煤粉制备系统螺旋输送机的优化改造

王海

1 熟料烧成用煤粉制备工艺流程

我公司现有一条5 000t/d 水泥熟料生产线，外购烟煤作为熟料烧成用燃料。进厂原煤由自卸汽车运至原煤堆场，经装载机上料后，由胶带输送机输送至堆料机内。原煤经堆料机均布至预均化堆场进行均化，均化后的原煤由取料机取料后经胶带输送机送至原煤仓。出原煤仓的原煤通过板式喂料秤喂入型号为HRM2400的原煤辊磨内。经煤磨烘干和粉磨后的煤粉由出磨气体带入动态选粉机，分离出的粗粉返回磨内再次粉磨，成品随气体进入高浓度煤磨专用袋式收尘器进行收集，收集的煤粉由3 台螺旋输送机分别送入窑头煤粉仓和窑尾分解炉煤粉仓。煤粉仓下设有菲斯特喂煤秤，计量后的煤粉由磁悬浮风机气力输送至分解炉和窑头燃烧器内。煤粉制备车间工艺布置见图1。

图1 煤粉制备车间工艺布置

我公司进厂原煤水分控制在13%左右，低位热值为24 244kJ/kg，煤磨产量为40t/h，0.08mm筛筛余为7%～11%，煤粉水分控制在3%以内。

2 原有煤粉制备系统工艺布置及工作流程

原有煤粉制备系统设计使用3 台螺旋输送机及5 台电液动推杆平板闸阀。原设计螺旋输送机系统工艺布置见图2。如图2 所示，螺旋输送机的工艺编号分别为73.07、73.08、75.01，电液动推杆平板闸阀的工艺编号分别为75.02、75.03、75.04、75.05、75.06，两类设备均布置于成品收尘器与煤粉仓之间。

图2 原设计螺旋输送机工艺布置图

编号为73.07 和73.08 的螺旋输送机规格为LSII 500×8 500mm，输送能力：35t/h，转速：40r/min，减速机型号为TY140-35.5-Y132M-4-B5，电动机功率：7.5kW；编号为75.01 的螺旋输送机型号规格为LSII 500×9 000mm（可逆），输送能力：45t/h，转速：40r/min，减速机型号为TY140-35.5-Y132M-4-B5，电动机功率：7.5kW；3台螺旋输送机的螺旋叶片均为“分段吊瓦”加“十字节”连接式。

煤粉制备系统运行过程中，3 台螺旋输送机均为运行状态，窑头、窑尾煤粉仓需经常进行倒仓操作。成品煤粉入窑头煤粉仓时，电液动推杆平板闸阀75.03、75.05 开，75.02、75.04 关，螺旋输送机75.01 送煤粉入窑头煤粉仓；成品煤粉入窑尾煤粉仓时，电液动推杆平板闸阀75.02、75.04 开，75.03、75.05 关，螺旋输送机75.01 送煤粉入窑尾煤粉仓；成品煤粉同时入两个煤粉仓时，3台螺旋输送机同时运行且电液动推杆平板闸阀75.02、75.03、75.04、75.05 均为打开状态。电液动推杆平板闸阀75.06仅在外排煤粉时使用，煤磨系统正常运行时，75.06为常关状态；当出现事故时，75.06打开，外排煤粉。原有煤粉制备系统中控操作画面见图3，改造前的煤粉制备系统工艺配置见表1。

表1 改造前的煤粉制备系统工艺配置

图3 原有煤粉制备系统中控操作画面

3 螺旋输送机存在的问题

原煤粉制备系统采用3 台螺旋输送机，经4 个电液动推杆平板闸阀控制出磨成品输送至煤粉仓。在输送系统运行过程中，螺旋输送机和电液动推杆平板闸阀存在诸多问题，亟需优化改造。主要问题如下：

（1）原设计螺旋输送机的螺旋叶片为“分段吊瓦”加“十字节”连接式，吊瓦及十字节使用寿命较短，需经常更换，维修工作量较大、维修时间较长。维修期间，回转窑低产运行，产量有波动，能耗增加，存在预热器堵塞的风险。螺旋输送机传动采用摆线针轮和电机一体的减速机，与螺旋输送机本体经十字滑块相连接。螺旋输送机启动时，冲击负荷大，故障率较高，多次出现减速机损坏与电机烧毁事故，造成回转窑低产运行甚至止料停窑，严重影响正常生产。

（2）在输送系统运行过程中，螺旋轴吊瓦、十字节连接的结构形式，易使螺旋轴同心度变差，吊瓦磨损剐蹭壳体。摩擦和撞击产生的火花影响煤磨的安全稳定运行，存在安全隐患。同时，系统运行过程中，噪声较大，壳体有时会被磨漏，影响环境卫生及安全生产。

（3）原设计的3 台螺旋输送机装机功率均为7.5kW，煤磨正常生产运行过程中，3台螺旋输送机均处于运行状态，电耗较高。其中若有1台螺旋输送机发生故障，则会导致回转窑减料低产运行或止料停窑。

（4）熟料生产线正常生产时，窑头、窑尾用煤比例约为4：6，螺旋输送机需频繁正反向运转，调整窑头煤粉仓和窑尾煤粉仓仓位，才能保证窑头窑尾用煤比例平衡，稳定仓压，减少仓压对煤粉计量秤供煤稳定性的影响，确保回转窑热工制度稳定。由于螺旋输送机频繁正反向运转，驱动电机经常出现故障，给实际操作带来困难，实际生产中，曾出现因仓位调整不及时而发生冒仓事故。

