原料储运系统的工程设计

薛保城

(兖州煤业榆林能化有限公司 陕西榆林 719000)

1 项目简介

1.1 一期项目

兖州煤业榆林能化有限公司甲醇厂一期项目600 kt/a甲醇装置于2005年4月13日开始建设，2008年12月29日投料试车并打通化工工艺流程，产出合格甲醇产品。生产甲醇用的气化原料煤和热电锅炉燃料煤均取自配套的榆树湾煤矿，矿点来煤先经1台KRC18×26型环锤式破碎机(入料粒度≤50 mm，排料粒度≤25 mm，处理量1 700 t/h)破碎后，再经长3.275 km的榆树湾矿至甲醇厂输煤皮带机送往4座单个储量为6 000 t的筒仓储存，满足甲醇装置约7 d的生产用煤要求。气化炉或热电锅炉前仓需要补煤时，通过筒仓下2台叶轮给煤机和后续输煤系统进行输送。

但在实际运行过程中发现：①由于部分时间段受开采工作面过断层等因素的影响，榆树湾煤矿来煤粒度超过50 mm，造成破碎机处理后的煤炭粒度大于25 mm，无法满足运行工艺指标要求，对后续棒磨机(制备气化煤浆)和球磨机(制备锅炉粉煤)的运行带来不利影响，造成设备磨损加快、制浆制粉效率下降等问题；②由于榆树湾煤矿的来煤灰熔点偏高(流动温度在1 280 ℃以上)，气化用煤需要掺配一定比例的沙子来降低灰熔点(流动温度控制在1 130～1 150 ℃)，以保证气化炉的正常运行，但此举增大了系统的能耗；③由于沙子的主要成分为SiO2，硬度较大，加快了气化炉烧嘴的磨损；④含SiO2的煤浆经气化反应、激冷水冷却后进入渣水处理系统，造成渣水处理系统设备的磨损加剧。

1.2 二期项目

2017年5月，兖州煤业榆林能化有限公司甲醇厂开始筹建500 kt/a聚甲氧基二甲醚(DMMn)项目(二期项目)。二期项目投产后，正常工况下的原料煤消耗量为1 089.0 kt/a，燃料煤消耗量为249.3 kt/a，年共计需要消耗煤炭1 338.3 kt。

与二期项目配套的厂外原料煤储运系统的建设需要解决榆树湾煤矿来煤灰熔点高的问题，即通过配煤替代掺沙模式降低煤灰熔点，同时解决来煤粒度大的问题，将煤炭粒度控制在10 mm以下。该系统主要由汽车卸煤单元、煤储运单元、筛分破碎单元构成，设计储运系统入筒仓前煤炭输送能力为1 200 t/h(双线同开，单线输送能力600 t/h)，出筒仓后煤炭输送能力为500 t/h(1开1备)，原料煤和燃料煤破碎能力为600 t/h。

2 主要设备

二期项目所需煤炭采用汽车方式运输，汽车受煤坑共设置4个有效卸车位，并设置有效长度为26 m的缝隙式卸煤槽，同时在汽车受煤坑下方配置2台出料能力为200～600 t/h的叶轮给煤机。汽车受煤坑下叶轮给煤机出口至筒仓前的输送装置设置2台带式输送机同时运行，单机输送能力为600 t/h。

二期项目的储煤设备为3座Ф 25 m×46 m厂外筒仓，设计总储量45 kt，用于配煤的原料煤进入厂外筒仓。每座厂外筒仓下安装1台最大取料能力为600 t/h的环形给料机，给料机下方布设2台输煤皮带机，每台输煤皮带机的受料后段安装1台电子皮带秤，对环形给料机的给煤量进行计量并通过变频控制实现给煤量调整。榆树湾煤矿来煤、单独汽运来煤、汽运来煤与榆树湾煤矿来煤混合或不同种类汽运来煤混合后经筛破一体机破碎再送入筒仓储存，一、二期项目7座筒仓共计可储存甲醇厂约10 d的生产用煤量。

原料煤初始粒度≤100 mm。根据气化装置对于原料煤粒度的要求，煤储运单元设置2台筛破一体机(1开1备)，入料最大粒度≤100 mm，出料粒度≤10 mm，处理能力600 t/h。

