GE水煤漿氣化撈渣機故障分析及改造

賈 磊

（神華包頭煤化工有限責任公司，內蒙古包頭 014000）

GE水煤漿氣化撈渣機故障分析及改造

賈 磊

（神華包頭煤化工有限責任公司，內蒙古包頭 014000）

針對GE水煤漿氣化工藝中撈渣機運行過程中出現(xiàn)的問題，進行了詳細的分析，并采取了相應的技術改造措施，改造后設備運行穩(wěn)定，檢修頻率下降，并對各項改造進行了介紹

GE；氣化；撈渣機；故障；改造

水煤漿氣化裝置工藝流程為，水煤漿經過氣化爐反應生成合成氣（CO＋H2）供給下游生產裝置，煤進入氣化爐進行反應的過程將有效成分燃燒后無法燃燒的部分經過氣化爐激冷室、鎖斗排放至撈渣機渣倉再由刮板輸送至渣車后外送。如果撈渣機出現(xiàn)故障也將影響氣化爐的正常運行。下面將我公司撈渣機自2010年投料試車以來出現(xiàn)的故障進行分析解決。

1 刮板輸送機的主要參數及特點

1.1 設計基礎

1.1.1 撈渣機受料數據（單臺數據）

表1

1.1.2 撈渣機出料數據（單臺數據）

表2

1.2 設計參數

出力：3.0～15 t／h（干基）連續(xù)調節(jié)；

刮板速度：0.6～1.5 m／min連續(xù)調節(jié)；（變頻調速）；

刮板有效尺寸（L×H）：1 200×200 mm；

電機型號與功率：YBTP132M－4，7.5 k W，防爆等級dⅡCT4

設計壓力：常壓；

設計溫度：100℃；

傾斜段仰角：35°

1.3 結構特點

（1）倉體下部全鋪防破碎、防脫落40 mm厚玄武巖鑄石襯，硬度HV700，使用壽命200000 h：此襯底不僅比金屬襯底壽命提高了4～5倍，且比金屬襯底摩擦系數小，從而降低了刮板和鏈條的磨損，提高了刮板和鏈條的使用壽命；

（2）鏈條張緊裝置采用尾部液壓及手動輔助張緊裝置，此裝置設置在撈渣機尾部，由油泵、張緊油缸、蓄能器、油箱、液壓閥門組件、表盤、管路等組成。當鏈條磨損、拉長后不需檢修人員人工張緊，液壓系統(tǒng)在恒定的液壓下自動張緊，并保證張緊狀態(tài)的恒定；同時由于鏈條處于較緊工作狀態(tài)，從而減少刮板與底板的摩擦，提高了刮板的使用壽命。張緊行程是400 mm，端部有限位開關，當張緊行程達到400 mm時，滑動軸承座上的撞擊塊撞到限位開關從而發(fā)出信號提醒操作人員，鏈條已經拉長接近極限必須截鏈條。必須說明：頭部拖動機構張緊裝置必須保證在400 mm張緊行程內驅動減速機鏈輪和驅動鏈條32A－2Xn不能處于完全張緊狀態(tài)，否則，驅動機構或拖動機構將損壞。扒渣機頭部設有鎖定裝置，目的是自動張緊過程中防止液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障失靈而致使張緊機構撤回太多；兩個鎖定螺桿把拖動機構的軸承頂住，從而防止拖動機構撤回。維護人員要在一周時間內調整一次，使其與滑動軸承座接觸。

（3）扒渣機的動力采用防爆變頻電機、減速機軸端鏈輪、鏈條拖動，可實現(xiàn)穩(wěn)定無級調速，減少對設備沖擊，同時對扒渣機的過載起到安全保護作用。需要說明的是：要經常檢查驅動鏈輪、鏈條的松緊度，若需要及時調整驅動電機底座。

