Abstract：
During the actual operation of 6 main reducers of rod mill in the coal grinding section, there are many times of teeth striking and shaft breaking. Therefore, the technical transformation has been carried out, and the vibration of shafting, viscosity and particle size distribution of coal water slurry before and after the transformation have been compared. Results show that after the transformation of the reducers, the vibration of the shafting is reduced, the frequency of the coal mill fail shutdown is reduced, and the steady operation of the production unit is guaranteed.
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棒磨机运行中存在的问题
蒲城清洁能源化工有限责任公司(以下简称蒲化公司)一期工程700 kt/a聚烯烃装置的主产品为300 kt/a聚乙烯以及400 kt/a聚丙烯，同时副产精甲醇、硫黄等。该工程于2010年开工建设，2014年12月打通全流程，生产出合格的聚烯烃产品，目前处于满负荷运行状态。该工程气化装置选用GE水煤浆加压气化技术，由华陆工程科技有限公司EPC总包，磨煤工段共配置棒磨机6台(5开1备)，设计单台棒磨机负荷120 t/h。棒磨机主要技术性能对比如表 1所示。
表 1
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项目 |
神华包头煤化工有限公司 |
蒲化公司 |
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筒体内径/mm |
4 300 |
4 400 |
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工作长度/mm |
6 000 |
6 000 |
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最大加棒质量/t |
170 |
175 |
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电动机 |
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型号 |
YKK710-8 |
YKK710 |
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额定功率/kW |
1 600 |
1 600 |
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减速机 |
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型号 |
H1SH19 |
H2SH15A |
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额定功率/kW |
3 861 |
2 380 |
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总质量/t |
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空设备 |
238.0 |
292.5 |
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最大负荷 |
420.0 |
482.0 |
煤气化装置投运初期，备煤系统故障频发，主要表现为: ①筒体频繁漏浆、跑浆; ②棒磨机气动离合器气源系统和气动离合器频繁出现故障; ③棒磨机主减速机选型偏小，主减速机多次出现打齿、断轴情况; ④棒磨机加棒量无法达到设计值，水煤浆产能及质量无法达到要求。
2
改进措施
(1) 将气源稳定的281空压站仪表空气用于棒磨机气动离合器，以降低气动离合器的故障率。2017年4月改造至今，因气动离合器气源问题引发的停机次数为零。
(2) 对棒磨机的筒体螺栓密封件进行改造，筒体消漏频次由原来的每日消漏降低至每周1次。
(3) 根据多家棒磨机供货商提供的数据和煤化工企业多年来的运行监测数据，得出加棒量占筒体容积22%时为运行最优模式的结论。为此，通过调整加棒量，并定期进行检查和维护，使减速机损坏问题得以缓解。
(4) 根据美国AGMA齿轮标准，棒磨机主减速机的负载系数应≥2。H2SH15A减速机额定功率2 380 kW; 电动机功率1 600 kW，额定转速995 r/min; 则负载系数为2 380/1 600＝1.48。H1SH19减速机额定功率4 861 kW; 电动机功率1 600 kW，额定转速995 r/min; 则负载系数为4 861/1 600=3.03。由此可以判定，减速机选型偏小是造成棒磨机频繁出现故障的主要原因。为此，将4#棒磨机的主减速机由原来的H2SH15A更换为H2SH19A，同时更换匹配的主电动机机座及主减速机输出轴靠背轮，输入轴联轴器由柱销联轴器改成蛇簧联轴器。在施工过程中，破除主减速机、主电动机机座二次灌浆层，轴系各部件安装完成后重新进行二次灌浆并找平、找正。此外，主减速机增设振动检测系统，同时将主减速机的测温信号引入中控监控界面，实现了对棒磨机主减速机这一薄弱环节的实时监控。
4#棒磨机主减速机改造以后，机组轴系振动情况良好(表 1)，在高负荷、接近设计工况的条件下运行稳定; 加棒量明显增加，制得的水煤浆中粗粒子含量明显下降(表 2)，从而有利于煤气化装置的稳定运行。自2017年4月对4#棒磨机主减速机改造后投运至今，因主减速机损坏而引发的停机次数为零。
表 1
4#棒磨机主减速机改造后机组轴系振动情况 mm/s
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测振位置 |
空转(不加钢棒) |
100 t钢棒带料时 |
120 t钢棒带料时 |
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主减速机输入轴(水平/竖直) |