3 工艺流程

3.1 筒仓前汽车卸煤线

进厂的运煤汽车首先由汽车地中衡称量，然后到受煤坑处卸料。受煤坑中的煤炭由叶轮给煤机给料，通过筒仓上仓配仓皮带机输送至厂外筒仓储存，或与来自105 A输煤皮带机的榆树湾煤矿来煤通过2#转载皮带输送机送入汽车受煤坑至筒仓上仓配仓皮带机，按照一定比例混配后再送入厂外筒仓。

3.2 筒仓至场外主皮带输煤线

厂外3座筒仓下煤经计量按比例掺配后，通过1#转载皮带机输送至破碎楼。在破碎楼内，原燃料煤先通过电磁除铁器除铁，然后进入筛破一体机被破碎至10 mm以下，再通过105B输煤皮带机送入厂内筒仓。

来自榆树湾煤矿的105输煤皮带机在配煤后破碎楼处断开(机头段编号为105B，机尾段编号为105 A)，在断开位置设置转载破碎楼，榆树湾煤矿来煤可单独破碎后运进厂内筒仓，也可通过2#转载皮带输送机与汽运来的煤炭混合后先送入厂外筒仓储存，再进行破碎。

榆树湾煤矿来煤通过二次破碎处理，保证煤粒度≤10 mm，达到设计指标要求。一期和二期项目输煤流程变化如图1和图2所示。

榆树湾煤矿来煤也可单独进入厂外筒仓储存，在矿点检修、生产波动、节日放假停产期间，可提前利用厂外筒仓储存榆树湾煤矿来煤，使储煤方式更加灵活。

4 存在的问题及建议

(1)二期项目设计选择的破碎筛分设备和工艺流程均无法保证煤炭粒度指标要求，主要原因是选用的设备筛破一体机处理量在600 t/h，尽管实现了先筛分后破碎的预筛分破碎工艺流程，但是为了保证处理能力，环锤式破碎机下部的筛板孔尺寸较大，一部分未来得及破碎的煤会直接漏下并通过输煤皮带机送往热电锅炉球磨机或气化炉棒磨机，从而降低球磨机和棒磨机的运行效率，增加大颗粒煤的排出量，进而影响热电锅炉用煤粉的指标和气化用煤浆的浓度，最终影响锅炉和气化炉的运行以及单位时间的甲醇产量。

如图3所示，建议筛分破碎工艺流程变更为对来煤先进行预筛分，筛下合格粒度的煤炭直接通过输煤皮带机送往热电锅炉或气化炉磨煤机的前仓，粒度不合格的煤炭进入破碎机进行破碎。破碎机破碎后的煤进入检查筛分进行再次筛分，粒度合格的煤炭与预筛分粒度合格的煤炭通过输煤皮带机送往锅炉或气化炉磨煤机的前仓储存，不合格的煤炭再次返回破碎机进行循环破碎处理，直至粒度合格。

(2)原料储运系统通过汽运来煤与榆树湾煤矿来煤混合替代掺沙混合模式以解决榆树湾煤矿来煤灰熔点高的问题，但在此过程中需要控制好掺配比例。在设计工艺流程中，105 A输煤皮带机送来的榆树湾煤矿的煤与筒仓下环形给煤机给煤通过变频调节给煤量，在筛破一体机入口后实现混合。但给煤量受到煤炭粒度、湿度、黏度等因素的影响，计量会存在一定的波动，故建议在105B输煤皮带机增设电子皮带秤用于对比分析。

(3)汽运来煤只经过汽车地中衡计量，在经筒仓上仓配仓皮带机输送过程中未设置皮带秤计量，与经105 A输煤皮带秤计量后再经2#转载皮带机输送来的榆树湾煤矿的煤无法实现计量对比分析，从而导致控制掺配比例较困难。建议在筒仓上仓配仓皮带机与2#转载皮带机来煤掺配前各安装1台皮带秤，用于汽运来煤与榆树湾煤矿来煤混合前的单独计量，有助于及时调整、校验皮带秤和105B输煤皮带机前给煤机给煤量，实现掺配比例的精确控制。

(4)鉴于汽运来煤所含杂物及粒度的不确定性，建议在汽车受煤坑处增设100 mm×100 mm的箅子板以拦截煤中大块和部分杂物，同时在汽车受煤坑下方、厂外筒仓上仓配仓皮带机上方增设除铁器，以保护上仓配仓皮带机及后续设备。