（4）刮板與鏈條的連接：由于采用了無螺栓鉸鏈式連接，使拆裝、調節(jié)刮板間距極為方便。

（5）無螺栓緊固快開人孔；

（6）可搖開式內導輪：此結構可將殼體內部部件轉至外側，便于內導輪的檢修。

2 撈渣機運行存在的問題及改造

2.1 撈渣機受料管線堵塞

2.1.1 問題現(xiàn)象及原因

撈渣機在運行過程中發(fā)現(xiàn)運行電流在一段時間內逐漸下降直至不發(fā)生變化，并發(fā)現(xiàn)氣化爐內爐渣并未排放至撈渣機內，停機進行檢修發(fā)現(xiàn)撈渣機受料管與泄入口襯板距離過近，由于氣化爐爐渣具有一定粘度同時在生產過程中可能會出現(xiàn)直徑較大的煤渣，間距較小造成煤渣無法順利進入撈渣機內部，久而久之形成了堆積造成撈渣機受料管線堵塞氣化爐內爐渣無法正常進入撈渣機內部。

2.1.2 故障解決方法及效果

考慮氣化在運行過程中會出現(xiàn)堵渣現(xiàn)象，經過處理后會出現(xiàn)較大的渣塊，固將原有撈渣機受料管線與泄入口襯板距離有原有230 mm改為500 mm，在經過一段運行后再未出現(xiàn)過撈渣機受料管線堵塞的現(xiàn)象，同時發(fā)現(xiàn)泄入口襯板與受料管線在原有間距尺寸時，由于間距過小造成爐渣脫離受料管線時的發(fā)散角度小造成泄入口襯板局部磨損嚴重。將間距加大后磨損面積增大但是使用時間延長，同時在提高間距的同時將泄入口襯板由原有的30 mm增大為40 mm，使得泄入口襯板由原有的使用時間為1 800－2 000 h延長至如今3 000－4 000 h。

2.2 撈渣機受料管線無法切換

2.2.1 問題現(xiàn)象及原因

撈渣機在初期設計時將排渣管線與事故排渣管線設置為翻板閥，在需要切換排渣管線是只需要人工轉動翻板閥來完成排渣管線的切換，具有造價低操作簡單的特點，但是在實際使用過程中發(fā)現(xiàn)，由于氣化爐灰渣中固含量很高造成轉動部件內經常進入較小的固體顆粒造成卡塞，當需要切換時無法轉動切換排渣管線，并且當切換至事故排渣管線時無法對排渣管線進行有效的隔離存在一定的泄漏量，造成撈渣機故障狀態(tài)下無法隔離進行檢修。氣化爐被迫做出停車處理。

2.2.2 故障解決方法及效果

方案一：

針對上述存在的問題，我們將排渣管線及事故排渣管線的切換裝置更換為兩臺閘板閥，在滿足快速切換排渣管線的同時也做到了有效的隔離，在使用初期得到了很好的效果，但在使用一段時間后有其實在氣化爐檢修周期的延長及撈渣機事故率下降的情況下，閘板閥長期不工作由于結構的特點使得閥板的滑道內囤積大量的固體顆粒，在操作時無法關閉閥門，造成撈渣機在故障狀態(tài)下依舊無法正常切除。解決方案一沒有從根本上解決問題。

方案二：

在總結了上述兩種情況的前提下，同時滿足氣化爐積渣保持時間20－30 min的前提下，將撈渣機排渣管線切換裝置改造為8字盲板，這樣從根本上解決了無法切換排渣管線的問題，同時在撈渣機出現(xiàn)事故狀態(tài)需要檢修時可以做到絕對有效的隔離。但是此項改造的缺點是作業(yè)時間相對較長，但是也能滿足保證氣化爐正常運行。

2.3 撈渣機擴能改造

2.3.1 問題現(xiàn)象及原因

（1）撈渣機在運行過程中，當灰渣水落入撈渣機前部渣池后，因渣量過大，灰渣堆積嚴重，當撈渣機啟動運行時，撈渣機不能正常啟動，造成渣池內積壓大量灰渣，經常需要打開人孔進行人工清渣，嚴重影響了撈渣機的正常運行，也影響了正常生產，不能滿足正常需要。造成原因是電機功率較小（原有電機型號與功率：YBTP132M－4，7.5 k W，防爆等級dⅡCT4）。