（5）3台螺旋输送机与煤粉仓连接的下料溜子上，共有4 台电液动推杆平板闸阀。在冬季生产过程中，由于气温低，闸阀的闸板经常因卡涩而“打不开、关不严”，入仓闸板还会出现缝隙导致煤粉仓仓位难以控制。当入仓闸板出现缝隙时，需要用岩棉进行现场封堵，工作人员现场手动拉动葫芦强制开关闸板；若岩棉掉入煤粉仓，还会导致喂煤秤下料不稳，影响回转窑煅烧；另外，工作人员现场用岩棉封堵缝隙时也存在施工安全隐患。

4 螺旋输送机改造目标

（1）提高螺旋输送机长期稳定运行的可靠性，降低维护、维修工作量及费用。

（2）消除螺旋输送机螺旋叶片与壳体的剐蹭，降低煤粉输送过程中的安全风险。减少“跑、冒、滴、漏”现象，改善现场环境卫生状况，降低工作人员劳动强度，消除壳体磨漏补焊时的安全隐患。

（3）减少入煤粉仓螺旋输送机的数量，降低输送系统装机功率和电耗。

（4）简化中控操作员窑头煤粉仓和窑尾煤粉仓仓位调整过程，稳定煤粉仓仓位，提高煤粉计量秤供煤稳定性。

（5）将原有由4个电液动闸阀控制仓位改为由1 个三通阀控制仓位，以增加运行稳定性，降低故障率。同时，工作人员无需现场维护闸板，避免了闸板漏风漏煤，工作环境得到了有效改善。

5 优化改造实施过程

（1）将现有3台螺旋输送机及对应的溜子和电液动推杆平板闸阀整体拆除。

（2）将布置螺旋输送机的两个平台的中间部分连接，使其成为一个平台。

（3）在平台中间部位重新安装1 台通轴型LS800 螺旋输送机，输送能力为60t/h，传动减速机配置为箱式减速机。

（4）螺旋输送机共设置两个卸料口，第一个卸料口为外排口，沿着螺旋输送机入煤粉仓的方向布置，煤粉制备系统正常运行时外排口常关，仅异常情况时打开外排口外排物料，防止从成品收尘器掉下的杂物进入煤粉仓，造成堵秤事故。第二个卸料口下方安装可调式三通卸料阀，在窑头煤粉仓和窑尾煤粉仓顶部开孔，分别与三通阀的两个出料口连接。煤粉通过三通阀分别进入窑头煤粉仓和窑尾煤粉仓，供回转窑煅烧使用。三通阀与两个煤粉仓连接溜子上各安装1台电液动推杆平板闸阀，特殊情况下能够将螺旋输送机与煤粉仓隔离，阻止事故扩大。

（5）按照改造方案调整更新电气控制部分及DCS控制画面，确保操作画面和现场设备工作情况一致，满足使用要求。

（6）根据现场输送管道的连接情况，按需调整煤粉计量秤与煤粉仓收尘风管，保证收尘风管和煤粉输送管道互不干扰，不影响窑头窑尾计量秤的稳定运行。

（7）制作溜子、管道时，焊缝要求满焊并打磨平整，防止漏煤挂壁；安装过程中需特别注意设备的倾斜角度，避免出现积煤情况。

6 改造后的煤粉制备系统工艺布置

改造后，使用1台通轴型螺旋输送机、1台可调式三通卸料阀及3 台电液动推杆平板闸阀。改造后的螺旋输送机工艺布置见图4。如图4 所示，螺旋输送机工艺编号为76.01，可调式三通卸料阀工艺编号为76.02，电液动推杆平板闸阀工艺编号为75.04、75.05、75.06，分别布置于成品收尘器与煤粉仓之间。煤粉制备系统运行过程中，煤粉通过成品收尘器的6 个灰斗收集后，进入螺旋输送机，通过调节三通卸料阀开度，使窑头煤粉仓和窑尾煤粉仓仓位达到设定的用煤比例。正常生产时，电液动推杆平板闸阀75.04、75.05 为常开状态，发生异常事故时关闭，防止异物、着火煤粉或高温气体进入煤粉仓，阻止事故扩大。系统正常生产时，电液动推杆平板闸阀75.06为常关状态，发生事故时打开，外排异物。

图4 改造后的螺旋输送机工艺布置图

改造后的煤粉制备系统工艺配置见表2，煤粉制备系统中控操作画面见图5。

图5 改造后的煤粉制备系统中控操作画面

表2 改造后的系统工艺配置

7 优化改造效果

（1）安全方面：改为通轴式螺旋输送机后，由于螺旋轴同心度较好，设备运转过程中避免了螺旋叶片与壳体间的摩擦和撞击现象。另外，仅需在中控室调节三通卸料阀开度，即可达到两个煤粉仓仓位的平衡，未再出现过电液动推杆平板闸阀“打不开、关不严”的情况，消除了安全隐患。

（2）环保方面：减少了“跑、冒、滴、漏”现象，避免了外溢煤粉对工作环境的污染，降低了工作人员的劳动强度。改造后，未发生过因操作不当或现场闸板卡涩导致的冒仓事故。

（3）经济效益：经综合评估，将3台分段吊瓦连接式螺旋输送机改造为1台通轴型螺旋输送机后，每年可节省维修费约10 万元。改造前3 台螺旋输送机传动功率为7.5kW，改造后1 台螺旋输送机传动功率为18.5kW，功率减小了4kW，按熟料生产线每年运行300d，煤粉制备系统每天运行20h，电费0.56元/kW·h计算，年可节电约1.34万元。■