多元料浆气化系统捞渣机运行问题分析及优化改造.pdf

收稿日期 作者简介李龙（），男，陕西榆林人，助理工程师。多元料浆气化系统捞渣机运行问题分析及优化改造李龙，杜伦，李骜，王涛，丁彦斌（陕西延长中煤榆林能源化工股份有限公司，陕西 靖边 ）摘要陕西延长中煤榆林能源化工股份有限公司一期多元料浆气化系统配套 台刮板捞渣机（两开一备），自 年 月投用以来，捞渣机出现了诸多问题。针对捞渣机常见运行故障如销子脱落、刮板脱落、链条脱轨、托链轮卡涩、内导轮卡涩及灰渣含水率高等进行了详细的原因分析，于 年陆续采取了一系列的优化改造措施，如托链轮结构改造、内导轮及冲洗水改造、铸石板铺设（角度）改造、斜升段长度改造，并加强捞渣机日常运行维护与工艺操作调优等，捞渣机总体故障率下降 以上，灰渣含水率平均下降 左右，既保证了气化炉的长周期稳定运行，又达到了灰渣拉运安全环保方面的要求。关键词多元料浆气化炉；刮板捞渣机；运行问题；原因分析；优化改造；运行维护要求 中图分类号 文献标志码 文章编号 （）引言陕西延长中煤榆林能源化工股份有限公司（简称榆能化）一期 煤制甲醇装置（隶属于 煤 天然气制甲醇联合装置，于 年 月投产）配套多元料浆气化系统（配置 台多元料浆气化炉，两开一备），多元料浆气化炉内反应中生成的熔渣进入激冷室水浴冷却后沉降，经破渣机破碎后排入锁斗，大部分灰渣沉降至锁斗底部，锁斗中的灰渣定时（排渣周期一般约 ）排入渣池，下料管（）插入捞渣机水槽内，形成一个严密的封闭系统，渣水直接流入捞渣机渣仓中，经缓冲沉淀后，运动的捞渣机刮板将灰渣捞至机体外渣仓，再用渣车运走。榆能化一期多元料浆气化系统配套捞渣机为刮板捞渣机（两开一备），具有易于运输和现场安装 维护方便、出渣效率高、不易出现结焦卡涩等优点，属于现代大型火电厂及水煤浆气化系统首选除渣装置。刮板捞渣机主要由机体总成、刮板链条总成、导轮总成、托轮总成、链轮主轴总成、尾轮总成、驱动装置、液压张紧装置总成、粗渣斗及电气系统等组成。榆能化一期多元料浆气化系统配套捞渣机，设备出力（额定）（干基渣），正常操作渣水总量 ，刮板速度 ，刮板（有效）尺寸 ，控制形式为变频控制。捞渣机是水煤浆气化系统的重要设备之一，一旦捞渣机出现故障，灰渣不能及时捞出，气化炉不能及时排渣，易造成气化炉被迫减负荷乃至停车，影响气化系统的平稳运行。榆能化一期多元料浆气化系统配套捞渣机自投运以来，运行中出现过刮板脱落、链条脱轨、链齿故障、内导轮卡涩、粗渣含水率高等问题，经不断摸索与尝试，近年来从工艺优化、操作调整、设备改造等方面采取了一系列措施，捞渣机故障率及粗渣含水率明显降低，不仅满足了粗渣拉运安全环保方面的要求，而且保障了气化系统的安、稳、长、满、优运行。以下对有关情况作一介绍。捞渣机常见运行问题及原因分析 捞渣机常见运行问题榆能化一期多元料浆气化系统配套捞渣机实际运行中多次出现销子脱落、刮板脱落、链条脱轨、托链轮卡涩、内导轮卡涩等现象，导致捞渣机不能正常平稳运行，且灰渣含水率较高，在灰渣转运过程中易出现道路上抛洒渣水的现象，给榆能化的安全环保工作带来很大的挑战。故障原因分析 销子、刮板脱落原因分析捞渣机托辊分为导向托辊和支撑托辊，运行过程中，由于润滑不到位、液压张紧装置左右两端压力不均匀，会导致托辊受力不均，托链轮轴第 期 年 月中氮肥 承受损，出现托辊不转现象，继而造成销子和链条磨损、刮板脱落。捞渣机链条设计可运行 ，但由于销子和刮板受负荷变化及与托辊和导轮接触磨损的影响，同时受到渣水的腐蚀，运行中易出现销子、刮板脱落问题，造成捞渣机故障频发、运行周期缩短，维修记录也显示销子和刮板检修频次高、检修耗时长。