轉(zhuǎn)分離器內(nèi)顆粒流場(chǎng)等進(jìn)行分析。通過(guò)分離器仿真計(jì)算，更直觀地了解分離器運(yùn)行時(shí)內(nèi)部流場(chǎng)的變化情況，與工程應(yīng)用分析和試驗(yàn)研究相互印證，為旋轉(zhuǎn)分離器設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)調(diào)整提供全面的理論依據(jù)。仿真計(jì)算部分模擬結(jié)果見(jiàn)圖3。

(a)磨煤機(jī)啟動(dòng)初期溫度下的壓力分布

(4)現(xiàn)有磨煤機(jī)需改造的主要部件見(jiàn)表2。

表2 現(xiàn)有磨煤機(jī)需改造主要部件

(5)MP2519型和ZGM123G型相比,兩者外形尺寸一致，因此聯(lián)軸器、機(jī)座密封、機(jī)座、傳動(dòng)盤、刮板、中架體、液壓缸、本體附件等均可通用，無(wú)需更換。

(6)MP2519型和ZGM123G型相比，兩者的加載油量/油壓、潤(rùn)滑油量/油壓、密封風(fēng)量/風(fēng)壓等一致，因此稀油站、高壓油站、密封風(fēng)機(jī)等均可通用，無(wú)需更換。

(7)MP2519型和ZGM123G型相比，后者入口一次風(fēng)流量相應(yīng)增加約20%，由循環(huán)風(fēng)機(jī)風(fēng)門來(lái)控制。為了便于安裝及檢修，采用分段形式。

4 磨煤機(jī)噴嘴結(jié)構(gòu)

4.1 磨煤機(jī)靜環(huán)

磨煤機(jī)的靜環(huán)按分段式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。靜環(huán)本體材質(zhì)為ZG50Mn2，硬度為HRC30—35。靜環(huán)翻磨輥位置采用上下分層形式。

4.2 磨煤機(jī)動(dòng)環(huán)

磨煤機(jī)動(dòng)環(huán)因長(zhǎng)期運(yùn)行，通流部分磨損較為嚴(yán)重，為了檢修和更換動(dòng)環(huán)方便，將其結(jié)構(gòu)由整體式改造為分體式(見(jiàn)圖4)。動(dòng)環(huán)傾斜角度要便于形成旋轉(zhuǎn)風(fēng)，設(shè)計(jì)上充分考慮磨煤機(jī)“沸騰區(qū)”的碾磨特性。

4.3 磨煤機(jī)噴嘴環(huán)

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行，磨煤機(jī)噴嘴環(huán)通流部分磨損較為嚴(yán)重。由于煤質(zhì)的變化，需根據(jù)近半年煤質(zhì)重新進(jìn)行熱平衡計(jì)算，確定所需熱風(fēng)體積流量和噴嘴的通流面積。

確保噴嘴的一次風(fēng)速為70～85 m/s。如風(fēng)速太低，一次風(fēng)不能有效地?cái)y帶煤粉，導(dǎo)致磨煤機(jī)的出力降低；如風(fēng)速太高，一次風(fēng)會(huì)將大量細(xì)度不合格的煤粉送出，造成粉管彎頭磨損嚴(yán)重。另外由于風(fēng)速高，噴嘴喉口處于“沸騰”狀態(tài)的風(fēng)煤共存區(qū)加大，使處于碾磨區(qū)域的煤層變薄，造成磨煤機(jī)振動(dòng)，加劇磨煤機(jī)內(nèi)部件的磨損，故必須根據(jù)計(jì)算結(jié)果重新設(shè)計(jì)和安裝動(dòng)環(huán)(見(jiàn)圖5)。同時(shí)為確保煤量，合理設(shè)計(jì)動(dòng)環(huán)葉型，使動(dòng)環(huán)整體既能有效降低一次風(fēng)量，又能保證噴嘴出口氣流流速合適，能將煤粉送出[2]。

5 折流板的改造

根據(jù)改造后動(dòng)、靜環(huán)以及旋轉(zhuǎn)分離器現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的情況來(lái)看，磨煤機(jī)殼體及壓架局部位置出現(xiàn)局部磨損現(xiàn)象，主要是由于一次風(fēng)入排渣倉(cāng)分布不均勻引起。一次風(fēng)在風(fēng)道內(nèi)分布不均勻，導(dǎo)致通過(guò)噴嘴環(huán)進(jìn)入磨煤機(jī)的一次風(fēng)也存在不均勻現(xiàn)象[3]。在一次風(fēng)進(jìn)入磨煤機(jī)筒體入口處，另焊接3～5塊折流板(見(jiàn)圖6、圖7)，折流板一部分在磨煤機(jī)一次風(fēng)口內(nèi)，一部分在一次風(fēng)道內(nèi)，使進(jìn)入磨煤機(jī)內(nèi)部的一次風(fēng)盡可能分布均勻。導(dǎo)流板沿?zé)犸L(fēng)正向風(fēng)流方向焊接，引導(dǎo)一次風(fēng)流動(dòng)方向，使一次風(fēng)比較均勻地進(jìn)入到一次風(fēng)室。

圖6 折流板改造圖

圖7 改造后現(xiàn)場(chǎng)圖

改造后內(nèi)部磨損的位置明顯轉(zhuǎn)移。以A磨煤機(jī)為參照，原磨損位置主要集中在東北及正東方向，并且磨損嚴(yán)重，西側(cè)無(wú)明顯磨損。改造后，磨損位置轉(zhuǎn)移至東側(cè)以及東南側(cè)，西南側(cè)有磨損跡象。由此可見(jiàn)，磨煤機(jī)中架體耐磨層的磨損情況更加均勻，可延長(zhǎng)易磨損部件的使用壽命，降低檢修頻率[4]。

6 結(jié)語(yǔ)

改造后，在原分離器的基礎(chǔ)上更換大容積動(dòng)靜組合式旋轉(zhuǎn)分離器，內(nèi)部旋轉(zhuǎn)分離器動(dòng)靜葉片材質(zhì)升級(jí)為NM400，動(dòng)、靜環(huán)本體材質(zhì)升級(jí)為ZG50Mn2。其它部分包括液壓系統(tǒng)、傳動(dòng)盤、機(jī)殼、稀油站、密封風(fēng)系統(tǒng)等均無(wú)需更換，減小改造難度。為改善磨煤機(jī)入口一次風(fēng)進(jìn)入風(fēng)道后風(fēng)量分布不均的情況，采取在入口處增加折流板的方式，使進(jìn)入磨機(jī)的一次風(fēng)分布盡可能均勻。

此次改造達(dá)到了提升磨煤機(jī)出力的目的，同時(shí)，內(nèi)部磨損情況得到明顯改善，單臺(tái)磨煤機(jī)連續(xù)運(yùn)行周期延長(zhǎng)。

造成磨損的原因還有很多，如煤種來(lái)源不穩(wěn)定、磨煤機(jī)進(jìn)出口壓差與煤粉粒度精細(xì)化控制困難、備件制造過(guò)程中的缺陷等。生產(chǎn)過(guò)程中還需加強(qiáng)檢查，進(jìn)一步減少設(shè)備故障對(duì)后續(xù)系統(tǒng)的影響，保障系統(tǒng)的長(zhǎng)、穩(wěn)、安、滿、優(yōu)運(yùn)行。