SHELL煤氣化磨煤干燥系統運行分析

蘇志強 ，郭肖選

（河南龍宇煤化工有限公司 ，河南 永城 476600）

1 Shell煤氣化磨煤干燥系統原理及流程

1.1 Shell煤氣化磨煤干燥系統工藝原理概述

在磨煤機中煤和石灰石在惰氣環境和微負壓條件下被碾磨和干燥。干燥的熱量是由燃料氣或柴油在熱風爐中燃燒產生的熱工藝氣提供的。惰氣進入磨煤機的溫度為140～300℃，離開磨煤機的溫度是100～110℃。

惰氣輸送被碾磨后的煤粉到旋轉分離器，在這里粗糙的大的顆粒重新返回到磨煤機中。煤粉的粒度是由循環氣流量、液壓輥子的壓力（通常是不變的）和可變速的旋轉分離器控制。原料中比較硬的煤塊、矸石被送到廢物箱中并排出界區 。惰氣和煤粉的分離在一個袋式過濾器中完成。在分離的氣體中固體濃度小于10mg/Nm3。過濾后的大部分氣體被循環來維持氣體的惰性（低氧含量），多余的氣體被排出（帶走水分）。煤粉隨后從袋式收集器中被送到煤加壓及給料系統。

1.2 Shell煤氣化磨煤干燥系統流程簡介（見圖1）

以磨煤A系列為例，石灰石通過外部輸送進入到石灰石貯倉V1103中貯存，通過V1104A稱重經X1107A，通過螺旋給料機X1108A（添加石灰石比例通過調節X1108A轉速實現）后進入磨煤機A1101A中；碎煤由貯倉V1101A經過稱重給煤機X1101A送入磨煤機A1101A中混合碾磨。

圖1 磨煤干燥系統流程簡圖

在原料分別進入石灰石貯倉、碎煤貯倉時產生的粉塵通過石灰石貯倉排風機、碎煤貯倉排風機的抽吸，送到石灰石貯倉排風機過濾器、碎煤貯倉排風機過濾器，過濾后的氣體通過排放煙囪送入大氣。

石灰石和碎煤在碾磨的同時，被從惰性氣體發生器F1101A送來的熱煙氣干燥，碾磨成細粉的碎煤經過熱風干燥后，隨著熱風一起被送出磨煤機。在磨煤機的上部經過旋轉分離器S1102A旋轉分離，合格煤粉隨熱風一起進入煤粉袋式收集器S1103A進行煤/氣分離，不合格的大顆粒煤粉重新返回到磨煤機A1101A中繼續碾磨。在磨煤機下部，未被碾磨的石塊、木塊等從磨機的排矸孔排出。

進入S1103A/B的煤/氣混合物，固體濃度為460g/Nm3，由于風速突降，約有70%的煤粉自然沉降落入收集器底部收料斗，經過折流板后，剩余的30%的煤粉中有約60%會再次沉降下來，實際上只有約12%的煤粉進入煤粉袋式收集器過濾。經過過濾后的熱風中固體含量低于10mg/Nm3，被循環風機K1102A抽出，80%循環使用，為了移走氣體中的水分，20%排放到大氣中。循環的熱風進入惰性氣體發生器F1101A前，與稀釋風機K1105A補充的部分新鮮氣一起經混合后，分別進入到惰性氣體發生器F1101A的燃燒室和混合室。

惰性氣體發生器F1101A的燃料氣在正常情況下使用甲醇工段來的弛放氣或合成氣，開車時用柴油，燃燒空氣風機K1101A送入燃燒空氣，熱煙氣在進入磨煤機之前，被循環熱風降溫到300℃以下，其溫度調節由磨煤機出口煙氣溫度通過控制燃料氣閥門來調整。為了保證整個磨煤干燥系統的安全性，整個煙氣循環回路要控制其氧含量不能超過8%，回路配有氮氣補充管線和氧含量在線分析儀，當S1103出口氧含量、出口一氧化碳含量、A1101進口氧含量高時，將聯鎖打開消防氮氣閥11XV0101和11XV0106進行充氮保護。為了保證設備的穩定運行和環境衛生，磨機密封空氣風機K1103A，對磨機的軸承等部位進行氣封。

煤粉袋式收集器S1103A采用長袋高效低壓脈沖方式進行煤粉收集。當運行一定時間后，濾袋內外壓差增大，反吹程序會自動運行進行清灰（或采取定時噴吹），反吹氣源為低壓氮氣 。