链条脱轨原因分析链条脱轨原因与销子、刮板脱落及内导轮卡涩有直接的关系。捞渣机刮板脱落后会导致两边链条间距在这一区间变短，与两边导轮、托轮或驱动链轮距离变小是链条脱轨、掉链的一个重要原因。再者，捞渣机运行一段时间后，当一侧内导轮卡涩、不转时，链条与导轮间由滑动摩擦变为静态摩擦，会加剧链环与链环接触点的磨损，使得一侧链条整体变长，刮板倾斜运行，两侧张紧轮张紧压力不一致，也易造成链条脱轨。托链轮卡涩原因分析捞渣机原回程托链轮采用的是回程通轴托链轮，此种托链轮传动方式是轴不动、轮体通过内部轴承传动，其密封采用唇形油封密封，主要缺点是在排渣不稳定时渣水会漫过托链轮，渣水退去后细小的灰渣会黏结在传动处，久而久之会造成油封密封磨破而灰渣进入轴承腔导致轮体不转，同时链条与轮体间会由滑动过渡变为摩擦过渡，这样链条和轮体都会因为传动方式的改变而缩短托链轮的使用寿命。内导轮卡涩原因分析原内导轮轴承为内置型，内导轮轴承室长期处于渣水中，工况恶劣，极易导致轴承进水进渣，从而对轴承造成严重的破坏，频繁发生故障，严重影响捞渣机的正常稳定运行。该型内导轮运行中主轴不转，套装在主轴上的轴承及内导轮随链条运行而转动，其损坏的普遍原因及进程为，轴封损坏轴承腔润滑脂乳化补充加注润滑脂困难润滑失效轴承损坏内导轮整体损坏。据内导轮拆检维修情况，内导轮内部积渣多、易结垢，导轮卡死；另外，内导轮冲洗水支路多，冲洗水流量低、压力低，甚至因冲洗水管道结垢堵塞而内导轮无冲洗水，渣水进入内导轮 捞渣机内导轮密封水压力要求为 （清水），而实际生产中观察发现内导轮密封水压力仅约 而致捞渣机故障率高。灰渣含水率高原因分析榆能化多元料浆气化炉运行负荷高，捞渣机正常生产时在 转速下运行，灰渣在捞渣机斜升段停留时间较短，灰渣在较短的时间内被捞出，捞渣机出料口捞出的灰渣含水率较高，而后续的脱水振动筛又仅能过滤部分渣水，使得装车时渣水经堆积挤压在车斗缝隙处形成水流，污染厂内环境及渣车行经道路。当前安全环保管理标准较高，灰渣含水率较高会导致其不得拉运。捞渣机优化改造总结捞渣机运行经验，通过查阅资料、参考榆能化二期项目捞渣机运行参数及与业内对标交流，并借鉴一些优化技改措施，榆能化自行对捞渣机实施了一系列优化改造，具体如下。托链轮结构改造原回程通轴托链轮之传动方式容易出现问题，升级改造后，采用轴承外置式托链轮，其轮体和轴通过键连接融为一体，传动点被改到了渣仓壳体的外侧，这样的传动点（轴承座）就很难接触到渣水，不至于因细灰渣将密封处磨破而致轴承抱死不转，且外置式托链轮加油润滑也较为方便。改造后，托链轮使用寿命大大延长，同时也减少了托链轮对链条、刮板及销子的磨损，有效减少了销子、刮板脱落现象。内导轮及冲洗水改造升级改造后，采用侧翻式内导轮，内导轮有螺栓紧固在轮座上，轮座由螺栓紧固在焊接于捞渣机仓壁上的法兰座上，轮座与法兰座之间有橡胶密封条，轮座的一侧焊接在捞渣机仓壁上的销座间有铰链连接的机构上。侧翻式内导轮结构合理，当需拆卸、安装内导轮时，可以在捞渣机仓壁外操作，且不需要起吊工具，操作方便、简单，节省作业时间；侧翻式内导轮运行时轴承置于轴承座体内，轴承座位于渣仓外，与渣水接触端在密封结构上采用多道进口油封密封，且油封与轴的摩擦处全部采用抛光加工技术，防止因传动轴的光滑度低而磨破油封让灰渣进入轴承腔造成内导轮卡死，内导轮在转动时从外侧可以直接观察判断轮体是否转动；另外，原内导轮冲洗水管直径为 ，冲洗水管线细且支路多，冲洗水压力不足，内导轮故障频发，将冲洗水管线直径升级改造为 ，且增大冲洗水压（下转第 页）中 氮 肥第 期定、高效运行的前提下，通过优化调整，适当降低转化系统水碳比以减少转化反应辐射热需求，减少燃料气的消耗，降低转化炉炉膛烟气温度，降低转化炉烟气量，转化炉出口高压蒸汽过热器模块顶部振动过大问题有所改善。