氣化煤棚改造分析

摘要：近年來，隨著工業(yè)化的不斷推進(jìn)，煤炭作為主要能源之一，在基礎(chǔ)化工產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮舉足輕重的作用。隨著氮肥退城進(jìn)園原料結(jié)構(gòu)調(diào)整技術(shù)改造項(xiàng)目的實(shí)施，山東晉控明水化工集團(tuán)有限公司對整體生產(chǎn)工藝進(jìn)行改造，各工段已達(dá)到自動(dòng)化水平，但老氣化煤棚已無法滿足清潔生產(chǎn)和安全環(huán)保要求。本著智能高效、降低隱患的原則，企業(yè)對老氣化煤棚進(jìn)行改造，全面優(yōu)化煤炭卸車、輸送、儲存和摻配等單元，以滿足生產(chǎn)需要，提升安全環(huán)保效益。

關(guān)鍵詞：氣化煤棚；改造；安全；清潔生產(chǎn)；環(huán)保；智能；高效

中圖分類號：TQ113.264；TU834.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）05-0-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.05.024

Analysis on renovation of gasification coal shed

—Taking Shandong Jinkong Mingshui Chemical Industry Group Co.， Ltd. as an Example

CAI Chuanshuai1， LI Tao2

（1. Shandong Jinkong Mingshui Chemical Industry Group Co.， Ltd.;

2. Jinan Mingquan Digital Commerce Co.， Ltd.， Jinan 250200， China）

Abstract： In recent years， with the continuous advancement of industrialization， coal， as one of the main energy sources， has played a crucial role in the basic chemical industry. With the implementation of the technical transformation project for adjusting the raw material structure of nitrogen fertilizer returning to the city and entering the park， Shandong Jinkong Mingshui Chemical Industry Group Co.， Ltd. has renovated the overall production process， and each section has reached the level of automation， but the old gasification coal shed can no longer meet the requirements of clean production and safety and environmental protection. In line with the principles of intelligence， efficiency， and reducing hidden dangers， the enterprise has renovated the old gasification coal shed， comprehensively optimized the coal unloading， transportation， storage， and blending units to meet production needs and improve safety and environmental protection benefits.

Keywords： gasification coal shed; renovation; safety; clean production; environment protection; intelligence; efficient

煤棚是煤炭企業(yè)能源供應(yīng)的重要環(huán)節(jié)，具有煤炭卸車、儲存、分發(fā)和摻配等作用[1]。隨著企業(yè)轉(zhuǎn)型升級和工藝提升，原有的煤棚配套工藝已無法滿足現(xiàn)行要求，生產(chǎn)效率低、安全隱患多、環(huán)保壓力大，嚴(yán)重制約企業(yè)發(fā)展。氮肥退城進(jìn)園原料結(jié)構(gòu)調(diào)整技術(shù)改造項(xiàng)目實(shí)施后，山東晉控明水化工集團(tuán)有限公司對生產(chǎn)工藝進(jìn)行改造，各工段已達(dá)到自動(dòng)化水平，但老氣化煤棚人工或半自動(dòng)生產(chǎn)方式已經(jīng)不能滿足清潔生產(chǎn)需要。為解決此問題，企業(yè)對老氣化煤棚進(jìn)行改造。改造后，新氣化煤棚采用全自動(dòng)生產(chǎn)線，日煤炭處理量超過2 000 t，同時(shí)增加安全環(huán)保配套設(shè)施，提高生產(chǎn)效率，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)智能化安全監(jiān)管和廢氣穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。

1 氣化煤棚改造流程對比分析

隨著環(huán)保政策的日益嚴(yán)格和煤炭行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，氣化煤棚改造成為煤炭行業(yè)的一大趨勢。下面結(jié)合氮肥退城進(jìn)園原料結(jié)構(gòu)調(diào)整技術(shù)改造項(xiàng)目，開展氣化煤棚改造流程對比分析，探討3種改造方案的優(yōu)缺點(diǎn)，為相關(guān)企業(yè)提供決策參考。