在S1103A底部被收集的煤粉，通過螺旋給料機X1102A/B、纖維分離器S1104A/B，旋轉給料機X1104A/B的輸送，最終全部進入煤粉貯倉中待用。所有的輸送都是在氮氣的保護下進行的，以避免出現煤的自燃和爆炸現象發生。

2 磨煤干燥系統主要設備簡介

2.1 磨煤機設備參數［1］

保證出力（磨損后期，條件為R90＝10%，HGI≥50，Mt＝10%，Aar≤22%），72.18t/h；磨機電動機功率，900kW；磨機磨盤轉速，22.7r/min；磨機電動機轉速，990r/min；磨機電動機旋向（從電動機尾部向磨煤機看），順時針；磨機入口最大干燥劑流量，34.3kg/s；磨機壓降（磨機＋分離器），7 450Pa；磨機質量，約149.1t。

2.2 磨煤機試車過程中常見問題

2.2.1 磨煤機振動原分析

磨煤機試車及運行過程中震動磨煤機震動的原因有：①磨盤上料層太厚或太??；②硬塊異物進入磨機內；③稱重給煤機堵塞；④磨輥軸承壞。

2.2.1.1 磨盤上料層太厚或太薄

原因分析：①磨機初次試車或檢修后布煤過多或過少，導致磨盤上料層太厚或太薄，開車后磨輥運行不平衡，引起磨煤機震動。②由于操作不當導致循環風機風量和煤量調整不適合，導致磨盤上料層太厚或太薄引起磨煤機震動。解決措施：根據磨煤機型號不同選擇合理的試車和開車布煤量，當磨煤機磨盤上料層太厚或太薄，磨煤機震動不是太大時通過手動調節給煤量或循環風量參數調整，使磨盤上料層趨向正常。

2.2.1.2 硬塊異物進入磨機內

原因分析：磨煤機安裝完畢后，內部有鐵塊、硬塊異物留存沒有及時清理。磨煤系統管道焊接時留存物，沒有及時清理進入磨煤機。磨煤機初次試車后沒有及時打開進行檢查，內部件運行后松動掉至磨煤機內。原料煤中有鐵塊、硬塊異物從稱重給煤機進入磨煤機內導致磨煤機震動發生。解決措施：磨煤機和磨煤系統焊接安裝完畢后進行仔細的開車前檢查。試車之后打開磨煤機進行內部零部件檢查（需要注意的是檢查之前必須對磨煤系統置換合格，相關管線加盲板）。原料煤輸送系統嚴把質量關，同時進行必要的振動篩及相關設備改造。

2.2.1.3 稱重給煤機堵塞及故障

原因分析：氣溫低碎煤倉V1101A倉底堵，清通后大量的碎煤進入稱重給煤機導致堵塞。原料煤內有大塊煤進入稱重給煤機后卡在給煤機皮帶上導致堵塞。稱重給煤機皮帶運行不穩定及跑偏，導致電機減速箱齒輪磨損引起故障，導致磨煤機震動。解決措施：碎煤倉底部加裝熱氮氣吹掃并對V1101A加伴熱保證冬天碎煤在V1101A錐部結塊。原料煤輸送系統嚴把質量關，同時進行必要的振動篩及相關設備改造。稱重給煤機定期備用時檢查運行及給煤機減速箱齒輪情況，有問題及時檢修調整。

2.2.1.4 磨輥軸承壞

原因分析：磨煤機磨輥軸承由于密封氣量不足或壓力過低，導致磨輥潤滑油系統進煤粉，或磨輥軸承潤滑油站油壓過低，導致磨輥軸承磨損嚴重引起磨煤機震動。解決措施：新增或設置磨輥密封氮氣壓力聯鎖值，條件不滿足時不能啟動磨煤機，同時制定試開車閥門確認制度。磨機備用時定期進行相關檢查。