下一步榆林能化拟利用甲醇联合装置停车检修机会改造升级转化炉烧嘴，并对对流段高压蒸汽过热器模块进行加固，以彻底解决蒸汽过热器模块振动大的问题。参考文献 李景振，刘春艳，朱国栋，等超温超压工况在役转化炉对流段换热管剩余寿命预测 石油化工设备，（）：陈万贵转化炉对流段混合气盘管模块整体更换施工工艺的选择 中氮肥，（）：櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅 （上接第 页）力以保证内导轮的正常运转。改造后，内导轮运行状况良好，链条与内导轮的滑动摩擦正常，链条脱轨现象也得到明显改善。铸石板铺设（角度）改造捞渣机渣池底部及倾斜段底部铺设有 厚的玄武岩铸石板以抵抗粗渣的冲击及渣水的腐蚀，并减小刮板与底板的阻力。原设计捞渣机水平段、斜升段铸石板为 铺设，运行一段时间后，易出现刮板将铸石板刮起而造成刮板卡死致捞渣机跳车事故。将铸石板改为 铺设后，再未出现过因铸石板问题导致的捞渣机故障。斜升段长度改造为从根本上解决灰渣含水率高的问题，即使脱水筛停运也能将含水率较低的灰渣转运，进行了相应的技改：延长斜升段壳体 ，斜升段壳体刮渣区长度由原 增至 ，斜升段壳体延长后，圆环链条和刮板数量相应增加，同时对捞渣机主电机、驱动机构减速机、输出端双排链轮、脱水振动筛等配套设施进行适应性改造，在满足现场布置、工况、资金等方面要求的前提下延长刮渣区的长度，降低捞渣机运行速度，让含水率较高的灰渣在捞渣机内充分沥水，再经脱水振动筛进一步脱水，从而最大程度地实现节能降耗与环境保护。斜升段技改前后，分别统计 个月内的灰渣含水率数据，技改前灰渣含水率大致在 ，技改后灰渣含水率大致在 ，灰渣含水率下降约 。捞渣机运行维护要求（）减速机每连续工作半年更换 次 机械油，减速机和液压站投运后，须保持其正常油位（油位应处于油标中心线附近）。（）滚子链应 周涂 次锂基润滑脂，导轮内每月注入 次 锂基润滑脂，内导轮及托轮每年小修时应清洗轴承腔，重新加满 锂基润滑脂（加油时可打开轴承盖用加油枪注射）。（）圆环链若磨损和拉长不均匀，将影响其传动质量，当圆环链的总体伸长率 时，应对链条予以更换；若因使用不当造成链环单侧局部磨损时，磨损至圆环直径的 时应更换链条，且须两侧同时更换。（）日常注意检查液压驱动装置运行是否正常、张紧装置液压站油位是否正常，是否有漏油现象，有无异常的振动和噪音。（）捞渣机每小时巡检 次，对其进行全面检查，发现异常状况及时处理，防患于未然或避免事故扩大化。结束语捞渣机是多元料浆气化系统的核心设备之一，捞渣机运行状况的好坏直接影响着气化炉的长周期稳定运行。榆能化针对一期多元料浆气化系统捞渣机运行常见故障如销子脱落、刮板脱落、链条脱轨、托链轮卡涩、内导轮卡涩等进行了详细的原因分析，于 年陆续采取了一系列的优化改造措施，并加强捞渣机日常运行维护与工艺操作调优等。实践表明，优化改造后，销子脱落、刮板脱落、链条脱轨、托链轮卡涩、内导轮卡涩等故障发生频次大大降低 捞渣机总体故障率下降 以上，且灰渣含水率平均下降 左右，既保证了气化炉的长周期稳定运行，又达到了灰渣拉运安全环保方面的要求，有效提升了企业的经济效益。参考文献 王文清，王丽雅对刮板捞渣机的技术分析与改进 河南科学，（）：刘泽，唐煜捞渣机故障分析及技术改造 化学工程师，（）：吴树桂，王国春，虎维明捞渣机的运行故障及养护措施 化工管理，（）：第 期李清博等：转化炉高压蒸汽过热器模块振动原因分析及优化调整