卢 飞，王 刚，贺成艳，成宏伟，智宏峰，杨晓东，符秀梅

(陕西未来能源化工有限公司 煤制油分公司，陕西 榆林 719000)

1 工艺概况

兖矿集团陕西未来能源化工有限公司煤制油分公司百万吨煤制油项目设计年用煤量510万t，设计输送能力1 000 t/h。输煤系统为双线运行，配备有两套筛分破碎一体机，分别为307/308组合、309/310组合，一备一用。破碎机入料口设有电磁除铁器，能够有效清除煤中各种形状的铁器；配有喷雾除尘设施，用以控制破碎过程中扬起的煤尘。筛分破碎装置的主要功能是：把原煤中不大于10 mm的物料预先筛除，筛上物进入环锤破碎机，破碎成粒度合格的煤炭与筛下小于10 mm的物料汇合后进入胶带输送机，输送至锅炉煤仓或气化炉煤仓。

正旋叶轮筛分布料一体破碎机由筛分无堵破碎机和正弦叶轮筛分布料器两大部分组成。该装置综合利用了滚轴筛、滚筒筛、环锤式破碎机等设备的工作原理和性能特点，是根据锅炉、气化炉使用的燃料特性而研发的集筛分、布料和破碎为一体的新型筛分破碎设备[1]。对抗压强度不大于40 MPa、水分不大于10%，如纯煤、煤矸石等物料具有良好的适应性。

2 筛分破碎一体机技术特征

筛分破碎一体机是筛分设备与破碎设备的结合体。在输煤系统中筛分破碎一体机是整个输煤系统最核心的设备[2]。

筛分破碎一体机的主要特点：结构简单合理，节省了破碎楼及粗筛、粗破等费用；通过筛分布料器预先筛分后，再通过筛分破碎机逐级筛分、逐级破碎，提高了筛分破碎效率；上部的筛分机内添设了除铁、布料等装置，确保通过筛分机进入破碎机的物料中无铁件，且布料均匀；上部筛分布料器集结了振动筛、直线筛、滚筒筛、香蕉筛、固定条形筛、滚轴筛、齿辊筛等众多筛分机的优点；下部的破碎机集结了环锤式破碎机、齿辊式破碎机、锤头可逆式破碎机等众多破碎机的优点。

煤制油分公司输煤系统已运行4 a，每班运行6.5 h，采用双线运行输煤，筛分破碎一体机一备一用，日输煤量：气化用煤9 000 t，锅炉用煤2 000 t，为输煤系统筛分破碎一体机的研究及应用提供了试验实施条件。

3 改造试验

3.1 破碎机环锤的改造

410G307/308筛分破碎一体机运行状况不如410G309/310组合。两者相比较，前者的破碎机环锤磨损更为严重。为保证生产，将410G307/308筛分破碎一体机作为本项目研究试验的主体设备。优化改造过程如下：

(1)将环锤的锤头材质由42GrMn改为ZGMn18Cr2，把原锤头直径由290 mm加大至310 mm，同时将厚度减小，以增加锤击力，并保持转子的总质量不增加。

(2)新型环锤到货后，采用金属检测仪检测，洛氏硬度HRC不小于60，符合要求。

(3)检查双线(包含410G309/310筛分破碎一体机)输煤系统，设备状况完好，可用于生产运行。

(4)对单线(410G307/308)输煤系统进行改造分析试验。更换新环锤后10 d的煤样粒度分析指标见表1；破碎机环锤改造前后对比见图1。

表1 更换新环锤后10 d煤样粒度分析

图1 破碎机环锤改造前后对比

由表1可见，更换新型环锤后，破碎后的煤炭粒度符合工艺指标要求。

3.2 筛网的改造

为了解决筛分机筛网易堵塞、筛分效率低的问题，对筛网进行了改造。将原来圆柱形整体筛网改为三棱柱铸钢5片式分体筛网。筛网改造前后情况对比见图2。

图2 筛网改造前后情况对比

筛网改造安装完成后，进行了反复调试，取得了较好的筛分效果。表2为生产运行试验中的筛分效率测试结果。

表2 筛网改造完成后筛分效率测试结果

由表2可见，筛网改造完成后，筛分效率平均为91.1%，与调试期间所测结果基本持平，输煤系统运行负荷800 t/h。另外，在将分体式筛网适当下沉后，由于煤流搅动高度增加，流动速度加大，减少了煤通过筛面的时间，不再发生煤粉沉积的情况。