（2）撈渣機尾部水池，當前部渣池的灰水放入尾部水池后，由于大量細小的灰渣無法再短時間能沉降有刮板輸送至外部使得灰水中的含固量依舊相對較高，由于攪拌器的攪拌效果不好無法將灰水攪拌均勻，使得灰水在排水口處形成灰渣的沉淀和堆積，并時常將排水口堵死，渣水不能正常排放。

2.3.2 解決方案及效果

（1）將原7.5k W電機更換為15k W電機，同時減速機也相應更換，拖動機構大鏈輪及小鏈輪均改為三排套筒滾子鏈輪，拖動機構不更換，采用原拖動機構。經過改造后從根本上解決了撈渣機不能正常啟動的問題。

（2）攪拌器整臺更換，將原有攪拌葉直徑為750 mm改為1 000 mm，電機功率由原來的5.5 k W改為15 kW，轉速有原來的81 r／min改為131 r／min。也從根本上解決了水池內灰水攪拌不均勻的問題，使排渣口順利排渣。

2.4 撈渣機導輪損壞頻繁

2.4.1 問題現(xiàn)象及原因

在撈渣機運行過程中有大量的灰渣囤積至導輪處，致使有一部分灰渣進入軸承使軸承損壞，導致導輪無法轉動，囤渣的原因為氣化爐排除灰渣存在一定粘度部分灰渣粘附于鏈條及刮板表面在經過導輪平臺時部分灰渣脫落致使導輪平臺有大量的灰渣囤積導致導輪軸承損壞。

2.4.2 解決方案及效果

撈渣機在初始設計時設計了鏈條沖洗水，但是在使用過程中發(fā)現(xiàn)單純將鏈條上粘附的灰渣沖洗干凈，對刮板表面粘附的灰渣不進行沖洗，同樣使得導輪處依舊會有大量灰渣囤積，因此在鏈條沖洗水的基礎上增加了刮板沖洗水使得在使用過程中灰渣不會在跟隨刮板及鏈條囤積在導輪處。在改造初期使用效果良好，但是由于沖洗水采用系統(tǒng)外的新鮮水并且在原有基礎上增加了刮板沖洗水致使工藝操作中無法有效的維持水平衡，因此減小了刮板沖洗水水量，在減小沖洗水量后發(fā)現(xiàn)刮板便面粘附的灰渣就無法沖洗徹底依舊存在灰渣囤積的現(xiàn)象，因此通過現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)造成導輪軸承損壞的原因就是因為灰渣在導輪處的囤積，在其他位置的囤積無法造成導輪軸承損壞。因此在提供沖洗水的同時，將導輪下方對應的平臺開了一個130×280 mm矩形開孔，使得堆積的灰渣由矩形開孔從新進入渣倉解決的在導輪處灰渣囤積造成導輪村壞的現(xiàn)象。

2.5 撈渣機輪動機構無法正常脫鏈

（1）問題現(xiàn)象及原因

圖1 撈渣機使用過程主動輪積渣圖

如圖1所示撈渣機拖動機構牙盤與鏈條嚙合處存在大量灰渣使得鏈條與牙盤之間摩擦力增大，無法在鏈條與牙盤的切線位置脫離致使鏈條在牙盤上發(fā)生纏繞現(xiàn)象至撈渣機跳車。嚴重時會將鏈條拉斷，造成設備的嚴重損壞。

