筛分破碎一体机技改实践与研究
胡定伟周波马琳
（四川煤气化有限责任公司，四川泸州）
（四川重盟电力设备制造有限公司，四川成都）
摘要：四川煤气化有限责任公司新建安装某型筛分破碎一体机两套，单套处理量300吨／h，投运后实际处理量只能够达到设计处理量30%左右。由于处理量严重不足，造成无法稳定生产，为了满足上煤需求。四川重盟电力设备制造有限公司根据现场空间和实际配套情况，结合自身相关专利技术优势，全新设计了筛分与破碎的连接形态，研发出楼式筛分破碎装置结构，经现场实践应用，解决了和满足了现场输煤设计要求。
关键词：筛分破碎一体机楼式筛分破碎装置 处理量 技改有效筛分 实践应用
1 现场概述
四川煤气化有限责任公司成立于2010年11月15日原隶属四川省国资委下属四川化工控股(集团)有限责任公司。项目总投资56亿，建成4台Φ3.2米航天气化炉煤气化装置，年产120万吨甲醇当量合成气。投产后年耗煤约140万吨，年产合成气13.4亿立方米。2015年9月30日实现主体工程机械竣工和锅炉成功点火，2016年6月试车投运。
输煤系统原设计为单线上煤300吨／h，锅炉用煤和汽化用煤为同一上煤线，设计一备一用。为节约输煤线投资，输煤楼细筛、细破采用筛破一体机一层楼布置代替传统的细筛、细破分两层布置的设计见图1。
图1 筛破一体机布置现场
该项目采用国内企业生产的筛破一体机。投运后当煤质外水达到12%左右、上煤量约75t/h时，即出现筛分破碎机堵塞、跳闸停运现象；同时筛破一体机出料粒度10mm以上占比10-15%（设计要求≤10mm不超过5%）等情况。
为满足生产需要，现场只能够启动备用线采用双线运行，单线输煤量均降至50-60t/h。在此情况下，正常生产运行得不到安全有效的保障，随时面临断煤或严重供煤不足造成负荷降低甚至停车风险；运行人员工作量成倍增加，上煤时间由原设计12-16小时，变为24小时不停运上煤。为了解决此瓶颈问题，四川煤气化有限责任公司邀请四川重盟电力设备制造有限公司对该设备进行技改，以求实现处理量提升和满足现场生产运行需要。本文即针对该现场进行的技术研发和实践应用情况以及取得的技术成果进行介绍。
2 筛分破碎一体机简介
筛分破碎一体机是一项创新发明技术，该技术专利于2012年由四重盟电力设备制造有限公司申报并于2015年3月获得国家知识产权局正式授权（发明专利号ZL201210389294.2）。
该技术针对技改项目：可解决在原设计中仅设置粗破、细破（两级全破）或仅有一级破碎，无筛分的输煤系统，后期运行无法满足煤质变化或粒度优化时，采用传统技术和设备技改占用空间大，技改需要对输煤楼进行土建改造等，成本极其高昂的问题；
该技术针对新建项目：可减少输煤楼高度和布置空间，有效降低新建输煤楼成本。设备示意图如下（见图2）
图2 筛分破碎一体结构示意图
该设计将原传统的筛分和破碎机分楼层布置，变化为了整体结合为一体。筛分机直接和破碎机连接，筛分机筛下物料和破碎机破碎合格岀料共用一条落料通道。有效的降低了设备占地面积和高度。
行业内各家筛分和破碎的核心原理及技术不同，个别企业在未掌握两者影响关系的情况下，将筛分和破碎设备进行类似强制组合，在市场推广过程中都自称为“筛分破碎一体机”或“筛破一体机”，但实际使用效果存在巨大差异。
3 现场原因分析
四川煤气化有限责任公司投运某型筛分破碎一体机设备不足三个月，该型设备反复出现堵塞停机或不明原因跳闸现象。两套设备都是表现出同样事故现象，且煤炭水份偏高时停机事故发生率发生频率增加。现场排查，首先排除了电器和控制系统运行原因后进步一做了以下几个方面的排查分析：
3.1原煤和筛分机部分
对煤场原煤进行测试分析，原煤热值4200-4500大卡、外水10-12%（图3），10mm以下合格粒度占比约50-60%。运行中通过检查口观察：该型一体机筛分机部分筛面为倾角设计，布置一张金属格栅，格栅缝隙中有叶片状筛片旋转，以期对煤料进行推动输送，在推动和输送过程中，合格颗粒掉入格栅缝隙完成筛分工作；观察中发现该型设备筛面（长2400mm*宽848mm 图4 图5）设计狭窄，入料口积料明显，筛面料层过厚时，大量合格粒径不能够与筛面有效接触，无法透过格栅筛下，直接进入破碎设备重复破碎；在观察中还发现，当上煤量到70-100t/h时，煤料开始在筛面逐渐堆积，最后导致筛分机失效堵煤停运。通过筛下物取样测试粒度，能够达到设计要求，排除了筛分机内大颗粒逃逸造成粒度超标的疑问。