1.1 整體重建

整體重建方案意味著拆除原有的煤棚，重新設(shè)計(jì)并建設(shè)符合氣化要求的新型煤棚。這種方案能夠徹底改變煤棚的結(jié)構(gòu)和功能，使其更好地適應(yīng)氣化生產(chǎn)需求。然而，整體重建成本較高，需要投入大量的人力、物力和財(cái)力。此外，重建過程可能會(huì)對環(huán)境產(chǎn)生一定影響，需要采取相應(yīng)的環(huán)保措施。

1.2 局部改造

局部改造方案是在原有煤棚的基礎(chǔ)上進(jìn)行局部調(diào)整和優(yōu)化，以滿足氣化生產(chǎn)需求。這種方案成本較低，能夠在較短時(shí)間內(nèi)完成改造。但是，局部改造可能無法完全解決煤棚存在的所有問題，改造后煤棚可能仍然存在一定的局限性。

1.3 智能化升級

智能化升級方案是運(yùn)用先進(jìn)的自動(dòng)化和智能化技術(shù)，對煤棚進(jìn)行升級改造。這種方案能夠提高煤棚生產(chǎn)效率，降低人工成本，提升煤棚的安全性和環(huán)保性能。然而，智能化升級需要投入較高的技術(shù)成本，人員技能要求較高。

1.4 對比分析結(jié)果

氣化煤棚改造流程對比分析表明，不同改造方案各有優(yōu)劣。企業(yè)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況和需求，選擇合適的煤棚改造方案。同時(shí)，應(yīng)注重環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展，確保改造后的煤棚能夠更好地適應(yīng)未來煤炭行業(yè)的發(fā)展趨勢[2]。結(jié)合企業(yè)實(shí)際情況，進(jìn)行智能化升級。改造前工藝流程如圖1所示，改造后工藝流程如圖2所示。

2 氣化煤棚改造過程

新增卸煤庫、微霧抑塵系統(tǒng)和葉輪給煤機(jī)自動(dòng)摻配系統(tǒng)，布袋除塵器由過去的1個(gè)集中收集處理改造為6個(gè)分區(qū)域收集處理，將顆粒物排放由無組織變?yōu)橛薪M織，提高收集效率。

2.1 卸煤庫

汽運(yùn)集裝箱裝載的煤炭經(jīng)過取樣站自動(dòng)取樣后，進(jìn)入卸煤庫全封閉卸車，同時(shí)卸煤庫內(nèi)開啟微霧抑塵，有效抑制卸車過程可能產(chǎn)生的粉塵。卸煤庫可同時(shí)容納4輛汽運(yùn)車輛同時(shí)卸車，卸車后的煤炭經(jīng)下煤口進(jìn)入輸煤皮帶，隨皮帶進(jìn)入煤棚指定區(qū)域儲存?zhèn)溆谩?/p>

2.2 微霧抑塵系統(tǒng)

微霧抑塵系統(tǒng)是將水增壓后高速噴射，噴出水霧捕捉粉塵，讓水霧與空氣中的粉塵結(jié)合，形成粉塵和水霧的團(tuán)聚物，團(tuán)聚物受重力作用而沉降，起到抑塵作用，從源頭控制粉塵飄散。卸煤庫分成4個(gè)區(qū)域，布置一套高壓單流體微霧抑塵機(jī)，每個(gè)區(qū)域布置

30個(gè)單流體霧化噴頭，汽車卸煤工位的自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)采用4套激光對射傳感器，當(dāng)跟蹤到某個(gè)車位進(jìn)行卸煤作業(yè)時(shí)，信號反饋到主機(jī)控制器，控制器自動(dòng)發(fā)出啟動(dòng)微霧抑塵裝置的指令，打開相應(yīng)噴霧控制器，驅(qū)動(dòng)安裝在指定位置的高壓霧化噴頭開始噴霧，形成封閉的微霧，達(dá)到除塵目的。汽車卸車完畢，駛離卸車位后，微霧抑塵裝置自動(dòng)關(guān)閉，從而完成一次微霧抑塵工作。