0.8/0.6 |
2.0/1.4 |
2.1/1.4 |
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主减速机输入轴(轴向/水平) |
0.8/0.8 |
1.6/2.2 |
1.6/2.1 |
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主减速机输出轴(竖直/轴向) |
0.6/1.0 |
1.3/(2.5~2.9) |
1.4/(2.4~3.0) |
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小齿轮轴西侧轴承(水平/竖直) |
0.5/0.3 |
1.5/0.6 |
1.4/0.7 |
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小齿轮轴西侧轴承(轴向/水平) |
0.8/0.5 |
1.5/1.4 |
1.6/1.3 |
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小齿轮轴东侧轴承(竖直/轴向) |
0.3/0.5 |
0.8/1.3 |
0.7/1.3 |
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主减速机机座/主电动机机座 |
无可见晃动 |
无可见晃动 |
无可见晃动 |
表 2
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项目 |
棒磨机加棒量/t |
电动机电流/A |
水煤浆质量分数/% |
水煤浆黏度/(mPa·s) |
水煤浆粒度分布/%(质量分数) |
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≤2 360 μm |
≤1 180 μm |
≤830 μm |
≤380 μm |
≤120 μm |
≤75 μm |
≤45 μm |
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指标 |
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≥61 |
300~700 |
100.00 |
＞99.90 |
95.00~98.00 |
90.00~95.00 |
45.00~55.00 |
40.00~45.00 |
25.00~35.00 |
|
1#机 |
90 |
63~68 |
62.0 |
462 |
100.00 |
100.00 |
100.00 |
93.24 |
51.18 |
39.65 |
30.27 |
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2#机 |
90 |
61~65 |
62.6 |
352 |
100.00 |
100.00 |
100.00 |
94.22 |
56.06 |
43.79 |
33.87 |
|
3#机 |
85 |
63~68 |
62.3 |
490 |
100.00 |
100.00 |
99.63 |
78.84 |
40.11 |
29.47 |
21.83 |
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4#机 |
115 |
72~76 |
63.3 |
522 |
100.00 |
100.00 |
100.00 |
97.03 |
58.89 |
45.95 |
35.64 |
|
5#机 |
85 |
64~67 |
62.5 |
546 |
100.00 |
100.00 |
99.86 |
77.81 |
35.69 |
25.69 |
18.91 |
|
6#机 |
100 |
65~73 |
62.6 |
489 |
100.00 |
100.00 |
100.00 |
89.34 |
45.89 |
35.12 |
26.40 |
3
管道煤浆不确定性分析
集团公司根据美国黑梅萨煤浆管道的使用经验，计划建设国内首条长727 km的输煤管道(神木至蒲城)。输煤管道投运后，煤化工企业可采用2种流程: ①通过添加管道煤浆(质量分数46%~53%)和一定干煤，在不改变原给料途径的基础上增加管道煤浆入口，调整工艺级配，经现有的棒磨机即可进一步研磨制成合格的气化用水煤浆; ②通过超细磨工艺制成质量分数63%左右的合格水煤浆。
对于主减速机为H2SH15A的棒磨机，设备自身质量292.5 t，加棒质量90.0 t，煤浆质量2.0 t，负荷质量384.5 t，煤浆质量占负荷质量0.52%。对于主减速机为H2SH19A的棒磨机，设备自身质量292.5 t，加棒质量120.0 t，煤浆质量2.0 t，负荷质量414.5 t，煤浆质量占负荷质量0.48%。因此，管道煤浆的质量分数和负荷大小对棒磨机自身运行的影响可以忽略不计。
国家水煤浆工程技术研究中心研发的间断粒度级配水煤浆制备技术可以在常规制浆技术的基础上，可以使水煤浆质量分数提高6%~8%。该技术已完成中试，正在进行工业化示范，尚需进行工业化生产线试验验证，以及时发现问题并予以完善。
4
改造方案建议
(1) 分期改造设想和方案选择
根据4#棒磨机的运行情况以及制得的水煤浆质量，其他5台棒磨机采用分期改造并改用H2SH19A减速机的方案可行，改造后正常运行模式采用4开1备1检修。
(2) 主减速机改造存在的风险
在施工准备工作全部完成的情况下，单台棒磨机从停机到改造完成、具备带料开机的时间为30 d(施工周期为10 d，灌浆料凝固期20 d)，磨煤工段将长时间无备机，其他棒磨机无法进行计划性维护检修，系统存在因故障而降负荷运行的风险。
5
投资估算和经济分析
(1) 改造费用核算(单台含税)
主减速机(含振动监测系统、输入轴联轴器)50.0万元、机座及靠背轮8.9万元、机械安装费12.3万元、土建施工费2.0万元，总改造费用73.2万元。
(2) 节省费用
主减速机改造完成后，棒磨机运行数量将由目前的5台变为4台，因少投运1台棒磨机，年可节省电费约374万元。
(3) 经济评价
从经济性方面看，对主减速机实施改造是可行的。
6
结论和建议
(1) 对剩余的5台棒磨机实施减速机改造。
(2) 每台棒磨机运行2个月左右停机进行筒体螺栓复紧、轴系对中复查调整、气动离合器拆检、仪表测量点检查紧固、螺旋给料机拆检等系统性维护检修工作，以提高棒磨机运行的稳定性。
(3) 大修周期一般为5~10年，在主减速机改造期间，结合大修周期，引进专业队伍检查棒磨机主轴瓦和大齿轮、筒体、小齿轮轴、滚筒筛，更换部分棒磨机衬板，捡出棒磨机内的断棒及直径小于45 mm的钢棒并视实际情况进行补充。
沪公网安备 31010702007066号