2.6 解決法案及效果

在撈渣機拖動機構牙盤處增加沖水，首先根據工藝系統(tǒng)考慮不想增加系統(tǒng)外來進水因此沖洗水采用低壓灰水，但是在使用過程中發(fā)現(xiàn)低壓灰水極易結垢，致使用不到一周時間管線結垢堵死，由于現(xiàn)場空間受限增加沖洗水管線尺寸為DN15，因此堵塞后無法疏通只能更換管線，所以無法滿足使用要求，但是在使用低壓灰水過程中發(fā)現(xiàn)隨著管線結垢水量逐漸減小時雖然無法將牙盤完全沖洗干凈，但是也同樣可以解決鏈條由于積渣無法在牙盤切線位置脫離的問題，因此得出只需要極小的水量就可以滿足設備安全運行的要求同時也不會破壞工藝成產中的水平衡問題。最終采用新鮮水作為水源，使用效果良好。

2.7 撈渣機刮磨損檢修更換費用較大

刮板是撈渣機設備的易損部件，一套刮板的使用壽命為4個月左右，即為1臺氣化爐系統(tǒng)的一個運行周期。在一個周期過后，刮板兩側與鏈條連接部位（連接耳）磨損嚴重，可靠連接無法保證，會導致?lián)圃鼨C停車甚至設備損壞，因故需更換成套新刮板以保證撈渣機乃至整臺氣化爐系統(tǒng)下一個周期的安全穩(wěn)定運行。

通過對撈渣機的運行觀察，發(fā)現(xiàn)刮板除連接耳外的其他部位磨損甚微，可重復使用，顯然，連接耳就成為刮板使用壽命的短板。因此制定方案為：將廢舊刮板連接耳割除，清理打磨，新連接耳選用材料27SiMn，經整體鍛造加工、表面高溫淬火熱處理、最終與刮板主體焊接。經表面淬火熱處理后材料27SiMn的洛氏硬度值為HRC30－38，具有良好的耐磨性和強度，同時略低于撈渣機主體部件鏈條的洛氏硬度值HRC50，不失保護撈渣機鏈條的作用。修復后的刮板可連續(xù)使用4個月之久，刮板經修復后可累計使用8個月。

經統(tǒng)計，撈渣機刮板數量為45塊／臺，神華包頭煤化工有限責任公司氣化裝置共有撈渣機7臺，1臺套新刮板的使用壽命為4個月，新刮板的市場價為2 100元／塊，修復一塊刮板的費用為342元／塊，修復后的刮板可連續(xù)使用4個月之久，刮板經修復后可累計使用8個月。如不修復利用，則氣化裝置1年維持運行刮板消耗所需費用為45塊／臺×7臺×（12個月／4個月）×2 100元／塊＝1984500元。如修復利用，神華包頭煤化工有限責任公司氣化裝置1年維持運行刮板消耗所需費用為45塊／臺×7臺×（12個月／8個月）×（2 100元／塊＋342元／塊）＝1 153 845元。綜上，修復利用刮板節(jié)省檢修費用為1 984 500－1153 845≈83萬元。帶來的直接經濟效益相當可觀。

3 結 論

通過5 a來對撈渣機在運行中暴露出的設計、操作的問題和難點問題的分析改造，目前撈渣機運行穩(wěn)定故障率相較以往大大降低，檢維修費用也隨之下降，但是撈渣機小導輪更換頻率較高，內導輪運行狀態(tài)無法觀察等問題在以后的運行中仍有待改善。

Failure analysis and improvement of GE coal slurry gasifier

JIA Lei
（Shenhua Baotou Coal Chemical Co.，Ltd.，Baotou Inner Mongolia 014000 China）

Article focused on the slag conveyer in the GE water－slurry gasification operation，analyzed the operating problem in details，according to these problem found out the technical improvement.The equipment reach the stable condition after the modification，drastically decreased the service frequency.So far the article explained every modification of the slag conveyer.

GE；gasification；slag conveyer；malfunction；modification.

TQ085

B

1003-6490（2015）04-0037-04

2015－07－15

賈磊，（1986－），男，內蒙古包頭人，助理工程師，2014年畢業(yè)于內蒙古工業(yè)大學，主要從事煤氣化設備技術管理工作，郵箱：jialei1＠csclc.com