2.3 葉輪給煤機(jī)自動(dòng)摻配系統(tǒng)

葉輪給煤機(jī)主要由機(jī)架、行走機(jī)構(gòu)、煤斗、撥煤機(jī)構(gòu)、噴霧降塵裝置、過力矩保護(hù)裝置、檢測輪、導(dǎo)向輪和移出機(jī)構(gòu)等部件組成。

機(jī)架采用箱形鋼結(jié)構(gòu)焊接形式，兩側(cè)梁為矩形加筋板的封閉梁，彼此用槽鋼及鋼板連接而成，行走機(jī)構(gòu)、煤斗等均固定其上，撥煤機(jī)構(gòu)通過支架和主梁固定在機(jī)架上。行走機(jī)構(gòu)由減速電機(jī)、主動(dòng)車輪組、聯(lián)軸器、傳動(dòng)軸和從動(dòng)車輪組組成。減速電機(jī)傳動(dòng)，使行走車輪在軌道上正向或反向行駛。煤斗由鋼板焊接并固定在機(jī)架上，采用對稱雙側(cè)落料口，落料時(shí)無堵塞現(xiàn)象，葉輪撥下的物料通過煤斗落到輸送機(jī)皮帶上，煤斗下方裝有導(dǎo)料板，保證物料不外泄，導(dǎo)料板下方與皮帶接觸部位為夾線橡膠板，在確保密封的基礎(chǔ)上不劃傷皮帶，煤斗內(nèi)側(cè)裝有耐磨襯板。

撥煤機(jī)構(gòu)主要由減速電機(jī)、錐齒輪箱和葉輪爪等組成。葉輪爪用螺栓固定在齒輪箱輸出軸的六方形葉輪座上，減速電機(jī)通過齒輪箱使葉輪旋轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)給煤，調(diào)整葉輪轉(zhuǎn)速可以調(diào)整撥煤量。撥煤機(jī)構(gòu)采用減速電機(jī)與錐齒輪箱連接，并與行走方向垂直，減速電機(jī)位于機(jī)架外側(cè)邊梁上方，既方便維護(hù)，又增大煤斗的落煤面積，有效防止堵煤。撥煤機(jī)構(gòu)配置噴霧降塵裝置，降低環(huán)境粉塵濃度，改善工作條件，噴霧降塵可實(shí)現(xiàn)自控和聯(lián)控。

葉輪主傳動(dòng)設(shè)置過力矩保護(hù)裝置，撥煤阻力超過給定值時(shí)，力矩臂動(dòng)作，切斷電源，保證主電機(jī)和主傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行安全。葉輪給煤機(jī)機(jī)架裝有葉輪位置檢測輪，檢測輪帶有位置信號發(fā)送裝置，可隨時(shí)檢測葉輪的行進(jìn)位置。葉輪給煤機(jī)機(jī)架對角線位置裝有水平導(dǎo)向輪，可防止葉輪行進(jìn)過程偏離軌道。撥煤機(jī)構(gòu)能沿煤溝往復(fù)行走撥煤，無空行程，亦可定點(diǎn)撥煤。對于移出機(jī)構(gòu)，主傳動(dòng)故障時(shí)，葉輪可方便地移出煤溝，開到檢修位置檢修。