2.2.2 磨煤機拉桿漏煤粉

拉桿小關節軸承脫位及填料密封函（鑄鐵）損壞，拉桿密封件的密封風管路閥門故障，導致風量不足，拉桿密封件結構設計欠佳。原因分析：原料煤中鐵絲、鐵塊較多，過長的鐵絲會卡在拉桿密封的安裝斜面上，致使大量的碎煤鐵塊在斜面處堆積，關節軸承長期處于煤粉堆積的環境中運行，容易造成關節軸承卡澀，不能隨拉桿同步擺動。當出現拉桿與關節軸承貼合較緊且拉桿向上運動的情況時，小關節軸承就有可能被拉桿從安裝套內帶出。此時，拉桿與關節軸承之間的氮氣密封失效，大量的煤粉落入填料函內部，煤粉又隨著拉桿的上下運動，逐漸進入拉桿與填料之間的間隙，最后磨損填料，大量的煤粉及氮氣從填料函漏出。同時，由于小關節軸承脫位以及導向板磨損等因素，拉桿嚴重傾斜，超過了填料函的允許位置，致使填料函被擠掉，拉桿密封完全失效。解決措施：原煤在輸送的過程中。每條皮帶上布置一臺除鐵器。由于皮帶轉速較高、煤層較厚，隱藏在原煤中的鐵塊無法及時除去。

根據拉桿密封件的受力情況及拉桿材質硬度問題。將拉桿密封填料函的材質由鑄鐵改為Q235.在保證其它數據不變的情況下，將填料函的內徑增大20mm，填充多層填料；同時在安裝套與小關節軸承的頂絲緊固方式的基礎上，新增了軸承外圈壓緊環，防止小關節軸承被拉桿帶出安裝套。

將管式蝶閥全部更換成渦輪蝸桿式蝶閥，該閥具有鎖緊功能，磨煤機的震動不會導致閥門的開度變化。在保證機座密封風量和磨煤機正常運行條件下，將閥門的開度調到滿足密封氣量的需要，作好記號，告知工藝操作人員不再調整，從而保證了氮氣的通入量。

進行設備改造，用5～6mm的鋼板加工一個圓形擋物傘，套在拉桿上并與拉桿固定，蓋住拉桿密封的關節軸承。這樣就保證了密封風經折流后及時地將落在關節軸承上的雜物吹走，大大降低了雜物進入密封室的概率；同時，在磨煤機運行時，擋物傘隨拉桿上下活動，有效地解決了拉桿密封處堆積雜物的問題，有效地提高了密封件的使用壽命。

2.3 循環風機設備參數（見表1）

表1 循環風機參數表

2.4 循環風機試車及運行過程中常見問題

2.4.1 循環風機震動

2.4.1.1 循環風機安裝時風機主軸與電動機主軸不同心

原因分析：循環風機進行設備安裝或大檢修過程中電機側或風機側找正精度不夠，導致試車時震動過大。解決措施：及時對循環風機電機主軸及風機側主軸按照設備規定精度進行找正，避免引起設備更嚴重的損壞。

2.4.1.2 風機測震點安裝位置不合理

原因分析：風機測震點安裝不合理，循環風機實際運行過程中用測振儀檢查震值正常。解決措施：對循環風機測震點進行合理選定。

2.4.1.3 負荷急劇變化或處于飛動（喘振）區工作

原因分析：循環風機入口風門執行機構故障，導致循環風量負荷波動過大引起循環風機震動。操作不當風門調節幅度過大引起循環風機震動。解決措施：及時檢修或更換循環風機入口風門執行機構，嚴格執行磨煤系統參數調節規程。

2.4.1.4 軸承潤滑油油溫過高

原因分析：潤滑油中含有雜質溫度升高或油壓過低，導致循環風機的軸承溫度升高，產生震動。解決措施：檢查潤滑油系統是否含有雜質，保持軸承進口油壓并調整冷卻水壓力。

2.4.2 循環風機潤滑油系統故障

2.4.2.1 軸承出口油溫過高并且超過70℃

原因分析：軸承潤滑油進口的調節圈孔徑小，促使潤滑油量不足而發熱或軸襯與軸頸的徑向間隙過小。解決措施：適當加大潤滑油進口節流圈的孔徑或將軸襯與軸頸重新刮開。

2.4.2.2 主、附油泵運轉時主供油管中沒有油壓或油壓急劇下降

原因分析：油管系統元件安裝不正確或油過濾器堵塞。解決措施：檢查逆向閥和安全閥的工作情況是否正確，并清洗過濾網。

2.4.2.3 經過油冷卻器冷卻后潤滑油溫度仍然很高

原因分析：油冷器結垢；潤滑油變質；冷卻水流量或壓力低。解決措施：清洗過濾器；更換潤滑油；全開冷卻水管道閥門并提高冷卻水壓力。

2.4.3 循環風機軸瓦燒壞

2.4.3.1 潤滑油系統故障油壓低

原因分析：循環風機潤滑油沒有定期更換，循環風機油過濾器堵塞。循環風機試車過后運行一段時間，沒有對潤滑油系統及時檢查和更換導致潤滑油油質發生變化，導致油系統故障油壓低。油過濾器堵塞導致油壓低。解決措施：及時分析循環風機油質情況，如有變化及時更換潤滑油。切換油過濾器，清理堵塞油過濾器。