3.3 破碎仓防积料的改造

由于破碎机破碎仓排料不通畅，导致破碎仓积料。其原因是破碎机转子的下部设有筛环，破碎后的煤通过筛环排出。当煤水分较高时，粘附在筛环凹槽里，随着煤越积越厚，合格的煤粒无法排出。

为解决积料问题，对破碎机进行了如下改造：将破碎机内部一级筛环装置和一级调节装置拆除，在原基础上改造成两级喇叭口筛板；将原1号、2号筛分破碎一体机的所有辅助电机拆除，消除转动点；在外部安装手轮调节装置，方便调节破碎粒度，更有利于紧急排除故障。

对破碎仓改造后，生产试验运行中发现，个别较大煤块未得到破碎。经对410G307/308破碎仓拆检，发现转子圆盘与弧型喇叭筛板边缘之间缝隙过大，最大处达30 cm。重新调整安装后，转子圆盘与弧型喇叭筛板边缘之间的缝隙为10 cm。在后续生产试验运行中，再无大块煤出现。

3.4 改造后一体机主电机电流情况及处理能力试验

在800 t/h同等负荷下运行，410G307/308主电机改造前原运行电流为29 A，更换环锤后运行电流为27 A，筛分装置改造后运行电流为25 A，破碎仓喇叭筛板改造后运行电流为22 A。410G307/308筛分破碎一体机连续10 d破碎粒度取样分析结果见表3。

表3 改造后410G307/308筛分破碎一体机连续10 d破碎粒度取样分析结果

单台筛分破碎一体机处理能力试验：410G307/308系统是一套组合装置，主要通过调节挡板来控制进入410G307或者410G308破碎机的入料。破碎机主电机的运行电流是判定破碎机处理能力的主要因素，详见表4。

表4 一体机主电机的运行电流与破碎机处理能力的关系

筛分破碎一体机主电机额定电流34.8 A。由表4可见，主电机额定电流在34 A时，单台破碎机生产试验处理能力达到550 t/h，未超过额定电流，属于正常运行。这表明410G307/308筛分破碎一体机组合破碎能力超过了整套系统输煤设计能力1 000 t/h。

3.5 改造前后环锤磨损对比

根据要求，破碎机的环锤外径尺寸降到φ250 mm以下时，不得再使用。新型环锤外径φ310 mm，可使用磨损余量为：310-250=60(mm)；原环锤外径φ290 mm，可使用磨损余量为：290-250=40(mm)。环锤磨损耐磨性能判定方式是外径每减少1 mm所破碎的煤量。据此，通过试验测得，新型环锤外径每减少1 mm，破碎煤量 6.45万t；旧型环锤外径每减少1 mm，破碎煤量为2.74万t。

由此可见，破碎机的环锤改变材料以后，在同样的磨损量下，破碎煤炭的能力增加1.34倍。

4 改造效果及分析

(1)从运行情况看，改造后的筛分破碎一体机系统运行稳定，故障发生次数明显降低。

(2)改造后，输煤运行期间，输煤量在800 t/h时，破碎机主电机运行电流为22 A；而改造前，破碎机主电机运行电流为29 A，下降了7 A。410G307、410G308破碎机分别经过8 h运行试验，单台处理能力550 t/h运行正常，两台破碎机组合破碎能力大于输煤设计输送量1 000 t/h。

(3)在410C502胶带上取样分析表明，出料破碎粒度合格率大于97%，各项工艺参数满足生产要求。

(4)原破碎机锤头磨损4个月后，磨损21 mm，破碎量达到103.68万t；新型环锤外径φ310 mm，如磨损到φ250 mm更换环锤，破碎量能达到290万t。按照每天输煤1.2万t计，新型环锤的使用周期可以达到8个月。更换后的筛网无明显变化，节约了维修成本，延长了使用周期。