2.4 布袋除塵器

改造前系統(tǒng)的布袋除塵器為集中收集處理，收集效率偏低，卸煤或輸煤前需要人工開啟，人員配置多，生產(chǎn)效率低。改造后的布袋除塵器根據(jù)現(xiàn)狀分區(qū)域設(shè)置，新建6套布袋除塵器，每套與相鄰的生產(chǎn)控制系統(tǒng)相連，設(shè)備開啟的指令執(zhí)行時(shí)，布袋除塵器同步開啟運(yùn)行。設(shè)備停止30 min以后，布袋除塵器自動(dòng)停止。除塵器發(fā)生故障時(shí)，故障指令第一時(shí)間反饋至控制室操作人員，排查、消除故障。經(jīng)檢測，除塵器排氣筒顆粒物濃度遠(yuǎn)低于排放限值。

3 氣化煤棚改造后運(yùn)行特征

3.1 生產(chǎn)運(yùn)行

改造后，氣化煤棚集卸車、儲存、分發(fā)和摻配于一體，日吞吐量超過2 000 t，煤炭儲存量可達(dá)20 000 t，可實(shí)現(xiàn)多種煤炭搭配使用，滿足氣化爐生產(chǎn)調(diào)整要求。運(yùn)行設(shè)備接入中央控制室分散控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作調(diào)整，現(xiàn)場無須配置人員，運(yùn)行較為穩(wěn)定，極大地提高生產(chǎn)效率。

3.2 安全運(yùn)行

煤堆自燃是煤化工企業(yè)無法回避的難題，儲煤被空氣中的氧氣氧化是其自燃的根本原因。煤的氧化是放熱反應(yīng)，如果熱量不能及時(shí)散發(fā)，會(huì)使煤的溫度逐漸升高，繼而加速煤的氧化，釋放更多的可燃物質(zhì)和熱量。熱量聚集，溫度上升到一定值，會(huì)引起自燃。采取控制庫存、現(xiàn)場管理、定期降溫、倒運(yùn)、設(shè)置紅外攝像頭無死角全天候監(jiān)控等方式，有效避免煤炭自燃現(xiàn)象。配套建設(shè)微霧抑塵系統(tǒng)和除塵器，控制粉塵產(chǎn)生量，減少空氣污染，避免粉塵達(dá)到一定濃度后引起爆炸反應(yīng)。要定期檢查和維護(hù)設(shè)備，確保正常運(yùn)行。員工要加強(qiáng)個(gè)人防護(hù)，如佩戴防塵口罩、穿防護(hù)服等。

3.3 環(huán)保運(yùn)行

微霧抑塵和除塵器改造實(shí)現(xiàn)環(huán)保設(shè)施的升級，為現(xiàn)場管理打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，污染物排放濃度遠(yuǎn)低于《區(qū)域性大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB/37 2376—2019）。

新氣化煤棚徹底消除老系統(tǒng)的弊端，實(shí)現(xiàn)環(huán)保管理。微霧抑塵和除塵器改造作為一項(xiàng)具有創(chuàng)新性和前瞻性的環(huán)保工程，無疑為企業(yè)其他改造打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。微霧抑塵技術(shù)通過先進(jìn)的霧炮設(shè)備將水分子細(xì)化至納米級，噴射到空氣中的塵埃顆粒上，使塵埃顆粒在重力作用下沉落地面，從而有效減少空氣中的可吸入顆粒物。

4 結(jié)語

改造后，企業(yè)氣化煤棚的日吞吐量超過2 000 t，完全滿足企業(yè)生產(chǎn)需求，安全環(huán)保效益突出。煤棚內(nèi)部安全環(huán)保設(shè)施完善，可以有效防止粉塵和有害氣體的擴(kuò)散，改善工作環(huán)境。同時(shí)，煤棚自動(dòng)化水平較高，大大提高生產(chǎn)效率，使得企業(yè)能夠高效運(yùn)營。自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用不僅減少人力成本，還提高生產(chǎn)效率，為企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

1 韓 凌，張 鵬，胡 超.全封閉大跨煤棚體型系數(shù)數(shù)值模擬研究分析[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2022（1）：213-216.

2 楊晨光.兩側(cè)開敞既有煤棚封閉改造方案比選及優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D].鄭州：鄭州大學(xué)，2020：

14-15.