2.4.3.2 斷電后高位油箱系統故障

原因分析：高位油箱設計不合理，油箱容積過小或回油管線堵塞，緊急情況下回油量不足。循環風機旋轉無潤滑油或油量過小導致軸瓦燒壞。解決措施：對循環風機高位油箱進行改造，計算循環風機斷電后油泵跳所需油量，確定高位油箱容積及回油管線管徑，對回油管線進行清理。

3 聯動試車及運行過程中常見問題

3.1 S1103袋式過濾器防爆板破

磨煤干燥系統壓力通過控制11PRCA0109來調節放空閥門11PV0109A和氮氣補充閥門11PV0109B開度來實現壓力控制。①在磨煤系統開車或系統氣密的過程中，放空閥門11PV0109A開度過大，負壓過大S1103袋式過濾器防爆板被吸破。②在磨煤系統開車或系統氣密的過程中，放空閥門11PV0109B開度過大，正壓壓力過大S1103袋式過濾器防爆板破。③在磨煤機系統正常運行期間，整個磨煤系統壓力變化較大，導致S1103袋式過濾器防爆板破。

以上三種情況主要原因：11PRCA0109控制器故障、放空閥門11PV0109A故障、11PV0109B閥門故障、操作原因打手動控制后操作失誤，導致S1103袋式過濾器防爆板破。解決措施：儀表人員對控制器或閥門定期進行檢查，加強人員培訓，嚴格按照操作規程操作。

3.2 旋轉給料機堵塞故障

①S1103錐底煤粉掛壁結塊，當掛壁量大時大量結塊煤粉一下堆積至旋轉給料機上部，導致堵塞或旋轉給料機過流跳車。②旋轉給料機密封氮氣管泄漏，氮氣壓力低，導致煤粉進入密封氣管，同時旋轉給料軸承磨損嚴重故障。③旋轉給料機保溫效果不好，內部煤粉溫度與外部溫差大，旋轉給料機轉子和殼體膨脹不均勻，導致間隙過小旋轉給料機漲死故障。以上原因解決措施：調整S1103空氣炮吹掃頻率防止積煤粉，同時控制好煤粉水分含量；及時消除旋轉給料機密封氮氣管泄漏點，保證密封氮氣壓力穩定；加強設備保溫質量，保證旋轉給料機的保溫效果。

3.3 熱風爐點不著火

①熱風爐點火時循環風機風量控制過大導致點不著火。②點火用LPG管線過濾網堵壓力過低。③點火LPG燒嘴積碳導致點火孔堵死。④點火槍放電電弧太短。⑤K1101燃燒風機風量點火時控制過大。解決措施：熱風爐點火時根據熱風爐與循環風機型號合理調節循環風機風量；清理LPG管線過濾網使壓力在點火正常值；定期清理LPG燒嘴積碳防止點火孔堵死；更換點火槍；點火時適當控制K1101風量，防止風量過大點不著火。

3.4 袋式過濾器反吹壓力低

①氮氣反吹管線堵塞或泄漏。②反吹系統電磁閥內漏或閥芯異物卡。解決措施：清理或重新吹掃氮氣反吹管線，找出氮氣泄漏點進行消除；對內漏反吹電磁閥進行更換，電磁閥閥芯卡異物及時清理。

3.5 磨煤機出口溫度波動大

①X1101給煤機負荷變化過大。②原料煤水分含量變化大。③磨煤系統有泄漏發生。④熱風爐燃料切換過程不穩定。

解決措施：X1101給煤量調整和熱風爐溫度控制同步避免幅度過大；對原料煤水分含量變化大的情況及時分析，根據水分含量和熱風爐溫度控制同步避免滯后；對磨煤系統泄漏點消除。

4 結束語

本文淺析了磨煤干燥系統單機、聯動試車及運行過程中一些常見問題及處理措施，磨煤干燥系統除本文淺析問題之外。磨煤干燥系統在管線裝配完成后要制定吹掃、氣密性試驗、主要設備單機試車及磨煤干燥系統聯動試車詳細方案，這對于系統穩定試車和運行是至關重要的。