图3 煤场原煤状态
图4 某型筛分破碎一体机筛面格栅和叶轮
图5某型筛分破碎一体机筛分机俯视图
3.2 破碎机部分
破碎机停运后，开机检查测量各条反击辊缝隙，无超标出料口。检查锤头和反击辊磨损，也未见偏磨或其他损伤。根据实际上煤量和破碎机结构分析（见图2），初步判断原因为：由于筛分机处理量不足，进入破碎腔体内物料过少，不能够产生有效和足量的物料撞击，物料在破碎机腔体内充盈度不够，超标颗粒物料由末级反击辊和破碎机壳体间缝隙处逃逸。
综上核心原因：该型筛分破碎一体机筛分部分设计不合理，筛分机部分不能有效完成筛分和达到设计处理量导致整机运行不能达到设计要求。
4 解决方案
四川重盟电力设备制造有限公司和四川煤气化有限责任公司双方技术人员根据现场事故原因分析结果，结合输煤楼空间布置、技改允许周期、技改成本等要求提出了以下技改预案设计：
4.1 在原煤煤仓重新设计安装一套破碎设备，将原有筛分破碎一体机筛分部分叶轮轴、格栅去除，做为下料通道，暂时停用改型设备留备。该方案需要设计院重新设计配套供电、控制系统和进行安全评价、环评，同时需要考虑增加除尘系统。工程量大、成本高、而且不适用于现场急需改变上煤量的实际需求，该方案实施周期最短需要120天。
4.2 将现有筛破一体机更换为更有效、适用的筛破一体机。该方案同样存在设备生产周期长、安装周期长、设备重量增加，原基础承载重设计不足等问题。预计需要生产安装工期80天，不适宜该现场时间要求。
4.3技改筛破一体机筛分机部分，设计一种新结构，沿用原设备基础和破碎机，实现有效筛分，满足上煤量，解决破碎机入料不足大颗粒逃逸问题。该方案可以满足现场技改空间小、时间周期短和成本相对较低的要求，整体双线技改完成预计30天。
经过技术方案分析推验，选定采用第三种方案，方案结构示意图如图5所示。
图5楼式筛分破碎装置（专利号：ZL201621123600.8）
专利权人：四川重盟电力设备制造有限公司
该专利方案克服了现有一体机筛分部份技术性能的普遍不足，同时提供一种可以扩大筛分面积的楼式筛分破碎装置，解决破碎机超负荷引起堵塞停机、影响整体设备处理量不足的问题。
该方案是通过以下技术措施来实现的：楼式筛分破碎装置，包括来料皮带机、来料导料管、筛分机、破碎机和送料皮带机，来料皮带机的出料口与来料导料管的入口相连，来料导料管的出口与筛分机的进料口相连，筛分机的合格物料出口与漏斗形落料管的入口连接，筛分机的不合格物料出口通过不合格物料落料管与破碎机的进料口相连接，漏斗形落料管与不合格物料落料管之间通过隔料挡板隔开。
采用该技术不用整体更换和拆除原设备，只需对现有筛分破碎一体机筛分机部分进行拆除更换为更高效的筛分布料器（专利号：ZL201010545989.6）。将图5中所示图标6漏斗形落料管结构增加在原有破碎机上部，即可更换筛分机部分，从而达到增加有效筛分面积，增加设备筛分处理量，根本解决整机设备处理量不足和大颗粒逃逸问题。
5 系统技改效果
2016年9月技术方案确定后，10月5日双线采用四川重盟电力设备制造有限公司楼式筛分破碎装置技术技改该型“筛破一体机”完成并投用。投运后达到设计处理能力300吨／h，总出料粒度10mm小于5%。技改后投运至今运行平稳正常，技改后现场图6所示。
图6楼式筛分破碎装置技术、筛分布料器应用后现场
6 结论
四川煤气化有限责任公司采用四川重盟电力设备制造有限公司楼式筛分破碎装置技术技改原筛破一体机。在30天内，有效的解决了原设备处理量不足，粒度超标问题。在此过程中分析总结出筛分破碎一体机在前期选型和后期投运经验：1、筛分破碎一体机为筛分机和破碎机结合体，筛分机部分筛分效率和处理量不足严重影响设备整体运行。与筛分机、破碎机分开布置使用一样，选型时需对两部分原理结构认真分析加以甄别选择；2、筛分破碎一体机由于两个设备整合为一体，自身重量也是两个设备的叠加，在实际选型中，应注意输煤楼承载问题；3、有效筛分面积大小是影响筛分破碎一体机处理量的关键技术指标，高效筛分是筛破一体机运行的前提条件。
作者简介：胡定伟四川煤气化有限责任公司输煤车间主任，从事输煤运行检修管理20余年。18608305176
马琳中国发明家协会会员，四川重盟电力设备制造有限公司总设13558746575
周波四川重盟电力设备制造有限公司工程师，参与完成该项目设计实施13094475876